Построение концептуальной модели

На этапе построения концептуальной модели создается целостное и системное описание используемых знаний, отражающее сущность функционирования проблемной области. От качества построения концептуальной модели проблемной области во многом зависит насколько часто в дальнейшем по мере развития проекта будет выполняться перепроектирование базы знаний. Хорошая концептуаль­ная модель может только уточняться (детализироваться или упрощать­ся), но не перестраиваться.

Результат концептуализации проблемной области обычно фикси­руется в виде наглядных графических схем на объектном, функцио­нальном и поведенческом уровнях моделирования:

• объектная модель описывает структуру предметной области как совокупности взаимосвязанных объектов;

• функциональная модель отражает действия и преобразования над объектами;

• поведенческая модель рассматривает взаимодействия объектов во временном аспекте.

Первые две модели описывают статические аспекты функциони­рования проблемной области, а третья модель - динамику изменения ее состояний. Естественно, что для различных классов задач могут требоваться разные виды моделей, а следовательно, и ориентированные на них методы представления знаний. Так, объектное знание представляется графически средствами ER-моделей (модель "Сущность - Связь").

Функциональная модель строится путем последовательной деком­позиции целей, а именно: для цели определяются подцели, для которых в свою очередь устанавливаются подцели и так дальше, пока в качестве подцелей не окажутся исходные факты (процесс декомпозиции "сверху" - "вниз"). Каждой цели (подцели) соответствует некоторая задача (подзадача), которая не может быть решена, пока не будут достигнуты ее нижестоящие подцели (решены подзадачи). Таким образом, функциональная модель отражает в обобщенной форме процесс решения характерных для нее задач. Обычно функциональные зависимости фактов представляются графически в виде деревьев целей или графов "И"-"ИЛИ".

Программа работы

Конечным результатом выполнения данной работы является разработка концептуальной модели проблемной области в соответствии с вариантом задания.

Лабораторная работа должна содержать следующие основные разделы:

1. Идентификация проблемной области.

2. Концептуальная модель проблемной области.

1. Идентификация проблемной области

Сначала осуществляется неформальная постановка задачи, в которой обосновывается необходимость разработ­ки экспертной системы и определяются источники получения экономи­ческой эффективности.

Далее приводится структурированный отчет параметров проб­лемной области:

Назначение: <консультирование, обучение и т.д.>

Класс решаемых проблем: <интерпретация (анализ), диагностика, прогнозирование, проектирование, планирование и т.д.>

Цель: <имя целевой переменной>

Ожидаемые результаты: <гипотезы- список возможных значений цели>

Подцели (промежуточные цели): < список имен переменных >

Исходные данные (факторы): < список имен переменных >

Особенности решения задач: <описание характеристик неопределен­ности, динамичности решаемых задач, основных эвристик >

2. Концептуальная модель проблемной области

Разрабатываются следующие графические модели (в зависимости от задания):

1. Объектная модель (модель «сущность-связь», схемы классификации объектов).

2. Функциональная модель (дерево целей - граф "И-ИЛИ")

3. Поведенческая модель (Таблица "событие-поведение-состояние" - для разработки динамических экспертных систем).

Варианты задания см. в приложении.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что представляет собой экспертная система продукционного типа?

2. Когда в ЭС применяется прямой вывод, а когда обратный?

3. Какие Вы знаете этапы разработки ЭС? Охарактеризуйте каждый из них.

Лабораторная работа №2.

Проектирование базы знаний продукционного типа

ЦЕЛИ РАБОТЫ. Получение навыков проектирования БЗ экспертной системы продукционного типа.

ОСНОВЫ ТЕОРИИ

Формализация базы знаний

На этапе формализации базы знаний осуществляется выбор метода представления знаний. В рамках выбранного формализма осуществля­ется проектирование логической структуры базы знаний.

Продукционная модель позволяет осуществлять эвристические методы вывода на правилах и может обрабатывать неопределенности в виде условных вероятностей или коэффициентов уверенности.

В продукционной модели основной единицей знаний служит правило в виде: "если <посылка> то <заключение>", с помощью которого могут быть выражены пространственно-временные, причинно-следственные, функционально-поведенческие (ситуация - действие) отношения объектов.

Продукционная модель предполагает более гибкую организацию работы механизма вывода. Так, в зависимости от направления вывода возможна как прямая аргумента­ция, управляемая данными (от данных к цели), так и обратная, управляемая целями (от целей к данным).

Фрагмент множества правил имеет следующий вид:

Правило 1:

Если Задолженность = "нет" и Рентабельность = "удовл."

То Финансовое_состояние = "удовл." cf 100

Правило 2:

Если Финансовое_состояние = "удовл."

То Надежность+= "есть" cf 90

Правило 3:

Если Предприятие = "государств."

То Надежность+ = "есть" cf 50

Результат выполнения первого правила: сf(посылки) = min(60,80) = 60, сf(Фин_сост.="удовл.") = 60*100/100 = 60.

Результат выполнения второго правила:

Сf(Надежность="есть") = 60*90/100 = 54.

Результат выполнения третьего правила:

Сf(Надежность="есть") = 54 + 50 - 54*50/100 = 67