Экспертные системы

Особенности экспертных систем
ЭС выделились в самостоятельное направление в исследованиях по ИИ в начале 1980-х гг.
Экспертная система – это программа, аккумулирующая знания специалистов (экспертов) в определенной предметной области и оперирующая знаниями с целью выработки рекомендаций или решения проблем.

Это часть предметной области, в которой исследуется и решается некая совокупность задач и вопросов.
Границы проблемной области могут выходить за рамки научной дисциплины.
ЭС способны пополнять свои знания в ходе взаимодействия с экспертом.
Проблемная область

Эвристика - некоторое знание, приобретенное человеком по мере накопления практического опыта решения аналогичных проблем.
Эвристика не гарантирует получения оптимального результата, но даёт в достаточной степени приемлемые решения их практического использования.
Особенности экспертных систем

Это сочетание теоретического понимания проблемы и набора эвристических правил для ее решения, которые эффективны в данной предметной области.
Экспертное знание

Эксперт предоставляет необходимые знания предметной области, описывая свои методы принятия решений и демонстрируя эти навыки на тщательно отобранных примерах.
Знания, которыми обладает программа, должны быть сконцентрированы на определенной предметной области.
Особенности экспертных систем

ЭС предназначены для решения трудных практических задач, обладающих определенными особенностями:
ошибочностью, неоднозначностью, неполнотой и противоречивостью исходных данных или знаний о проблемной области и решаемой задаче;
большой размерностью пространства решения, (перебор вариантов при поиске решения весьма велик);
динамически изменяющимися данными и знаниями.

передача «глубоких» знаний проблемной области;
предварительная разработка стратегии перед решением проблемы;
предоставление осмысленных объяснений полученного решения;
тестирование;
возможность обучения на опыте.
Трудности при использовании ЭС

Типовые задачи, решаемые ЭС:
извлечение информации из первичных данных;
диагностика неисправностей (в технических системах, в человеческом организме);
структурный анализ сложных объектов (например, химических соединений);
выбор конфигурации сложных многокомпонентных систем;
планирование последовательности выполнения операций, приводящих к заданной цели (например, выполняемых промышленными роботами).

Инженер по знаниям - специалист по искусственному интеллекту, выступающий в роли промежуточного буфера между экспертом и базой знаний.
Интерфейс пользователя - комплекс программных средств, реализующих диалог пользователя с экспертной системой на стадиях ввода информации и получения результатов.
База знаний - совокупность знаний предметной области. База знаний является ядром ЭС, на котором основаны ее «интеллектуальные способности», может пополняться и модифицироваться инженерами по знаниям.

Интерпретатор (интеллектуальный редактор) - совокупность программных средств, моделирующих ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в базе знаний.
Подсистема вывода – совокупность программ, позволяющих пользователю получить ответы на вопросы:
1. Как была получена та или иная рекомендация?
2. Почему система приняла такое решение?

Режимы функционирования ЭС
Режим ввода знаний — эксперт с помощью инженера по знаниям посредством редактора базы знаний вводит известные ему сведения о предметной области в базу знаний ЭС.
Режим консультации — пользователь ведёт диалог с ЭС, сообщая ей сведения о текущей задаче и получая рекомендации ЭС.

Классификация ЭС по решаемой задаче
интерпретация данных;
диагностирование;
мониторинг;
проектирование;
прогнозирование;
сводное планирование;
оптимизация;
обучение;
управление;
ремонт;
отладка.

Классификация ЭС по связи с реальным временем
Статические — решающие задачи в условиях не изменяющихся во времени исходных данных и знаний.
Квазидинамические — интерпретируют ситуацию, которая меняется с некоторым фиксированным интервалом времени.
Динамические — решающие задачи в условиях изменяющихся во времени исходных данных и знаний.

Этапы разработки ЭС
Идентификация проблем.
Извлечение знаний.
Структурирование знаний.
Формализация.
Реализация ЭС.
Тестирование

Акинатор
Игрок должен загадать любого персонажа, а Акинатор должен его отгадать, задавая вопросы. База знаний автоматически пополняется, поэтому программа может отгадать практически любого известного персонажа.

WolframAlpha
База знаний и набор вычислительных алгоритмов, интеллектуальный «вычислительный движок знаний».
https://www.wolframalpha.com/