Примеры экспертных систем

Пример:

· проектирование конфигураций ЭВМ VАХ - 11/780 в системе ХСОN (или R1), проектирование БИС - САDHELР;

· синтез электрических цепей - SYN и другие.

Прогнозирование. Прогнозирующие системы логически выводят вероятные следствия из заданных ситуаций. В прогнозирующей системе обычно используется параметрическая динамическая модель, в которой значения параметров «подгоняются» под заданную ситуацию. Выводимые из этой модели следствия составляют основу для прогнозов с вероятностными оценками.

Пример:

· предсказание погоды - система WILLARD;

· оценки будущего урожая - РLANT;

· прогнозы в экономике - ЕСОN и другие.

Планирование. Под планированием понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным выполнять некоторые функции. В таких экспертных системах используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логически вывести последствия планируемой деятельности.

Пример:

· планирование поведения  робота - STRIPS;

· планирование промышленных заказов - ISIS;

· планирование эксперимента - МОLGЕN и другие.

Обучение. Системы обучения диагностируют ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью ЭВМ и подсказывают правильные решения. Они аккумулируют знания о гипотетическом «ученике» и его характерных ошибках, затем в работе способны диагностировать слабости в знаниях обучаемых и находить соответствующие средства для их ликвидации. Кроме того, они планируют акт общения с учеником в зависимости от успехов ученика с целью передачи знаний.

Пример:

· обучение языку программирования Лисп в системе «Учитель Лиспа»;

· система РROUSТ - обучение языку Паскаль и другие.

В общем случае все системы, основанные на знаниях, можно подразделить на системы, решающие задачи анализа, и  на системы, решающие задачи синтеза. Основное отличие задач анализа от задач синтеза заключается в следующем: если в задачах анализа множество решений может быть перечислено и включено в систему, то в задачах синтеза множество решений потенциально строится из решений компонентов или подпроблем. Задача анализа - это интерпретация данных, диагностика; к задачам синтеза относятся проектирование, планирование. Комбинированные задачи: обучение, мониторинг, прогнозирование.

Классификация по связи с реальным временем

Статические экспертные системы разрабатываются в предметных областях, в которых база знаний и интерпретируемые данные не меняются во времени. Они стабильны.

Пример.

Диагностика неисправностей в автомобиле.

Квазидинамические экспертные системы интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени.

Пример. Микробиологические экспертные системы, в которых снимаются лабораторные измерения с технологического процесса один раз в 4-5 ч. (например, производство лизина) и анализируется динамика полученных показателей по отношению к предыдущему измерению.

Динамические экспертные системы работают в сопряжении с датчиками объектов в режиме реального времени с непрерывной интерпретацией поступаемых данных.

Пример. Управление гибкими производственными комплексами, мониторинг в реанимационных палатах и так далее.

Классификация по типу ЭВМ

На сегодняшний день существуют:

· экспертные системы для  уникальных стратегически важных задач  на суперЭВМ (Эльбрус, CRAY, CONVEX и другие.);

· экспертные системы на ЭВМ  средней производительности (типа mainfrave);

· экспертные системы на символьных процессорах и рабочих станциях (SUN, АРОLLО);

· экспертные системы на мини- и супермини-ЭВМ (VАХ, micro-VАХ и другие);

· экспертные системы на персональных компьютерах (IВМ РС, МАС II и подобные).

Классификация по степени интеграции с другими  программами

Автономные экспертные системы работают непосредственно в режиме консультаций с пользователем для специфических «экспертных» задач, для решения которых не требуется привлекать традиционные методы обработки данных (расчёты, моделирование и так далее.).

Гибридные экспертные системы представляют программный комплекс, агрегирующий стандартные пакеты прикладных программ (например, математическую статистику, линейное программирование или системы управления базами данных) и средства манипулирования знаниями. Это может быть интеллектуальная надстройка над ППП или интегрированная среда для решения сложной задачи с элементами экспертных знаний.

Несмотря на внешнюю привлекательность  гибридного подхода, следует отметить, что разработка таких систем являет собой задачу, на порядок более  сложную, чем разработка автономной экспертной системы. Стыковка не просто разных пакетов, а разных методологий (что происходит в гибридных системах) порождает целый комплекс теоретических  и практических трудностей.

Диагностика экспертных систем

Диагностика – процесс соотнесения объекта с некоторым классом объектов и/или обнаружение неисправности в некоторой системе. Неисправность – это отклонение от нормы. Такая трактовка позволяет с единых теоретических позиций рассматривать и неисправность оборудования в технических системах, и заболевания живых организмов, и всевозможные природные аномалии. Важной спецификой является здесь необходимость понимание функциональной структуры («анатомии») диагностируемой системы. 
Примеры:

1. Диагностика и терапия сужения коронарных сосудов – ANGY.
2. Диагностика ошибок в аппаратуре и математическом обеспечении ЭВМ – CRIB.

 

 

Мониторинг  экспертных систем

Основная задача мониторинга – непрерывная интерпретация  данных в реальном масштабе времени  и сигнализация о выходе тех или  иных параметров за допустимые пределы. Главные проблемы – пропуск тревожной  ситуации и инверсная задача «ложного»  срабатывания. Сложность этих проблем  в размытости симптомов тревожных  ситуаций и необходимость учета  временного контекста. 
Примеры:

1. Контроль работы электростанций  СПРИНТ, помощь диспетчерам атомного реактора – REACTOR.
2. Контроль аварийных датчиков на химическом заводе – FALCON.

 

 

Проектирование  экспертных систем

Проектирование  состоит в подготовке спецификаций на создание «объектов» с заранее  определенными свойствами. Под спецификацией  понимается весь набор необходимых  документов – чертеж, пояснительная  записка и т.д. Основные проблемы – получение четко структурированного описания знаний об объекте и проблема «следа». Для организации эффективного проектирования и в еще большей  степени перепроектирования необходимо формировать не только сами проектные решения, но и мотивы их принятия. Таким образом, в задачах проектирования тесно связываются два основных процесса. Выполняемых в рамках соответствующей экспертной системы: процесс вывода решения и процесс объяснения. 
Примеры:

1. Проектирование конфигураций ЭВМ VAX-11/780 в системе XCON, проектирование БИС – CADHELP.
2. Синтез электрических цепей – SYN.

 

 

Прогнозирование экспертных систем

Прогнозирование позволяет предсказать последствия  некоторых событий или явлений  на основании анализа имеющихся  данных. Прогнозирующие системы логически  выводят вероятные следствия  из заданных ситуаций. В прогнозирующей системе обычно используется параметрическая  динамическая модель, в которой значения параметров «подгоняются» под заданную ситуацию. Выводимые из этой модели следствия составляют основу для  прогнозов с вероятностными оценками. 
Примеры:

1. Предсказание погоды – WIILARD.
2. Оценки будущего урожая – PLANT.
3. Прогнозы в экономике – ECON.

 

 

Планирование  экспертных систем

Под планированием  понимается нахождение планов действий, относящихся к объектам, способным  выполнять некоторые функции. В  таких экспертных системах используются модели поведения реальных объектов с тем, чтобы логически вывести  последствия планируемой деятельности. Примеры:

1. Планирование поведения робота – STRIPS.
2. Планирование промышленных заказов – ISIS.
3. Планирование эксперимента – MOLGEN.

 

 

Обучение  экспертным системам

Под обучением  понимается использование компьютера для обучения какой-то дисциплине или  предмету. Системы обучения диагностируют  ошибки при изучении какой-либо дисциплины с помощью компьютера и подсказывают правильные решения. Они содержат знания о гипотетическом «ученике» и  его характерных ошибках, затем  в работе они способны диагностировать  слабые места в познаниях обучаемых  и находить соответствующие средства для их ликвидации. Кроме того, они  планируют акт общения с учеником в зависимости от успехов ученика  с целью передачи знаний. 
Примеры:

1. Обучение языку программирования LISP в системе «учитель ЛИСПа».
2. Обучение языку Паскаль – система PROUST.

 

 

Управление  экспертными системами

Под управлением  понимается функция организованной системы, поддерживающая определенный режим деятельности. Такого рода экспертные системы осуществляют управление поведением сложных систем с заданными спецификациями. 
Примеры:

1. Помощь в управлении газовой котельной – GAS.
2. Управление системой календарного планирования – Project Assistant.

 

 

Поддержка принятия решений в экспертных системах

Поддержка принятия решений – это совокупность процедур, обеспечивающая лицо, принимающее решения, необходимой информацией и рекомендациями, облегчающими процесс принятия решения. Эти экспертные системы помогают специалистам выбрать и/или сформировать нужную альтернативу среди множества  выборов при принятии решений. 
Примеры:

1. Выбор стратегии выхода фирмы из кризисной ситуации – CRYSIS.
2. Помощь в выборе страховой компании или инвестора – CHOICE.

HASP/SIAP - определяет местоположение и  типы судов в тихом океане  по данным акустических систем  слежения.   JUDITH — одна из первых юридических ЭС, позволявшая юристам получать экспертные заключения по гражданским делам.   INTERNIST. Экспертная система диагностирует несколько сотен болезней с высокой точностью.   PROSPECTOR — экспертная система, которая помогает геологам в поиске новых полезных ископаемых. На основании информации, введенной в ЭВМ с географических карт, из обзоров и ответов на вопросы, которые задаются геологам, PROSPECTOR предсказывает местоположение новых залежей.   TIMM. Система оказывает помощь военному пилоту вертолета во время боевых действий.   Management Advisor (консультант менеджера).Помогает руководителю в планировании его коммерческой деятельности.   XCON. Система предназначена для определения конфигурации компьютеров при их продаже. Покупатель заказывает ЭВМ с определенными характеристиками, а ЭС позволяет оптимально подобрать комплектующие блоки (тип дисплея, объем ОЗУ, тип процессора, тип звуковой карты, объем видеопамяти и т. п.).   EXPERTAX . Экспертная система, готовящая рекомендации ревизорам и налоговым специалистам в подготовке расчетов по налогам и подготовке финансовых деклараций. База знаний отражает опыт свыше 20 экспертов.