Интеллектуальные информационные системы - Учебное пособие

4.2 Классификация речевых процессоров 4.3 Обзор промышленных систем речевого общенияСистемы машинного перевода 5.2 Лингвистическое обеспечение СМПЭкспертные системыСуществует специальная группа по экспертным системам Британского компьютерного сообщества, которая предложила следующее формальное определение ЭС: экспертная система - это результат создания в компьютере основанной на знаниях компоненты, соответствующей опыту эксперта, в такой форме, которая позволяет системе дать разумный совет или принять разумное решение о функции обработки данных, а также компьютерная программа, использующая экспертные знания для обеспечения высокоэффективного решения задач в узкой предметной области (см.: [1, c.104]). Знания, которыми обладает специалист в какой-либо области (дисциплине), можно разделить на формализованные (точные) и неформализованные (неточные). В зависимости от того, какие знания преобладают в той или иной области (дисциплине), ее относят к формализованным (если преобладают точные знания) или к неформализованным (если преобладают неточные знания) описательным областям. Обычно к ЭС относят системы, основанные на знании, т.е. системы, вычислительная возможность которых является в первую очередь следствием их наращиваемой базы знаний (БЗ) и только во вторую очередь определяется используемыми методами. Эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС самостоятельно (без эксперта) решить задачи из предметной области.Выделим следующие характеристики ЭС: назначение, предметная область, глубина анализа предметной области, тип используемых методов и знаний, класс системы, стадия существования, инструментальные средства (ИС). Проблемная область может быть определена предметной областью и задачами, решаемыми в ней, при этом каждый из параметров может рассматриваться с точки зрения как конечного пользователя, так и разработчика ЭС. С точки зрения пользователя, предметную область можно характеризовать ее описанием в терминах пользователя, включающим наименование области, перечень и взаимоотношение подобластей и т.п., а задачи, решаемые существующими ЭС, - их типом. Предметная область называется статической, если описывающие ее исходные данные не изменяются во времени (точнее, рассматриваются как неизменяющиеся за время решения задачи). Если исходные данные, описывающие предметную область, изменяются за время решения задачи, то предметную область называют динамической.Разработка (проектирование) ЭС существенно отличается от разработки обычного программного продукта. Дело в том, что неформализованность задач, решаемых ЭС, отсутствие завершенной теории ЭС и методологии их разработки вызывают необходимость модифицировать принципы и способы построения ЭС в ходе процесса проектирования по мере того, как увеличивается знание разработчиков о предметной области. В обобщенном виде ответ может быть таким: использовать ЭС следует тогда, когда проектирование ЭС возможно, оправдано и методы инженерии знаний соответствуют решаемой задаче. Чтобы разработка ЭС была возможной (для данного приложения), необходимо одновременное выполнение по крайней мере следующих требований (рисунок 1): существуют эксперты в данной области, которые решают задачу значительно лучше, чем начинающие специалисты; эксперты должны сходиться в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество разработанной ЭС; эксперты должны уметь выразить на естественном языке (вербализовать) и объяснить используемые ими методы, в противном случае трудно рассчитывать на то, что знания экспертов будут "извлечены" и вложены в ЭС; задача, возложенная на ЭС, требует только рассуждений, а не действий (если нужны действия, то необходимо объединять ЭС с роботами); задача не должна быть слишком трудной, ее решение должно занимать у эксперта несколько часов, а не дней или недель; необходимо, чтобы задача, хотя она и не должна быть выражена в формальном виде, все же относилась к достаточно "понятной" структурированной области, т.е. можно было выделить основные понятия, отношения и известные (хотя бы эксперту) способы получения решения задачи; решение задачи не должно в значительной степени использовать "здравый смысл" (т.е. широкий спектр общих сведений о мире и о способе его функционирования, которые знает и умеет использовать любой нормальный человек), т.к. подобные знания пока не удается (в достаточном количестве) вложить в интеллектуальные системы. На начальном этапе они проектируют прототип (прототипы) ЭС, который должен удовлетворять двум противоречивым требованиям: с одной стороны, решать типичные задачи конкретного приложения, а с другой - иметь весьма незначительные время и трудоемкость разработки, чтобы можно было максимально "запараллелить" процесс накопления и отладки знаний (осуществляемый экспертом) с процессом выбора (разработки) программных средств (осуществляемым инженером по знаниям и программистом).На данном этапе идентифицируется задача (задачи), определяются уча

Содержание

Предисловие

1. Раздел. Экспертные системы

1.1 Назначение и принципы построения экспертных систем

1.2 Классификация экспертных систем

1.3 Методология разработки экспертных систем

1.4 Этапы разработки экспертных систем

1.5 Приобретение знаний для экспертных систем

1.6 Представление знаний и выводы в экспертных системах

1.7 Особенности различных представлений знаний

2. Раздел. Системы общения на естественном языке

2.1 Назначение и область применения естественно-языковых систем

2.2 Обобщенная схема естественно-языковой системы

2.3 Настройка естественно-языковых систем

2.4 Классификация естественно-языковых систем

3. Раздел. Системы переработки визуальной информации

3.1 Назначение, классификация и области применения

3.2 Автоматизированные системы обработки изображений

3.3 Системы анализа изображений

3.4 Системы машинной графики

4. Раздел. Системы речевого общения

Предисловие

Искусственный интеллект (ИИ) - одно из самых молодых научных направлений. Прошло немногим более 40 лет с момента начала работ в этой области. Но сегодняшний мир и научно-технический прогресс немыслимы без тех результатов, которые дали человечеству и обещают дать в будущем исследования в области ИИ.

Причин для столь исключительного положения работ в области ИИ несколько. Наиболее важными из них являются следующие.

1. Развитие современных информационных технологий вступило в новую фазу - создания ЭВМ пятого и последующего поколений. Отличительной чертой новых ЭВМ является их максимальная приближенность к пользователю, освобождение пользователя от программирования решения задач. Функции программиста передаются ЭВМ, сложность общения с ней не должна превосходить сложности общения с современными бытовыми системами.

Для этого надо поднять "интеллектуальный" уровень ЭВМ и методов управления, сделав их способными выполнять творческий профессиональный труд. В памяти ЭВМ должны быть заложены большая сумма знаний о способах решения задач, специальные процедуры автоматического синтеза программ, а также средства общения с пользователем, максимально приближающие это общение к общению людей.

2. ХХІ век называют веком новых информационных технологий. Благодаря массовому внедрению ЭВМ и методов управления во все сферы человеческой жизни, развитию локальных, глобальных, национальных и межгосударственных сетей передачи и обработки данных, быстрому росту хранилищ информации, распределенных в разных местах земного шара и доступных для любой ЭВМ, включенной в соответствующую сеть, станет возможным переход к относительно безбумажной технологии обработки информации. А это повлечет за собой изменение стиля человеческого общения в самых разнообразных деловых и бытовых взаимоотношениях.

3. Технология производства в промышленности и сельском хозяйстве меняет свою структуру. До сих пор она ориентировалась на человека как основное звено в трудовом процессе. Роботизация производства заставляет по-новому оценить организацию данного процесса. В роботизированных производствах нет необходимости в создании "человеческих условий" для производителей, выполнении требований к агрегатам, климатическим условиям и другим, которые определяются эргономикой и физиологией человека.

4. В проектировании новых образцов изделий и научных исследованиях интеллектуальные системы должны сыграть в ближайшее время революционизирующую роль. Они являются тем инструментом, без которого станет невозможным проектирование сверхсложных для человека изделий и решение в приемлемые сроки научных проблем, на которые не хватает сейчас жизни нескольких поколений.

Можно указать еще ряд причин (повышение эффективности управления, обучения, создание роботов-исследователей, работающих в средах, не пригодных для человека, и т.п.), но и сказанного достаточно, чтобы понять глобальную значимость того направления, которое называется "искусственный интеллект". В настоящее время вряд ли возможно какое-либо единое определение, полностью описывающее эту научную область.

Среди многих точек зрения на нее сегодня доминируют три.

Согласно первой - исследования в области ИИ являются фундаментальными исследованиями, в рамках которых разрабатываются модели и методы решения задач, традиционно считавшихся интеллектуальными и неподдававшихся ранее формализации и алгоритмизации.

Согласно второй точке зрения - новое направление связано с новыми идеями решения задач на ЭВМ, разработкой принципиально иной технологии программирования, переходом к архитектуре ЭВМ, отвергающей классическую архитектуру, которая восходит еще к первым ЭВМ.

Наконец, сторонники третьей точки зрения полагают, что в результате работ в области ИИ рождается множество прикладных систем, решающих задачи, для которых ранее создаваемые системы были непригодны (не формализуемые).

Конечно, вышеприведенные точки зрения взаимосвязаны. В области ИИ развиваются фундаментальные исследования, новая технология программирования, новая архитектура технических средств, и все это используется для создания прикладных систем, предназначенных для работы в самых разнообразных областях.

ИИ определяется как электронно-вычислительная система, которая на основе своих внутренних ресурсов может приспосабливаться к внешней ситуации, определять взаимосвязь между различными факторами, характеризующими эту ситуацию, их место в окружающей систему среде и после обработки заданной информации получать набор возможных решений [5].

В настоящее время в экономической информатике твердо определилось научное направление - ИИ. Это одно из новых направлений, предусматривающих создание информационных систем, способных "рассуждать". Многие ведущие специалисты в данной области с самого начала полагали, что ИИ должен представлять собой инженерную дисциплину, задачей которой в общем виде является создание конструкций [1, c.100]. Однако основные усилия ученых в области ИИ были направлены на поиск универсальных методов его реализации. Здесь получены значительные результаты, которые составляют основу ИИ как научной дисциплины [6, 9]. Считают, что ИИ - раздел информатики, связанный с разработкой интеллектуальных программ для компьютеров.

Можно сказать, что сегодня работы по созданию систем ИИ выполняются преимущественно по следующим направлениям [1, с.101]: 1) системы общения на естественном языке (ЕЯ), облегчающие доступ к ЭВМ специалистам, не имеющим квалификации программистов;

2) системы переработки визуальной информации, позволяющие поднять на новый уровень автоматизацию производственных процессов, обработку и интерпретацию визуальной информации;

3) системы речевого общения;

4) системы машинного перевода;

5) экспертные системы (ЭС), копирующие поведение экспертов при принятии решений в отдельных узкоспециализированных областях знаний.

Все вышеперечисленные направления рассмотрены автором в нескольких разделах данного учебного пособия. интеллектуальная информационная система экспертная