Реферат: Разработка оболочки экспертной системы

Разработка фрагментов оболочки экспертной системы

Введение

Сегодня всем, кто работает в области информатики или интересуется этой новой областью науки, известен термин "экспертные системы". Экспертная система (expert system, knowledge based system) - это программная система, знания и умения которой сравнимы с умением и знаниями специалистов в какой-нибудь специальной области знаний. Экспертные системы вместе с системами обработки естественных языков являются наиболее важными в коммерческом плане областями использования искусственного интеллекта.

В рамках исследования искусственного интеллекта созданы многочисленные экспертные системы для разных областей знания, таких, например, как медицинская диагностика и обследование пациентов, генные и молекулярные исследования, составление конфигурации вычислительных машин, образование, поиск неисправностей в устройствах и системах и многие другие практические приложения. В этой работе разрабатывается экспертная система, связанная с диагностикой заболеваний.

2. Анализ предметной области

В данной курсовом проекте предметную область составляют заболевания гортани, а именно: ларингит острый, ларингит хронический катаральный, ларингит хронический гипертрофический, ларингит хронический атрофический.

У каждой болезни имеется набор признаков или, выражаясь медицинскими терминами, симптомов.

Для удобства восприятия анализ предметной области сведен в таблицу 1. В ней в столбцы обозначены названиями болезней, а строки - названиями симптомов. На пересечении соответствующих столбцов и строк стоит знак "+", если симптом действительно принадлежит исследуемой болезни. Одни и те же симптомы могут являться признаками одной и той же болезни, поэтому некоторые из них (симптомов) перекрываются.

таблица1

симптом ¯ болезнь®	ларингит острый	ларингит хронический катаральный	ларингит хронический гипертрофический	ларингит хронический атрофический
1. общее недомогание	+	+	+	+
2. сухость першение, саднение	+	+	+
3. кашель сначала сухой, затем с мокротой	+
4. голос хриплый или беззвучный	+	+	+
5. иногда боль при глотании	+
6. головная боль	+
7. повышение температуры тела	+
8. быстрая утомляемость голоса	+
9. периодический кашель с мокротой	+
10. охриплость с афонией	+
11. ощущение неловкости	+
12. жжение в горле	+
13. кашель при обострении	+
14. сухой кашель	+
15. слизистая покрыта густой слизью	+
16. откашливание с прожилками крови	+

Следующим этапом проектирования будет являться разработка (выбор) способа представления этих знаний.

3. Выбор способа представления знаний

Чтобы проводить эспертизу, компьютерная программа должна быть способна решать задачи посредством логического вывода и получать при этом достаточно надежные результаты. Программа должна иметь доступ к системе фактов, называемой базой знаний. Программа также должна во время консультации выводить заключения из информации, имеющейся в базе знаний. Некоторые экспертные системы могут также использовать новую информацию, добавляемую во время консультации. Экспертную систему, таким образом, можно представлять состоящей из трех частей:

1. База знаний (БЗ)

2. Механизм вывода (МВ)

3. Система пользовательского интерфейса (СПИ)

База знаний - центральная часть экспертной системы. Она содержит правила, описывающие отношения или явления, методы и знания для решения задач из области применения системы. Можно представлять базу знаний состоящей из фактических знаний и знаний, которые используются для вывода других знаний. Утверждение "Джон Ф. Кеннеди был 35-м президентом Соединенных Штатов" - пример фактического знания. "Если у вас болит голова, то примите две таблетки цитрамона" - пример знания для вывода. Сама база знаний обычно располагается на диске или другом носителе.

Механизм вывода содержит принципы и правила работы. Механизм вывода "знает", как использовать базу знаний так, чтобы можно было получать разумно согласующиеся заключения (выводы) из информации, находящейся в ней. Когда экспертной системе задается вопрос, механизм вывода выбирает способ применения правил базы знаний для решения задачи, поставленной в вопросе. Фактически, механизм вывода запускает экспертную систему в работу, определяя какие правила нужно вызвать и организуя к ним доступ в базу знаний. Механизм вывода выполняет правила, определяет когда найдено приемлемое решение и передает результаты программе интерфейса с пользователем.

Когда вопрос должен быть предварительно обработан, то доступ к базе знаний осуществляется через интерфейс с пользователем. Интерфейс - это часть экспертной системы, которая взаимодействует с пользователем.

Как правило, пользователи мало знают об организации базы знаний, поэтому интерфейс может помочь им работать с экспертной системой даже, если они не знают, как она организована. Интерфейс может также объяснить пользователю , каким образом экспертная система выводит результат.

Система интерфейса с пользователем принимает информацию от пользователя и передает ему информацию. Просто говоря, система интерфейса должна убедиться, что, после того как пользователь описал задачу, вся необходимая информация получена. Интерфейс, основываясь на виде и природе информации, введенной пользователем, передает необходимую информацию механизму вывода. Когда механизм вывода возвращает знания, выведенные из базы знаний, интерфейс передает их обратно пользователю в удобной форме. Интерфейс с пользователем и механизм вывода могут рассматриваться как "приложение" к базе знаний. Они вместе составляют оболочку экспертной системы. Для базы знаний, которая содержит обширную и разнообразную информацию, могут быть разработаны и реализованы несколько разных оболочек. Хорошо разработанные оболочки экспертных систем обычно содержат механизм для добавления и обновления информации в базе знаний.

Как видим , экспертная система состоит из трех основных частей. Взаимосвязь между частями может быть сложной, зависящей от природы и организации знаний, а также от методов и целей вывода.

Базы знаний и способы представления

Продукционная модель

Это один из наиболее часто используемых в экспертных системах способов представления знаний. Основная идея заключается в ассоциировании с соответствующими действиями набора условий в виде правил типа "если-то", называемых также продукциями:

ЕСЛИ условие ТО действия

"Если-то"-правила обычно оказываются весьма естественным выразительным средством представления знаний. Кроме того, они обладают следующими привлекательными свойствами:

- модульность: каждое правило описывает небольшой, относительно независимый фрагмент знаний;

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--