4. Самосознанием, а именно:

· исследовать свои рассуждения, т.е. проверять их правильность;

· объяснять свои действия.

Существует ещё одна важная особенность экспертных систем. Если обычные программы разрабатываются так, чтобы каждый раз порождать правильный результат, то экспертные системы разработаны с тем, чтобы вести себя как эксперты. Они, как правило, дают правильные ответы, но иногда, как и люди, способны ошибаться.

2.6 Области применения экспертных систем

Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы в несколько основных классов: медицинская диагностика, контроль и управление, диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах, обучение.

а) Медицинская диагностика.

Диагностические системы используются для установления связи между нарушениями деятельности организма и их возможными причинами. Наиболее известна диагностическая система MYCIN, которая предназначена для диагностики и наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных инфекциях. Ее первая версия была разработана в Стенфордском университете в середине 70-х годов. В настоящее время эта система ставит диагноз на уровне врача-специалиста. Она имеет расширенную базу знаний, благодаря чему может применяться и в других областях медицины.

б) Прогнозирование.

Прогнозирующие системы предсказывают возможные результаты или события на основе данных о текущем состоянии объекта. Программная система “Завоевание Уолл-стрита” может проанализировать конъюнктуру рынка и с помощью статистических методов алгоритмов разработать для вас план капиталовложений на перспективу. Она не относится к числу систем, основанных на знаниях, поскольку использует процедуры и алгоритмы традиционного программирования. Хотя пока еще отсутствуют ЭС, которые способны за счет своей информации о конъюнктуре рынка помочь вам увеличить капитал, прогнозирующие системы уже сегодня могут предсказывать погоду, урожайность и поток пассажиров. Даже на персональном компьютере, установив простую систему, основанную на знаниях, вы можете получить местный прогноз погоды.

в) Планирование.

Планирующие системы предназначены для достижения конкретных целей при решении задач с большим числом переменных. Дамасская фирма Informat впервые в торговой практике предоставляет в распоряжении покупателей 13 рабочих станций, установленных в холле своего офиса, на которых проводятся бесплатные 15-минутные консультации с целью помочь покупателям выбрать компьютер, в наибольшей степени отвечающий их потребностям и бюджету. Кроме того, компания Boeing применяет ЭС для проектирования космических станций, а также для выявления причин отказов самолетных двигателей и ремонта вертолетов. Экспертная система XCON, созданная фирмой DEC, служит для определения или изменения конфигурации компьютерных систем типа VAX и в соответствии с требованиями покупателя. Фирма DEC разрабатывает более мощную систему XSEL, включающую базу знаний системы XCON, с целью оказания помощи покупателям при выборе вычислительных систем с нужной конфигурацией. В отличие от XCON система XSEL является интерактивной.

г) Интерпретация.

Интерпретирующие системы обладают способностью получать определенные заключения на основе результатов наблюдения. Система PROSPECTOR, одна из наиболее известных систем интерпретирующего типа, объединяет знания девяти экспертов. Используя сочетания девяти методов экспертизы, системе удалось обнаружить залежи руды стоимостью в миллион долларов, причем наличие этих залежей не предполагал ни один из девяти экспертов. Другая интерпретирующая система- HASP/SIAP. Она определяет местоположение и типы судов в тихом океане по данным акустических систем слежения.

д) Контроль и управление.

Системы, основанные на знаниях, могут применятся в качестве интеллектуальных систем контроля и принимать решения, анализируя данные, поступающие от нескольких источников. Такие системы уже работают на атомных электростанциях, управляют воздушным движением и осуществляют медицинский контроль. Они могут быть также полезны при регулировании финансовой деятельности предприятия и оказывать помощь при выработке решений в критических ситуациях.

е) Диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах

В этой сфере системы, основанные на знаниях, незаменимы как при ремонте механических и электрических машин (автомобилей, дизельных локомотивов и т.д.), так и при устранении неисправностей и ошибок в аппаратном и программном обеспечении компьютеров.

ж) Обучение.

Системы, основанные на знаниях, могут входить составной частью в компьютерные системы обучения. Система получает информацию о деятельности некоторого объекта (например, студента) и анализирует его поведение. База знаний изменяется в соответствии с поведением объекта. Примером этого обучения может служить компьютерная игра, сложность которой увеличивается по мере возрастания степени квалификации играющего. Одной из наиболее интересных обучающих ЭС является разработанная Д. Ленатом система EURISCO, которая использует простые эвристики. Эта система была опробована в игре Т. Тревевеллера, имитирующая боевые действия. Суть игры состоит в том, чтобы определить состав флотилии, способной нанести поражение в условиях неизменяемого множества правил. Система EURISCO включила в состав флотилии небольшие, способные провести быструю атаку корабли и одно очень маленькое скоростное судно и постоянно выигрывала в течение трех лет, несмотря на то, что в стремлении воспрепятствовать этому правила игры меняли каждый год.

Большинство ЭС включают знания, по содержанию которых их можно отнести одновременно к нескольким типам. Например, обучающая система может также обладать знаниями, позволяющими выполнять диагностику и планирование. Она определяет способности обучаемого по основным направлениям курса, а затем с учетом полученных данных составляет учебный план. Управляющая система может применяться для целей контроля, диагностики, прогнозирования и планирования. Система, обеспечивающая сохранность жилища, может следить за окружающей обстановкой, распознавать происходящие события (например, открылось окно), выдавать прогноз (вор-взломщик намеревается проникнуть в дом) и составлять план действий (вызвать полицию).

з) Экспертные системы в Логистике

Под экспертными системами в логистике понимают специальные компьютерные программы, помогающие специалистам принимать решения, связанные с управлением материальными потоками. Экспертная система может аккумулировать знания и опыт нескольких специалистов-экспертов, работающих в разных областях. Труд высококвалифицированных экспертов стоит дорого, однако, как правило, требуется не повседневно. Возможность получить совет экспертов по разным вопросам посредством обращения к компьютеру позволяет квалифицированно решать сложные задачи, повышает производительность труда персонала и в то же время не требует затрат на содержание штата высокооплачиваемых специалистов.

Применение экспертных систем позволяет:

-- принимать быстрые и качественные решения в области управления материальными потоками;

-- готовить опытных специалистов за относительно более короткий промежуток времени;

Обращение с экспертными программами за короткий промежуток времени формирует опытного специалиста. В то же время, задача повышения обучающих возможностей экспертных систем является сегодня актуальной, так как большинство программ не объясняют пользователю причины рекомендуемых решений.

-- сохранять «ноу - хау» компании, так как персонал, пользующийся системой, не может вынести за пределы компании опыт и знания, содержащиеся в экспертной системе;

-- использовать опыт и знания высококвалифицированных специалистов на непрестижных, опасных, скучных и тому подобных рабочих местах.

К недостаткам экспертных систем следует отнести ограниченную возможность использования «здравого смысла». Логистические процессы включают множество операций с разнообразными грузами. Учесть все особенности в экспертной программе невозможно. Поэтому, чтобы не поставить коробку весом в сто килограммов на коробку весом в пять килограммов здравым смыслом, дополняющим знания экспертной системы, должен обладать пользователь.

Экспертные системы применяются на различных стадиях логистического процесса, облегчая решение проблем, требующих значительного опыта и затрат времени. Например, на складе, при принятии решения о пополнении запасов, когда менеджеру необходимо оценить большой объем разнообразной информации: ожидаемые цены в разрезе закупаемых товаров, тарифы на доставку, необходимость одновременного пополнения запасов по разным позициям ассортимента ит.д.

Использование здесь экспертных систем позволяет принимать не только правильные, но и быстрые решения, что зачастую не менее важно.

В качестве примера использования экспертных систем в складском хозяйстве приведем систему Inventory Management Assistant, IMA («помощник в складском менеджменте»), разработанную для логистического отдела Военно-воздушных сил США. Отдел обслуживает свыше 19000 самолетов по всему миру.

Складская система отдела содержит 916000 наименований запасных частей для самолетов. Цель создания IMA -- помощь персоналу складов при решении задач, связанных с управлением запасами. Использование названной экспертной системы позволило на 8-10% повысить эффективность решения обычных проблем. Эффективность решения вопросов в сложных ситуациях возросла на 15 - 18%. Наиболее известные ЭС, разработанные в 60-70-х годах, стали в своих областях уже классическими. По происхождению, предметным областям и по преемственности применяемых идей, методов и инструментальных программных средств их можно разделить на несколько семейств.

1. META - DENDRAL.Система DENDRAL позволяет определить наиболее вероятную структуру химического соединения по экспериментальным данным (масс-спектрографии, данным ядерном магнитного резонанса и др.).M-D автоматизирует процесс приобретения знаний дляDENDRAL. Она генерирует правила построения фрагментов химических структур.

2. MYCIN-EMYCIN-TEIREIAS-PUFF-NEOMYCIN. Это семейство медицинских ЭС и сервисных программных средств для их построения.

3. PROSPECTOR KAS PROSPECTOR- предназначена для поиска (предсказания) месторождений на основе геологических анализов. KAS- система приобретения знаний для PROSPECTOR.

4. CASNET

EXPERT. Система CASNET- медицинская ЭС для диагностики выдачи рекомендаций по лечению глазных заболеваний. На ее основе разработан язык инженерии знаний EXPERT, с помощью которой создан ряд других медицинских диагностических систем.

4. HEARSAY - HEARSAY -2- HEARSAY -3- AGE.

Первые две системы этого ряда являются развитием интеллектуальной системы распознавания слитной человеческой речи, слова которой берутся из заданного словаря. Эти системы отличаются оригинальной структурой, основанной на использовании доски объявлений- глобальной базы данных, содержащей текущие результаты работы системы. В дальнейшем на основе этих систем были созданы инструментальные системы HEARSAY-3 и AGE (Attempt to Generalize- попытка общения) для построения ЭС.

Системы AM (Artifical Mathematician- искусственный математик) и EURISCO были разработаны в Станфордском университете доктором Д. Ленатом для исследовательских и учебных целей. Ленат считает, что эффективность любой ЭС определяется закладываемыми в нее знаниями. По его мнению, чтобы система была способна к обучению, в нее должно быть введено около миллиона сведений общего характера. Это примерно соответствует объему информации, каким располагает четырехлетний ребенок со средними способностями. Ленат также считает, что путь создания узкоспециализированных ЭС с уменьшенным объемом знаний ведет к тупику.

электронный экспертный интерфейс обучающий

3. Проектирование компьютерной обучающей системы «Экспертные системы» в среду Blackboard

3.1 Технология создания КОС «Экспертные системы»

Для начала работы в BlackBoard(bb.kai) необходимо войти в систему под своим логином и паролем.(3.1)

Рис.3.1

Далее нам нужно перейти в курсы «Информационные технологии» там где мы конструкторы данного раздела и можем создавать, изменять, редактировать обучающие материалы.(рис.3.2)

Рис.3.2

При переходе в курсы «Информационные технологии мы попадаем в «Обучающий материал», где у нас расположены все курсы.

Для того чтобы создать свой курс нам нужно:

Кликнуть левой кнопкой мыши по вкладке «Построить содержимое»

Выбрать «Учебный модуль» (рис3.3)

Рис3.3

После перехода мы создаем наш КОС «Экспертные системы»

Для этого мы переходим по вкладке «построить содержимое» Создать «элемент (рис.3.4)

Рис.3.4

Мы переходим на страницу «Изменить элемент». В первом пункте, где имя мы вводим название нашей первой главы КОС «Экспертные системы» в окне «текст» вводим всю нашу информацию по этой главе, а также с помощью панели инструментов мы видоизменяем наш текст или добавляем изображения, видео и т.д. из Content Collection. Тут же можно добавить обучающие видео-пособия с сайта YouTube.(рис.3.5)

Рис.3.5

Во втором пункте «Вложения» нам предлагают прикрепить файл к этой главе предварительно выбрав его по кнопке «Обзор Моего Компьютера» или «Обзор Content Collection» в последнем мы должны заранее загрузить файл в Content Collection.

Третий пункт «Стандартные параметры» устанавливает приватность вашей главы которую вы создаете, а также данная функция есть и при создании нашего раздела. Еще мы можем установить статистику просмотров нашего курса.

Четвертый пункт «Сохранить» с помощью этого пункта мы сохраняем наш элемент с информацией о первой главе нашего курса.(Рис.3.6)



Рис.3.6

После сохранения наша первая глава курса «Экспертные системы» успешно сохранена. И она у нас появилась в содержании. (рис.3.7)

Рис.3.7

Для заполнения курса мы делаем те же самые действия, что и с заполнением первой главы.

3.2 Технология загрузки теста КОС «Экспертные системы»

Для создания теста необходимо выполнить следующие действия:

1. Перейдите в область содержимого требуемого учебного модуля

2. Включите режим редактирования (кнопка «режим изменений»

ВКЛЮЧЕНО)

3. Нажмите на кнопку «Создать оценку» и в выпадающем меню выберите пункт «Тест» (Рис.3.9)

Рис.3.9

4. В появившейся форме нажмите «Создать», для создания нового теста или выберите тест из уже существующих. (Рис.3.9)

Рис.3.9

5. Введите название теста, его описание и инструкции, нажмите кнопку «Сохранить». (Рис.3.10)

Рис.3.10

Система выдает сообщение о создании теста (полотна теста).(Рис.3.11)

Рис.3.11

6. Далее система предоставляет возможность заполнить тест вопросами.

Существует 3 способа:

Создать новые вопросы, выбрав нужный тип из предложенных системой. (Рис.3.12)

Рис.3.12

Повторно использовать уже существующие вопросы. (рис.3.13)

Пакетное добавление (кнопка «Отправить вопросы»). В окне загрузки пакета необходимо выбрать файл с локального диска посредством перехода по кнопке «Обзор». Выбрав файл и выставив в текстовом поле количество баллов за вопрос, осуществляем переход по кнопке «Сохранить». (рис.3.14)

Загрузка вопросов в пул в пакетном режиме (пакетное добавление).

Пулы - это коллекции и группы вопросов, которые могут быть включены в тесты и исследования.



Рис.3.13

Рис.3.14

Посредством загрузки пакетных файлов создается 14 типов вопросов из возможных 17 (исключая типы «Или», «Быстрые переходы» и «Вопрос с вычисленной формулой»). Необходимо загрузить пакет в пул выполняя следующие действия:

1. Пользователь переходит в область содержимого тестового курса.

2. В панели управления курсом пользователь переходит по кнопке «Средства курса», а затем осуществляем переход по кнопке «Тесты, опросы и пулы». (Рис.3.15)

Рис.3.15

В окне пулов курса создаем новый пул, выбирая в панели действий кнопку «Создать пул».(Рис.3.16)

Рис.3.16

4. В появившемся окне вводим в текстовое поле название пула и нажимаем «Сохранить».(Рис.3.17)

5. Далее появляется окно полотна пула, в котором формируется его содержимое. В панели действий осуществляем операцию перехода по кнопке «Отправить вопросы».(Рис.3.18)



Рис.3.17

Рис.3.18

6. Появилось окно загрузки пакета, в котором необходимо выбрать в диалоговом режиме файл с локального диска посредством перехода по кнопке «Обзор». Выбрав файл и выставив в текстовом поле количество баллов за вопрос, осуществляем переход по кнопке «Сохранить».(Рис.3.19)



Рис.3.19

7. Затем снова появляется полотно пула с загруженными из пакетного файла вопросами. При необходимости редактируем вопросы, подгружаем изображения в вопрос и т.п.(Рис.3.19)



Рис.3.19

Осуществляем переход через нажатие кнопки «Ок». Далее появляется окно, в котором отображаются пулы курса, в том числе только что созданный нами пул. (Рис.3.20)

Рис.3.20

3.2.1 Создание пакета вопросов в редакторе MS Excel

Структура файла MS Excel с вопросами для загрузки должна быть следующей:

Метка типа вопроса	Формулировка вопроса	Описание вариантов ответов

Метки типов вопросов:

1. Запрос выбора варианта ответа - MC;

2. Вопрос, требующий постановки вопроса - QUIZ_BOWL;

3. Истина/ложь - TF;

4. Запрос выбора пропущенного текста - JUMBLED_SENTENCE;

5. Запрос ранжирования - ORD;

6. Шкала мнения/шкала Лайкерта - OP;

7. Запрос ввода пропущенного текста - FIB;

8. Запрос нескольких ответов - MA;

9. Соответствие - MAT;

10. Эссе - ESS;

11. Запрос вычисленного числового ответа - NUM;

12. Запрос файла - FIL;

13. Запрос многократного ввода пропущенного текста - FIB_PLUS;

14. Ответ, ограниченный по длине - SR.

Вопросы типа "Быстрые переходы", "Вопрос с вычисленной формулой", "Или" через файл не создаются и не подгружаются.

Формулировка вопроса должна исключать двоякое понимание сути вопроса и соответствовать типу вопроса.

Описание вариантов ответов. Каждый тип вопроса имеет свои специфические особенности, что диктует различия при описании вариантов ответов.

Типы вопросов:

1. Запрос выбора варианта ответа

a. Тип предназначен для создания тестовых вопросов с несколькими вариантами ответа, один из которых верен.

b. В следующих после формулировки вопроса ячейках строки указываются возможные варианты ответа, причем каждый вариант должен сопровождаться меткой корректности.

c. Если ответ верен, в следующей по строке ячейке указывается метка correct; если нет, то указывается incorrect.

d. Только у одного ответа может стоять значение correct.

e. Допускается не более 20 ответов.

2. Вопрос, требующий постановки вопроса

a) Тип предназначен для постановки вопроса с использованием вопросительных слов, предложенных в задании. Обычно используется в лингвистических тестах.

b) После формулировки вопроса указываются вопросительные слова, которые можно использовать в ответе, а через пустую ячейку - варианты вопросительных предложений.

3. Истина/ложь

a) Учащемуся предлагается определить, верно ли приведенное утверждение;

b) После формулировки вопроса необходимо указать, верно ли высказывание или нет.

c) Если высказывание верно, то указывается true; если нет - false.

4. Запрос выбора пропущенного текста

a) Учащемуся предлагается текст с пропущенными фрагментами и список возможных ответов. Возможно приведение как списка только верных ответов, так и списка, состоящего из верных и неверных ответов.

b) В тексте вопроса, с помощью переменных [x1], [x2], …, [xN] (N = 1, 2, 3, …, Z), указываются области, в которых потом учащийся должен будет выбрать правильное значение.

c) После формулировки вопроса указываются наборы, состоящие из значения и переменных, для которых данное значение является верным. Один ответ может соответствовать нескольким переменным.

d) Наборы разделяются пустыми ячейками.

e) Если указывается просто значение, то это означает, что ему не соответствует ни одна переменная - это неверные ответы, которые будут также предложены учащимся наравне с верными.

5. Запрос ранжирования

a) Учащемуся предлагается проставить ранги от 1 до N напротив предложенных понятий. Таким образом возможна постановка вопроса о какой-либо последовательности действий в алгоритме; последовательности исторических событий; приемлемости того или иного действия в какой-либо ситуации и т.д.

b) После формулировки вопроса указываются ответы, выстроенные в правильном порядке. Система автоматически будет менять порядок при отображении вопроса учащемуся.

c) Допускается указание не более 20 ответов.

6. Шкала мнения/шкала Лайкерта

a) С помощью данного типа вопросов возможно проведение исследований о мнении учащихся по тому или иному вопросу.

b) При описании требуется лишь формулировка вопроса.

7. Запрос ввода пропущенного текста

a) Учащемуся предлагается ввести пропущенный в вопросе текст.

b) После формулировки вопроса указываются возможные варианты текстового ответа учащегося.

c) Допускается указание не более 20-ти ответов.

8. Запрос нескольких ответов

a) Тип предназначен для создания тестовых вопросов с несколькими вариантами ответа, из которых несколько могут верными.

b) После формулировки вопроса указываются возможные варианты ответа с последующим указанием верны ли они или нет.

c) Если вариант верен, указывается - correct; если нет - incorrect.

d) Допускается не более 20-ти ответов.

9. Соответствие

a) Пользователю предлагается восстановить соответствие между левым и правым столбцами ответов. Например, восстановить соответствия между набором понятий и схожих определений.

b) После формулировки вопроса указываются пары одной сущности и соответствующей ей второй сущности. Пары НЕ разделяются пустыми ячейками.

c) При отображении вопроса учащемуся пары будут перемешаны.

d) Допускается указание не более 20-ти пар соответствий.

10. Эссе

a) Запрос у пользователя краткого эссе на определенную тему.

b) После формулировки вопроса Вы можете привести пример ответа на вопрос, однако данное поле не обязательно.

11. Запрос вычисленного числового ответа

a) Учащемуся предлагается ввести числовой ответ на вопрос.

b) После формулировки вопроса указывается точное числовое значение ответа.

c) В следующей ячейке на строке вопроса допустимо указание допустимой погрешности ответа учащегося.

12. Запрос файла

a) Запрос у учащегося файла в соответствии с формулировкой задания.

b) При описании требуется лишь формулировка вопроса.

13. Запрос многократного ввода пропущенного текста

a) Учащемуся необходимо ввести произвольный текст, соответствующий пропущенному фрагменту в тексте вопроса.

b) Указание в тексте вопроса областей, в которые учащемуся необходимо ввести свой текст, осуществляется с помощью переменных [x1], [x2], …, [xN] (N = 1, 2, 3, …, Z), аналогично запросу выбора пропущенного текста.

c) Для каждой переменной указываются различные формулировки правильного ответа.

d) Для разделения наборов, в каждом из которых указывается переменная и варианты ответа, используется пустая ячейка.

14. Ответ, ограниченный по длине

a) Запрос у пользователя краткого ответа.

b) После формулировки вопроса Вы можете привести пример ответа на вопрос, однако данное поле не обязательно.

Для того, чтобы файл с тестовыми вопросами загрузить в Blackboard, необходимо сохранить файл в виде текста Юникод.

4. Руководство пользователя

4.1 Аппаратно технические требования

4.1.1 Минимальная аппаратная комплектация компьютера

Фактические требования к аппаратной комплектации для успешного и комфортного воспроизведения ИОМ зависят от установленной операционной системы, используемого браузера и технологической сложности компонентов ИОМ.

Содержимое ИОМ должно воспроизводится в клиентской вычислительной среде, основанной на следующей минимальный аппаратной конфигурации компьютера:

производительность процессора - не ниже AMD Athlon XP 1800+ или Intel Pentium IV 1.7 ГГц;

объем оперативной памяти - не менее 512 Мбайт;

объем памяти видеокарты - не менее 64 Мбайт (может быть частью оперативной памяти);

разрешение монитора - не ниже 1024 х 768, глубина цвета - не ниже 24 бита;

наличие звуковой подсистемы в стандарте AC'97.

4.1.2 Поддерживаемые операционные системы

Содержимое ИОМ должно воспроизводиться в клиентской вычислительной среде в web-браузере под управлением следующих операционных систем (ОС):

MS Windows XP SP3 (далее - XP);

MS Wdows 7 (далее - Win7);

Apple MacOS X 10.5.2 (далее - MacOS);

Ubuntu 10.04 LNS (далее - Ubuntu) ;

Альт Линукс 5.0.1 Школьный Юниор (далее - AltLinux);

Mandriva Linux 2010.2 (далее - Mandriva).

Далее под термином «операционная система» понимается любая ОС из этого списка.

4.1.3 Требования к совместимости с веб-браузерами

Образовательные модули должны быть совместимы как минимум с наиболее распространенными на сегодняшний день веб-браузерами:

* Mozilla Firefox 3.6 и выше;

* Microsoft Internet Explorer 8 и выше;

* Google Chrome 10 и выше;

* Apple Safari 5 и выше.

Далее в документе под термином «браузер» понимается любой из названных браузеров.

При использовании плагинов веб-браузеров для воспроизведения образовательного контента необходимо удостовериться, что плагины для данного контента существуют в открытом доступе для указанных браузеров и функционируют под операционными системами.

Содержимое ИОМ должно воспроизводиться единообразно при использовании различных сочетаний браузеров и операционных систем.

Заключение

Разработаны тематические компоненты КОС «Экспертные системы» в среде BlackBoard. В ходе дипломного проекта было изучение материала, по выявлению возможностей и преимуществ экспертных систем. Данный электронный курс предполагается использовать в учебном процессе Колледжа информационных технологий при подготовке специалистов по направлению 230115 - Программное обеспечение компьютерных систем, а также других направлений для подготовки.

Литература

1. Интеллектуализация ЭВМ - // В уч. пос. Перспективы развития вычислительной техники в 11 кн. Кн. 2. - М.: Высшая школа, 1989.

2. Искусственный интеллект. Применение в интегрированных производственных системах. Под ред. Э.Кьюсиака. - М.: Машиностроение, 1991.

3. Искусственный интеллект. Справочник в 3-х томах. - М.: Радио и связь, 1990.

4. Р.Левин, Д. Дранг, Б. Эдельсон. Практическое введение в технологию искусственного интеллекта и экспертных систем с иллюстрациями на Бейсике. - М.: Финансы и статистика, 1990.

5. Логический подход к искусственному интеллекту. - М.: Мир, 1990.

6. Ж.-Л. Лорьер. Системы искусственного интеллекта. - М: Мир, 1991.

7. Н.Г. Малышев, Л.С. Берштейн, А.В. Боженюк. Нечеткие модели для экспертных систем в САПР. - М.: Энергоатомиздат, 1991.

8. Д. Марселлус. Программирование экспертных систем на Турбо-Прологе. - М.: Финансы и статистика, 1994.

9. А.Н. Мелихов, Л.С. Бернштейн, С.Я. Коровин. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой. - М.: Наука, 1990.

10. Н. Нильсон. Принципы искусственного интеллекта. - М.: Радио и связь, 1985.

11. Обработка знаний. - М: Мир, 1990.

12. Э.В.Попов. Экспертные системы. - М:, Наука, 1987.

13. Построение экспертных систем. Под ред. Ф. Хейес-Рота, Д. Уотермена, Д. Лената. - М.: Мир, 1987.

14. Представление и использование знаний. - М: Мир, 1989.

15. Реальность и прогнозы искусственного интеллекта. - М.: Мир, 1987.

16. Системы управления базами данных и знаний. Справочное издание под ред. А.Н. Наумова. - М.: Финансы и статистика, 1991.

17. К.Таунсенд, Д.Фохт. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ. - М.: Финансы и статистика, 1990.

18. Д. Уотерман. Руководство по экспертным системам. - М.: Мир, 1989.

19. Экспертные системы. Принципы работы и примеры. Под ред. Р.Форсайта.- М.: Радио и связь, 1987. Дж. Элти, М. Кумбс. Экспертные системы. Концепции и примеры. - М.: Финансы и статистика, 1987

Приложение

Лабораторная работа № 1 Создание интерфейса ЭС

Цель работы: построить интерфейс для вывода и ввода необходимой для работы ЭС информации (вывод вопросов ЭС к пользователю, ввод в систему ответов пользователя, вывод решений ЭС); организовать работу решателя с данными, вводимыми с интерфейса; создать компьютерную программу, реализующую диалог пользователя с экспертной системой и работу решателя на основе ответов пользователя.

1.1. Краткие общие сведения по созданию Интерфейса пользователя

Для реализации Интерфейса пользователя необходимо организовать диалог пользователя с ЭС. Возможен выбор ответа на экране монитора из списка предложенных ответов с использованием графического оконного интерфейса и «мышки» или ввод ответа с клавиатуры («да-нет», цифры 1, 2, …, L), которым соответствует один из альтернативных ответов.

Единственное, но очень важное требование к интерфейсу пользователя - взаимодействие с ЭС должно быть удобным для пользователя.

При выборе ответа на вопрос ЭС или после принятого ЭС решения пользователю бывают нужны разъяснения. Для поддержки и помощи пользователю в таких случаях в Интерфейсе необходимо предусмотреть кнопку «?Помощь». Нажав на неё, пользователь сможет получить развернутое объяснение от Блока объяснений, что имеет в виду ЭС, поставив именно этот вопрос, или как было принято экспертной системой данное решение (детали построения Блока объяснений приведены в Лабораторной N3).

Помимо кнопки «? Помощь», при построении интерфейса экспертной системы необходимо предусмотреть ещё две кнопки: кнопку «Выход»- выход из программы ЭС, и кнопку «Начать сначала»- повторить работу с ЭС.

Эти кнопки нужны для того, чтобы пользователь мог корректно завершить работу с ЭС или, если необходимо, мог повторить цикл работы с экспертной системой, не запуская программу заново.

1.2. Организация диалога пользователя с ЭС

Для того чтобы наша экспертная система могла взаимодействовать с пользователем в интерактивном режиме, одной таблицы управления переходами мало, поскольку требуется еще информация о реакциях экспертной системы на ответы пользователя. Реакция же может быть двоякой: ответ (решение) системы или очередной вопрос пользователю. Поэтому для взаимодействия пользователя с ЭС построим Таблицу 2 «Вопросы-Ответы».

В соответствии с этой таблицей и в зависимости от состояния, в котором находится наша экспертная система, на экран монитора будут выводиться вопросы к пользователю или ответы экспертной системы.

Таблица 2. Вопросы-Ответы

0	Вопрос: Рассчитываете ли Вы потратить большую сумму денег на покупку фотоаппарата?
1	Ответ: Нет, я ограничен(а) в бюджете. Вопрос: Что для Вас важнее?
2	Ответ: Да, я не ограничен(а) в средствах. Вопрос: Умеете ли Вы обращаться с профессиональными фотоаппаратами?
3	Ответ: Нет, не умею. => Вам подойдут полупрофессиональные фотоаппараты. Вопросов больше нет.
4	Ответ: Да, есть опыт. Вопрос: Какой у Вас опыт работы с профессиональным фотоаппаратом?
5	Ответ: Меньше года. => Вам подойдут китовые фотоаппараты. Вопросов больше нет.
6	Ответ: Больше года. Вопрос: Где Вы предпочитаете фотографировать?
7	Ответ: В помещении. Вопрос: В студии?
8	Ответ: На улице, на природе. Вопрос: Что Вам больше нравиться фотографировать?
9	Ответ: Нет, я не планирую фотографировать в студии. =>Вам подойдут фотоаппараты с внешней вспышкой. Вопросов больше нет.
10	Ответ: Да, я планирую фотографировать в студии. Вопрос: Вы будите пользоваться специальной аппаратурой?
11	Ответ: Портреты => Вам подойдут такие фотоаппараты фирмы Canon и Nikon с объективами Canon EF 100mm f/2,8 , Nikon 50mm f/1.4G AF-S. Вопросов больше нет.
12	Ответ: Пейзажи. => Вам подойдут фотоаппараты фирмы Сanon и Nikon с объективами Canon EF-S 10-22 f/3.5-4.5 USM, Nikon Af 80-200mm f/2.8 D. Вопросов больше нет.
13	Ответ: Люблю все фотографировать. => Вам подойдут фотоаппараты фирмы Сanon и Nikon с объективами CANON EF 28-135 mm f/3.5-5.6, Nikkor 16-85mm f/3.5-5.6G ED. Вопросов больше нет.
14	Ответ: Нет, только фотоаппаратом. => Вам подойдут такие фотоаппараты как Nikon D90, Canon D500. Вопросов больше нет.
15	Ответ: Да, хочу максимально задействовать всю технику. => Вам подойдут такие фотоаппараты как Nikon D70, Canon 5D. Вопросов больше нет.
16	Ответ: Качество изображений. => Вам подойдут фотоаппараты мыльницы с отличным качеством снимков, стоимостью выше 7-8 тыс. руб. Вопросов больше нет.
17	Ответ: Стоимость. => Вам подойдут обычные фотоаппараты мыльницы. Вопросов больше нет.
18	Ответ: Наличие видеосъемки. => Вам подойдут такие фотоаппараты, как Nikon Coolpix S3100 Red и проч. Вопросов больше нет.

1.3. Реализация работы решателя в соответствии с ответами пользователя

Для того чтобы реализовать работу решателя в соответствии с ответами пользователя, необходимо организовать взаимодействие Таблицы 1 «Управление переходами состояний» и Таблицы 2 «Вопросы-ответы».

Для работы экспертной системы нам в каждый момент потребуется знать, в каком состоянии находится система.

Создадим управляющую ячейку (Таблица 3), в которую будем заносить номер текущего состояния системы. Эта ячейка поможет нам реализовать работу Решателя в соответствии с ответами пользователя.

Таблица 3. Текущее состояние

Текущее состояние
0

В начальном состоянии Экспертной системы значение в ячейке равно нулю. Ясно, что должно происходить дальше.

· Из Таблицы 2 «Вопросы и ответы» на экран ЭВМ выводится ВОПРОС, соответствующий текущему состоянию системы.

Пользователь вводит ОТВЕТ (с клавиатуры или мышкой), который сравнивается со всеми возможными для текущего состояния ответами в Таблице 1 «Управление переходами состояний» (сравнивают с ответами, находящимися в столбце «ответ пользователя»).

Выбирают ту строку Таблицы 1, которой соответствует ответ, выбранный пользователем, и в управляющую ячейку (Таблица 3) вносят новое значение «текущего состояния», которое находится в найденной строке в столбце «конечное состояние».

Затем проверяется запись в ячейке «конец поиска». Если поиск не закончен (в ячейке «конец поиска» записан ноль), то цикл «вопрос ЭС - ответ пользователя» продолжается с пункта, обозначенного стрелкой a.

Если в ячейке «конец поиска» записана единица («1» = да, конец поиска), то Экспертная Система выдает на экран РЕШЕНИЕ, соответствующее «текущему состоянию» из Таблицы 2 «Вопросы- Ответы», переходит к Блоку объяснений (об этом будет сказано дальше) и останавливается.

1.4. Порядок проведения Лабораторной работы № 2

1. Студент выбирает любой способ организации диалога с пользователем (графический оконный интерфейс и «мышку» для выбора возможных ответов, вв3од ответа с клавиатуры в соответствии с одним из возможных альтернативных ответов, и т.д.).

2. Предусматривает в интерфейсе кнопку «? Помощь» для поддержки пользователя при выборе им ответа на запрос ЭС и объяснения принятых ЭС решений, а также кнопку «Выход» для выхода из программы, и кнопку «Начать сначала» для повторения цикла работы с ЭС.

3. Студент строит Таблицу 2 «Вопросы-Ответы» и Таблицу 3 «текущее состояние» системы.

4. Создает программу, которая организует вывод на интерфейс вопросов и ответов из Таблицы 2 «Вопросы-Ответы».

5. Создает программу, обеспечивающую цикл перехода системы в новое состояние в зависимости от ответа пользователя, и выдачу нового вопроса пользователю или ответа ЭС в зависимости от текущего состояния системы (реализация взаимодействия Таблицы 1, Таблицы 2 и Таблицы 3).

6. Отлаживает программу, реализующую интерфейс пользователя и взаимодействие пользователя с ЭС.

7. Показывает и вместе с преподавателем уточняет интерфейс пользователя.

1.5. Контрольные вопросы к Лабораторной работе № 1

1. Как можно организовать интерфейс пользователя?

2. Что необходимо учесть при построении интерфейса?

3. Каким требованиям должен удовлетворять интерфейс пользователя?

4. Как организовать работу Экспертной системы, чтобы учесть ответы пользователя на вопросы ЭС?

5. Что значит «удобный» интерфейс пользователя?

Приложение к лабораторной работе №1

Пример кода:

public class BinaryTree {

private BinaryTree parent;

private BinaryTree yes;

private BinaryTree no;

private String question;

private String answer;

private boolean isEnd;

public BinaryTree(BinaryTree parent) {

this.parent = parent;

}

public BinaryTree setQuestion(String question) {

this.question = question;

return this;

}

public String getQuestion() {

return question;

}

public BinaryTree getParent() {

return parent;

}

public BinaryTree setAnswer(String answer) {

this.answer = answer;

setEnd();

return this;

}

public String getAnswer() {

return answer;

}

public BinaryTree getYes() {

if (isEnd) return null;

if (yes == null) {

yes = new BinaryTree(this);

}

return yes;

}

public BinaryTree getNo() {

if (isEnd) return null;

if (no == null) {

no = new BinaryTree(this);

}

return no;

}

public boolean isEnd() {

return isEnd;

}

private void setEnd() {

this.isEnd = true;

}

public void setNo(BinaryTree no) {

this.no = no;

}

public void setYes(BinaryTree yes) {

this.yes = yes;

}

}

Ядро экспертной системы, находиться в классе ExpertSysyem, в которой реализована рекурсивная функция обхода бинарного дерева:

public static void start(BinaryTree db)

throws IOException {

if(db.isEnd()) {

System.out.println(db.getAnswer());

System.out.println("Объяснить почему ЭС пришла к такому выводу?");

if(readBoolean()) {

stack.clear();

why(db);

for (String el : stack) {

System.out.println(el);

}

}

return;

}

System.out.println(db.getQuestion());

if(readBoolean()) start(db.getYes());

else start(db.getNo());

}

Данный метод производит проход в глубину, и идет от корневого узла, до конечного листа. В узлах находится вопросы, метод выводит вопрос и в зависимости от ответа пользователя производиться переход к следующему узлу, и так происходит до тех пор, пока не дойдет до листа, в котором хранится вывод. Также существует метод why (почему) это обратный рекурсивный метод, который идет от узла или листа, к корню дерева, и выводит на экран то, как ЭС, работала с пользователем. База знаний статическая, времени на реализацию динамической БД не было, но при желании вы можете добавить класс отвечающий за загрузку/выгрузку ЭС, и добавление новых правил и выводов в ее структуру. База знаний представлена следующим образом:

BinaryTree db = new BinaryTree(null);

db.setQuestion("Работает ПК?");

db.getYes().setAnswer("Вам не нужны услуги экспертной системы");

db.getNo().setQuestion("ПК включается?");

db.getNo().getNo().setQuestion("Свет есть?");

db.getNo().getNo().getYes().setAnswer("Поломался блок питания");

db.getNo().getNo().getNo().setAnswer("Включите свет");

db.getNo().getYes().setQuestion("Изображение есть на мониторе?");

db.getNo().getYes().getNo().setQuestion("Монитор подключен к сети?");

db.getNo().getYes().getNo().getNo().setAnswer("Подключите монитор");

db.getNo().getYes().getNo().getYes()

.setQuestion("Индикатор горит на мониторе");

db.getNo().getYes().getNo().getYes().getNo()

.setAnswer("Не работает монитор");

db.getNo().getYes().getNo().getYes().getYes()

.setAnswer("Не работает видеокарта");

db.getNo().getYes().getYes().setQuestion("Писк есть?");

db.getNo().getYes().getYes().getYes()

.setAnswer("Используйте руководство по пискам BIOS");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().setQuestion("Загружаеться ОС?");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getNo()

.setQuestion("Есть сообщения об ошибках?");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getNo().getYes()

.setAnswer("Следуйте сообщениям об ошибках");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getNo().getNo()

.setAnswer("Не знаю");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes()

.setQuestion("При входе в ОС есть звук?");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes().getYes()

.setQuestion("Система загрузилась без ошибок");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes().getYes().getYes()

.setAnswer("Следуйте рекомендациям ОС");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes().getYes().getNo()

.setAnswer("Приятной работы");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes().getNo()

.setQuestion("У вас есть звуковая карта?");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes().getNo().getYes()

.setAnswer("Не работает звуковая карта");

db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes().getNo()

.setNo(db.getNo().getYes().getYes().getNo().getYes().getYes());

Размещено на Allbest.ru