дб. Четвертое издание джозеф Джарратано Университет Хьюстон клиэрЛэйк Гари Райли People5oft, Издательский дом "Вильямс" Москва СанктПетербург Киев 2007 ббк 32. 973. 26 018 75 Д
 Скачать 3.73 Mb.
|
|
LOWER П" PRESSURE IS VERY HIGH THEN TURN VALVE MUCH LOWER IF PRESSURE IS VERY VERY HIGH THEN TURN VALVE MUCH MUCH LOWER IF PRESSURE IS LOW ТО MEDIUM THEN TURN VALVE HIGHER Примите следующие предположения во- первых, первичными термами для множества PRESSURE Давление) являются только LOW (Низкое) и HIGH Определите с помощью барьерных первичных термов и словосочетаний, задающих область значений, такую нечеткую грамматику, которая позволяла бы вырабатывать продукционные правила, приведенные ниже. Задачи 503 (Высокое во-вторых, словосочетания, задающие области значений, в которых применяется слово TO (От ... до встречаются только в антецеденте, и, в-третьих, первичными термами для множества VALVE (Вентиль, применяемого в заключении, могут быть только LOWER (Ниже) и Выше Глава Проектирование экспертных систем 6.1 Введение Предыдущие главы были посвящены рассмотрению наиболее важных концепций, а также изложению теоретических основ экспертных систем и других интеллектуальных систем принятия решений. Общие сведения о свойствах интеллектуальных систем приведены во многих статьях. Такие системы подразделяются на несколько типов, и каждый из них характеризуется своими преимуществами и недостатками [3]. В настоящей главе приведены основные рекомендации по созданию практически применимых экспертных систем, предназначенных для реализации реальных приложений, а не исследовательских прототипов. Кроме того, описана методология разработки программного обеспечения, благодаря использованию которой экспертная система может стать высококачественным продуктом, разработанным в заданные сроки с применением экономически эффективных методов. Проектирование экспертных систем рассматривается в многочисленных книгах и статьях, в которых все аспекты проектирования описаны очень подробно. Кроме того, весьма велико количество программных инструментальных средств, предназначенных для проектирования. Поэтому невозможно сразу же стать экспертом, прочитав только одну главу. (Тем не менее, не подлежит сомнению, что предварительное прочтение данной главы является обязательным первым шагом к указанной цели) Однако понимание принципов, которые могут служить объяснением того, почему экспертные системы проектируются именно так, а не иначе, позволит более полно воспользоваться преимуществами сложных инструментальных средств и методологий. Проектирование экспертных систем фактически явля- 506 Глава 6. Проектирование экспертных систем 6.2 Выбор соответствующей задачи Для создания системы, основанной на знаниях, или экспертной системы можно воспользоваться многими способами и ресурсами. Но непродуктивные усилия ется частью более общей задачи, называемой управлением знаниями (Knowledge Management — KM). Эта задача относится к управлению всеми активами знаний, доступными конкретной организации [2]. Управление знаниями связано с управлением информацией (Information Management — IM). Последнее научное направление связано со средствами обработки информации (Information Processing — IP), которые связаны с информационными системами (Information Systems — связанными, в свою очередь, с информационной технологией Technology — IT). (Закрадывается мысль, что тот, кто сможет три раза подряд произнести, не сбиваясь, слова "управление знаниями, управление информацией, обработка информации, информационная технология, уже может считать себя экспертом) Управление знаниями является основной задачей, касающейся всевозможных типов информационных ресурсов для многих разных аудиторий, таких как управленческие работники пользователи Web; люди, желающие получить ответы на часто задаваемые вопросы (Frequently Asked Questions — FAQ); люди, обращающиеся в справочные бюро (оснащенные кадровым персоналом или автоматические); пользователи электронной почты абоненты факсимильной связи, абоненты телефонной связи потребители товаров; программисты; разработчики руководители конечные пользователи и вся широкая общественность в целом. Крупные компании используют собственные весьма детализированные методы, документы, книги и программы, предназначенные для создания, управления, сопровождения и реализации активов знаний, поскольку эта область является весьма прибыльной Это направление деятельности особенно оправдывается, если создаются такие интеллектуальные инструментальные средства, которые позволяют значительно сократить затраты на наем рабочей силы, поскольку при этом удается снижать издержки даже больше чем при использовании глобального аутсорсинга. Анализ затрат времени типичного пользователя, работающего на компьютере, показывает, что при управлении всеми документами, созданными с помощью компьютеров, невозможно обойтись без компьютеров (невольно приходится прибегать к тавтологиям). Экспертные системы широко используются на деловых предприятиях именно потому, что применение этой технологии является крайне важным в условиях стремительного увеличения объема информации и знаний, доступных в Web [70]. Как обычно, ссылки на программное обеспечение и другие оперативные ресурсы для данной главы перечислены в приложении Ж. Выбор соответствующей задачи 507 Руководство проектом Управление настройкой конфигурации программного продукта Управление текущей деятельностью Управление ресурсами Прогнозирование потребности в ресурсах Приобретение ресурсов Составление расписаний Анализ Устранение причин нехватки ресурсов Распределение обязанностей по управлению ресурсами Управление ведением хронологии событий Планирование Управление внесением изменений Программный продукт Рис. 6.1. Задачи руководства проектированием в этом направлении — один из лучших способов напрасно израсходовать свое время и деньги (не считая, впрочем предоставления дотаций "Фонду голодающих авторов и технических редакторов кстати, эта организация является коммерческой, те. ей удается успешно зарабатывать деньги). Однако четвертый закон успеха гласит, что нельзя отправляться в путешествие, не зная, куда вы собираетесь прибыть. Как было описано в разделе 1.6, прежде чем приступить к созданию экспертной системы, необходимо выбрать для нее подходящую задачу. Как и при реализации любого программного проекта, необходимо рассмотреть целый ряд общих соображений, и только после этого брать на себя существенные расходы по созданию предлагаемой экспертной системы, связанные с трудозатратами, потреблением ресурсов и времени. Такие же общие соображения, как правило, возникают входе руководства проектом по созданию обычных программно реализация проектов экспертных систем связана с учетом дополнительных требований. На рис. 6.1 представлена весьма обобщенная схема действий, осуществляемых при управлении проектом. Как показано на этом рисунке, общая задача управления проектированием подразделяется натри общих этапа управление текущей деятельностью, управление настройкой конфигурации программного продук- Глава 6. Проектирование экспертных систем 508 Выбор наиболее приемлемого подхода На этом этапе осуществляется поиск ответа на вопрос, для чего предназначена экспертная система. По-видимому, это — наиболее важный вопрос, на который необходимо найти ответ, прежде чем приступать к реализации любого проекта. Наиболее способствующим успеху ответом является то, что создание экспертной системы осуществляется пожеланию председателя совета директоров компании. Если же дело обстоит иначе, то необходимо определить, можно ли в данном случае надеяться на реализацию общих преимуществ экспертных систем, которые описаны в разделе 1.2 главы 1. Самое главное, не следует забывать, что лишь руководители компании имеют право выделить для создания системы необходимые ресурсы и технический персонал. Если же вы примете решение создать такую систему за счет своего личного времени, чтобы доказать свою правоту руководству компании, а затем поймете, что у вас получился великолепный программный продукт, и захотите уволиться и образовать собственную компанию, тоне забудьте о небольшом нюансе — о подписанном вами соглашении по охране интеллектуальной собственности (Intellectual Property Agreement — IPA). В большинстве соглашений по охране интеллектуальной собственности указано, что все придуманное вами, будь то связанное или несвязанное с вашими должностными обязанностями (те. охваченное периодом времени 24 х 7 х 52 — 24 часа, 7 дней, 52 недели, принадлежит компании. В частности, ответ на вопрос о том, для чего создается экспертная система, должен быть в конечном итоге предоставлен владельцам или акционерам, от которых зависит финансирование всех разработок. Еще до начала работы эти заинтересованные лица должны ознакомиться с результатами четкого определения задачи, выбора эксперта и состава пользователей. Обратите внимание на то, что речь идет об эксперте, указанном в единственном числе, а не об экспертах. Известно, что лучший способ обеспечить себе неприятности вступить в брачные отношения одновременно с несколькими людьми. Привлечение к работе сразу нескольких экспертов также полностью гарантирует неприятности. Даже сам господин председатель совета директоров компании посещает одновременно только одного врача, причем это не связано стем, что у него не хватает денег. Дело в том, что не рекомендуется пытаться моделировать экспертные знания нескольких экспертов водной системе. Но попытка промоделировать экспертные знания нескольких экспертов в нескольких системах с использованием архитектуры классной доски для выработки по меньшей мере таи управление ресурсами, и каждый из этих этапов предъявляет свои конкретные требования. В настоящей главе задачи, решаемые на каждом из указанных этапов, будут обсуждаться в форме вопросов и ответов в целях предоставления общих рекомендаций по созданию проектов экспертных систем. Выбор соответствующей задачи 509 общего мнения большинства вполне оправдана. Однако ив этом случае приходится задумываться над тем, что означает нечеткий термин "оправданная попытка. Если девять из десяти врачей скажут, что пациент умрет, этот несчастный непременно выберет врача, предлагающего такое лечение, которое, вероятно, позволит остаться ему в живых (этого не произойдет, только если пациент действительно беден, а лечение стоит больших денег. Задача, связанная с осуществлением попытки решить, какую значимость следует придать мнениям многочисленных экспертов, является весьма утомительной. Обычно при этом приходится сталкиваться с еще большими затруднениями, чем при создании одной экспертной системы для одного эксперта. Поэтому в настоящей главе мы будем придерживаться подхода "одна система и один эксперт" и оставим разработку на основе подхода "несколько экспертов и несколько систем" в качестве учебного проекта. Выигрыш Инструментальные средства На данном этапе необходимо найти ответ на вопрос о том, какие инструментальные средства создания систем находятся в вашем распоряжении. Как показано в приложении Ж, в настоящее время имеется много инструментальных средств экспертных систем, обладающих своими преимуществами и недостатками. Но указанная информация должна рассматриваться только в качестве общего руководства, поскольку программные инструментальные средства развиваются слишком быстро. В целом можно вполне рассчитывать на то, что через каждые два-три года будет происходить усовершенствование каждого инструментального средства, а примерно через пять лет будут существенно пересматриваться его возможности. Безусловно, больше денег можно заработать, выпуская доработанное программное обеспечение под новым именем в качестве новой вер- На данном этапе необходимо определить, какой должен быть достигнут выигрыш. Текущий вопрос связан с предыдущим вопросом, но является более прагматичным, поскольку в рассматриваемом случае поиск ответа требует определения конкретной отдачи от вложенных трудозатрат, ресурсов, времени и денег. Выигрыш может измеряться в деньгах, оцениваться в показателях повышения эффективности или устанавливаться с помощью любых других критериев, определяющих преимущества экспертных систем, которые описаны в главе Важно также помнить, что если система не будет эксплуатироваться, тоне будет и никакого выигрыша. Поиск ответа на указанный вопрос применительно к экспертным системам является более сложным, чем по отношению к обычному программированию, поскольку между экспертными системами и обычными программами имеются существенные различия Глава 6. Проектирование экспертных систем сии, чем вносить существенные исправления, связанные с устранением ошибок, в старые программы. Те, кто сомневаются в истинности этого утверждения, могут посчитать количество новых имен для одной и той же операционной системы, которые появились на рынке в течение последних десяти лет. Наилучшая рекомендация по выбору инструментального средства для экспертной системы следует из третьего закона успеха если вы не в состоянии сделать выбор сами, обратитесь за помощью к другим. Проведите поиск в %еЬ, чтобы узнать, какие приложения были созданы с использованием рассматриваемого программного обеспечения. Постарайтесь найти примеры не только успешного создания систем, но и примеры, в которых такая попытка окончилась неудачей. Безусловно, трудно подготовить точные статистические данные, но согласно большинству оценок относительное количество успешных программных реализаций достигает лишь 20 — 30'4. Проблема создания системы дополнительно усложняется, если вы вынуждены работать сочень занятым экспертом, асами вы незнакомы с терминами рассматриваемой проблемной области. Поэтому перейдем к рассмотрению второго закона успеха: прежде чем обратиться к кому-либо за помощью, изучите язык, на котором вам сообщат ответ. Несмотря на большое количество доступных переводчиков с иностранного языка (людей и программ, трудность состоит не в том, чтобы просто перевести с одного языка на другой, а в том, чтобы правильно передать термины, относящиеся к данной области знаний. Но недостаточно лишь изучить термины или запомнить словарные определения ключевых слов, чтобы создать семантическую сеть отношений, на которой базируется экспертная система, основанная на правилах. Безусловно, каждое правило представляет собой определенный фрагмент знаний, но нельзя забывать о том, что между правилами в базе знаний могут существовать и сильные, и слабые связи. Если запуск одного правила является гарантией запуска другого правила, то имеет место сильная связь, или, иными словами, вцепи логического вывода, которая ведет от действительных фактов к действительному заключению, имеется сильное звено. Если же запуск одного правила приводит к обнаружению нескольких правил, доступных для активизации машиной логического вывода, то имеет место слабая связь. Это означает, что цепь логического вывода становится менее прочной нельзя со всей уверенностью сказать, по какому пути будут развиваться дальнейшие события, поскольку таких путей много. Наличие большего количества правил, которые в принципе могут быть активизированы, показывает, что цепь логического вывода является не такой прочной, как при наличии сильной связи. Но такая ситуация отнюдь не является неблагоприятной. Если каждое правило действительно сильно связано с другим правилом, тоне нужна и машина логического вывода или экспертная система, поскольку для реализации подобных связей идеально подходит любой процедурный язык программирования. Программы на процедурном языке программирования 6.2. Выбор соответствующей задачи 511 выполняются последовательно, оператор за оператором, в порядке их ввода, до тех пор, пока не обнаруживаются такие структуры, предназначенные для принятия управленческих решений, как проверки условий IF. Если имеется алгоритм, позволяющий эффективно решать какие-то задачи, тонет необходимости решать эти задачи с помощью искусственного интеллекта. В идеале экспертная система должна представлять собой сбалансированную смесь правил, обеспечивающих создание сильных и слабых связей, по аналогии стем, как люди для достижения обоснованного заключения используют дедуктивные, индуктивные, вероятностные и другие методы. Рассмотрим следующий семантический список терминов из некоторых областей человеческой деятельности. В данном контексте используется термин "семантический список", поскольку рассматриваемые термины невозможно соединить с помощью графа. Вместо этого наблюдается такая картина, что одни понятия естественным образом следуют из других. (Следует отметить, что с возрастом люди начинают все лучше понимать смысл терминов из этого общего списка) Стоит только представить себе, какой жизненный опыт нужно накопить, чтобы не только полностью понимать следующие выражения и описания ситуаций, но и оценивать их подтекст фильм, который должен был выйти раньше запоздалые известия штрафы за просрочку платежи со счета прекращены счет закрыт агентство по взысканию долгов назойливые телефонные звонки (Вы дома Ответьте нам. Мы знаем, что вы — дома, поскольку вас нет на работе резкое увеличение количества спама, поступающего по электронной почте плохая кредитная история; низкая кредитоспособность отсутствие кредита предложения, от которых не следует ждать хорошего (Мы хотим вас финансировать наличие задолженности невыплаченные налоги налоги плюс проценты по налогам судебные издержки; потеря права выкупа распродажа имущества с молотка; лоббист; содействие в проведении избирательной кампании поправка к финансовому законопроекту извинения от судебных властей извинения от руководителей компании вознаграждение за моральный ущерб покупка контрольного пакета акций компании видеопроката с помощью кредита. Семантические списки часто ассоциируются с другими знаками. Знаки и их смысловые значения изучаются в области семиотики. Приведем пример, знакомый всем, кто в детстве распевал "В лесу родилась елочка. ". Слова этой песенки неразрывно связаны с ее музыкальным сопровождением, поскольку в песнях воплощается семиотическое отношение между стихами и музыкой. Семиотические отношения постоянно используют рекламодатели, повторяя одни и те же известные телевизионные музыкальные позывные. Некоторые создатели музыкальных позывных настолько преуспели в своем деле, что от составленных ими простеньких мелодий буквально невозможно отвязаться целыми сутками несмотря на все усилия, эти бессмысленные музыкальные фразы снова и снова повторяются у вас в голове. Глава 6. Проектирование экспертных систем 512 Стоимость На этом этапе необходимо определить возможный объем расходов. |