Systemy eksperckie - experts systems

komputerowe systemy przetwarzające wiedzę, które mają kompetencje eksperta w określonej specjalności i generują alternatywne sposoby rozwiązania problemu. Od konwencjonalnych programów komputerowych odróżniają je następujące cechy:
1) jawna interpretacja wiedzy i oddzielenie jej od procedur sterowania;
2) zdolność wyjaśniania znalezionych rozwiązań;
3) przetwarzanie wiedzy wykorzystujące przede wszystkim przetwarzanie symboli, a pomocniczo przetwarzanie numeryczne;
4) rozwiązywaia zadań wykorzystuje się przede wszystkim metody wnioskowania (rozumowania), a pomocniczo algorytmy.
Podstawowym celem rozwoju SE jest reprezentacja ekspertyzy, tj. wiedzy zgromadzonej przez człowieka w trakcie nauki i praktyki. Elementami wiedzy są fakty i zależności między nimi oraz strategia rozwiązywania problemów. Istotnym aspektem pozyskiwania wiedzy jest jej sformalizowany zapis, budowa prototypu SE. Chodzi w tym przypadku o wykonanie modelu, w którym dokonujemy, przez odpowiednie uogólnienia, zredukowania złożoności rozważanej dziedziny, uwzględniając tylko jej najważniejsze aspekty. SE pracuje w trybie konsultacji z użytkownikiem. Informacje przez niego wprowadzane podczas konsultacji wpływają na przebieg wnioskowania [91, 113].
Podstawowa struktura SE składa się z czterech elementów (rys. 1.1): bazy wiedzy, pamięci roboczej, mechanizmu wnioskowania i in-terfejsu użytkownika. Wiedza o faktach i reguły wnioskowania jest umieszczana w bazie wiedzy SE. Na wiedzy i regułach operuje mechanizm wnioskowania. Wiedza, wynikająca z doświadczenia ludzi–ekspertów, jest wprowadzana za pomocą modułu jej pozyskiwania do bazy wiedzy. Moduł współpracy z użytkownikiem powinien zapewnić komunikację z nim w trybie dialogowym, przez możliwie przyjazny dla niego interfejs, np. stosujący język naturalny.




Rys. 1.1. Podstawowe elementy systemów eksperckich
M. Dolińska: Projektowanie systemów informacyjnych s. 19

Baza wiedzy stanowi główny element SE, zawiera informacje tworzone i używane przez ekspertów w tej dziedzinie: opis obiektów i zależności, opis sposobu rozwiązywania problemu, heurystyki, fakty, itp. W bazie wiedzy można wyróżnić wiedzę statyczną i dynamiczną. Wiedza statyczna obejmuje ogólne fakty i reguły z danej dziedziny wiedzy, które są znane w momencie rozpoczęcia procesu wnioskowania. Wiedza dynamiczna dotyczy natomiast bieżącego stanu rozwiązywanego problemu i jest wprowadzana do systemu przez użytkownika podczas dialogu z komputerem, wzbogacając zawartość bazy.
Pamięć robocza służy do chwilowego przechowywania danych dotyczących aktualnie przetwarzanych problemów. Jest ona przeglądana oraz uaktualniana w procesie komunikacji z bazą wiedzy, za pomocą mechanizmu wnioskowania.
Oprócz tych elementów potrzebny jest interfejs między użytkownikiem a komputerem, który umożliwia komunikację z SE.
Istnieją dwa rodzaje wiedzy tworzącej bazę wiedzy systemu eksperckiego: opis obiektów i zależności między nimi oraz opis sposobu rozwiązywania problemu.
Główna część wiedzy w bazie wiedzy zakodowana jest w postaci reguł: jeżeli to . Każda reguła reprezentuje fragment wiedzy. Reguły są niezależne od siebie. Stąd łatwo jest rozszerzyć zakres SE lub zwiększyć jego moc przez dodanie dalszych reguł.
Fakty mogą być obserwowane tzn. wprowadzane do systemu przez użytkownika z bazy danych lub uzyskiwane na drodze dedukcji przez mechanizm wnioskowania. Fakty są reprezentowane przez trójkę cech obiekt–atrybut–wartość lub w postaci dwójki cech atrybut–wartość lub jego listy własności.
Podstawowym elementem, z którego są zbudowane warunki, konkluzje, a także fakt jest trójka: obiekt–atrybut–wartość. Ważną cechą zarządzania wiedzą jest możliwość strukturalizacji wiedzy w zbiory reguł. W dużych bazach wiedzy jej segmentacja w zbiory reguł może znacznie zwiększyć efektywność przeszukiwania. Mechanizm wnioskowania otrzymuje informacje gdzie szukać wiedzy, a duża jej część może być wówczas ignorowana podczas przeszukiwania. Mechanizm wnioskowania decyduje, które reguły uruchomić i w jakiej kolejności. W SE stosowane są dwa typy wnioskowania: w przód (reguły są sprawdzane przez mechanizm wnioskowania od przesłanek: fakty – reguły wnioskowania – cel) i wstecz (odpowiednio: cel – reguły wnioskowania – fakty). Często korzystne jest użycie połączenia wnioskowania w przód i w tył.
[Red.]