Технология проектирования и разработки систем, основанных на знаниях. Кратко

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

Выбор подходящей проблемы

Этот этап определяет деятельность, предшествующую решению начать разрабатывать конкретную ЭС. Он включает нахождение эксперта, желающего сотрудничать при решении проблемы, и назначение коллектива разработчиков; определение предварительного подхода к решению проблемы; анализ расходов и прибылей от разработки; подготовку подробного плана разработки.

Быстрое прототипирование

Прототипная система является усеченной версией экспертной системы, спроектированной для проверки правильности кодирования фактов, связей и стратегий рассуждения эксперта. Она также дает возможность инженеру по знаниям привлечь эксперта к активному участию в процессе разработки экспертной системы, и, следовательно, к принятию им обязательства приложить все усилия к созданию системы в полном объеме.

Объем прототипа — несколько десятков правил, фреймов или примеров.

При неудовлетворительном функционировании прототипа эксперт и инженер по знаниям имеют возможность оценить, что именно будет включено в разработку окончательного варианта системы.

Идентификация проблемы

Уточняется задача, планируется ход разработки прототипа ЭС, определяются:

• необходимые ресурсы (время, люди, ЭВМ и др.);
• источники знаний (книги, эксперты, методики);
• имеющиеся аналогичные ЭС;
• цели;
• классы решаемых задач.

Извлечение знаний

На этой стадии происходит перенос компетентности от эксперта к инженеру по знаниям, с использованием различных методов:

• анализ текстов;
• диалоги;
• экспертные игры;
• лекции;
• дискуссии;
• интервью;
• наблюдение и др.

Структурирование знаний

Выявляется структура полученных знаний о предметной области, т.е. определяются:

• терминология;
• список основных понятий и их атрибутов;
• отношения между понятиями;
• структура входной и выходной информации;
• стратегия принятия решений;
• ограничения стратегий и т.д.

Формализация

Строится формализованное представление концепций предметной области на основе выбранного языка представления знаний (ЯПЗ). Традиционно на этом этапе используются:

• логические методы;
• продукционные модели;
• семантические сети;
• фреймы;
• объектно-ориентированные языки.

Реализация

Создается прототип экспертной системы, включающий базу знаний и остальные блоки, при помощи одного из следующих способов:

• программирование на традиционных языках (C++, Pascal и т.д.);
• программирование на специализированных языках (LISP, FRL, SMALLTALK);
• использование инструментальных средств разработки ЭС типа СПЭИС, ПИЭС, G2;
• использование "пустых" ЭС или "оболочек" типа ЭКСПЕРТ, ФИАКР.

Тестирование

Оценивается и проверяется работа программ прототипа с целью приведения в соответствие с реальными запросами пользователей. Прототип проверяется на:

• удобство и адекватность интерфейсов ввода/вывода (характер вопросов в диалоге, связность выводимого текста результата и т.д.);
• эффективность стратегии управления;
• качество проверочных примеров;
• корректность базы знаний (полнота и непротиворечивость правил).

Развитие прототипа до промышленной ЭС

Если первоначально выбранные объекты или свойства оказываются неподходящими, их необходимо изменить. Иногда при разработке промышленной иили коммерческой системы выделяют дополнительные этапы для перехода: демонстрационный прототип -> действующий прототип -> промышленная система -> коммерческая система.

Однако чаще реализуется плавный переход от демонстрационного прототипа к промышленной системе.

Основная работа на данном этапе заключается в существенном расширении базы знаний, то есть в добавлении большого числа элементов знаний. Они обычно увеличивают глубину системы, обеспечивая большее число правил для трудно уловимых аспектов отдельных случаев. В то же время эксперт и инженер по знаниям могут увеличить базу знаний системы, включая правила, управляющие дополнительными подзадачами или дополнительными аспектами экспертной задачи (метазнания).

Оценка системы

Производится оценка системы по критериям эффективности:

• критерии пользователей (понятность и «прозрачность» работы системы, удобство интерфейсов и др.);
• критерии приглашенных экспертов (оценка советов-решений, предлагаемых системой, сравнение ее с собственными решениями, оценка подсистемы объяснений и др.);
• критерии коллектива разработчиков (эффективность реализации, производительность, время отклика, дизайн, широта охвата предметной области, непротиворечивость БЗ, количество тупиковых ситуаций, когда система не может принять решение, анализ чувствительности программы к незначительным изменениям в представлении знаний, весовых коэффициентах, применяемых в механизмах логического вывода, данных и т. п.).

Стыковка системы

На этом этапе осуществляется стыковка экспертной системы с другими программными средствами в среде, в которой она будет работать, и обучение людей, которых она будет обслуживать. Иногда это означает внесение существенных изменений. Такие изменения требуют непременного вмешательства инженера по знаниям или какого-либо другого специалиста, который сможет модифицировать систему. Под стыковкой подразумевается также разработка связей между экспертной системой и средой, в которой она действует.

Поддержка системы

Если ЭС создана из-за того, что проблемная область постоянно изменяется, то необходимо поддерживать систему в ее инструментальной среде разработки.

Рекомендуемая литература: страница 50, Базы знаний интеллектуальных систем, Гаврилова Т.А.