Методологии создания и модели жизненного цикла систем, основанных на знаниях. Кратко

Краткий ответ на экзаменационный вопрос по курсу СИИ — системы искусственного интеллекта (все вопросы).

Стиль программирования систем искусственного интеллекта существенно отличается от стиля программирования с использованием обычных алгоритмических языков. При этом почти каждая подобласть области ИИ характеризуется своим собственным стилем программирования, не всегда адекватным для других приложений.

Как и в случае обычных программных систем, разработка системы ИИ должна начинаться с формулирования полных, непротиворечивых и однозначных требований к ней. При проектировании должны использоваться принципы технологии разработки ПО — такие, например, как сокрытие информации, локализация и модульность. Предполагается, что система должна проектироваться как композиция уровней. Любой уровень должен быть чувствителен лишь к нижележащим уровням. Такое проектирование упрощает не только реализацию, но и тестирование.

Тестирование ПО ИИ отличается от тестирования обычных систем, так как для первых характерно недетерминированное поведение вследствие использования стратегии разрешения конфликтов, зависящей от параметров периода исполнения программы. Поэтому единственным эффективным способом тестирования систем ИИ является прототипизация.

Фаза сопровождения, включающая выполнение самых различных модификаций системы, является важнейшим этапом процесса разработки любой системы, но имеет свою специфику для систем ИИ. Здесь база знаний — наиболее динамичный компонент и меняется в течение всего жизненного цикла. Поэтому сопровождение интеллектуальных систем — серьезная проблема. Но именно вопросам сопровождения уделяется мало внимания, хотя в обычном программировании имеются средства, которые могли бы быть адаптированы и для случая ПО ИИ. Это, например, системы управления версиями, системы управления конфигурацией и системы модифицирующих запросов.

Таким образом, создание ПО систем, основанных на знаниях, имеет как общие моменты с разработкой традиционных систем ПО, так и свою специфику, которая явным образом должна отражаться в соответствующих моделях жизненного цикла.

В недавнем прошлом полигоном для создания и испытания таких моделей являлись экспертные системы (ЭС).

В ходе работ по созданию ЭС практически сложилась определенная технология, включающая следующие основные этапы: идентификацию, концептуализацию, формализацию, реализацию и тестирование. На этапе идентификации определяются задачи, подлежащие решению, выявляются цели разработки, ресурсы, наличие экпертов, готовых и способных передать свои знания проектируемой ЭС, категории и требования будущих пользователей. Концептуализация необходима для проведения содержательного анализа предметной области, в процессе которого выделяются используемые понятия и их взаимосвязи, определяются методы решения задач, и подробно обсуждалась в предыдущих главах.

На этапе формализации определяются способы представления всех типов знаний, специфицируются выделенные ранее понятия, фиксируются способы интерпретации знаний, моделируется работа системы, и оцениваются полученные результаты.

Этап реализации предполагает создание программной обстановки, в которой будет функционировать будущая система, и наполнение экспертом базы знаний, а на этапе тестирования эксперт и инженер по знаниям в интерактивном режиме, используя, в частности, объяснения, проверяют компетентность ЭС. В заключение на этапе тестирования проверяется пригодность ЭС для конечных пользователей.

Понятно, что процесс создания ЭС не сводится к строгой последовательности выполнения вышеперечисленных этапов. В ходе разработки происходят многочисленные возвраты к предыдущим этапам и решения, принятые там, пересматриваются. Все это существенно снижает общую эффективность разработки конкретной системы и позволяет сделать вывод о том, что модель жизненного цикла, соответствующая такой технологии, имеет мало шансов на промышленное использование.

Рекомендуемая литература: страница 214, Базы знаний интеллектуальных систем, Гаврилова Т.А.