47. Знания. Классификация. Экспертные системы. Искусственный интеллект

Зна́ние — форма сущ-ия и систематизации результатов познав. деят-ти чел-ка. Выделяют различные виды З: научное, обыденное (здравый смысл), интуитивное, религиозное и др. З — в теории ИИ, базах знаний и ЭС — совокупность данных, фактов, сведений и правил о мире, включающих в себя инф-цию о свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений, а также правилах использования этой инф-ции для принятия решений. КЛАССИФИКАЦИЯ ЗНАНИЙ. При программ-нии задач, решаемых на ЭВМ, в них можно выделить фрагменты, которые м.б. использованы и в других программах. Такие фрагменты программ стали называть стандартными программами (СП) и хранить их в библиотеках во внешней памяти ЭВМ. Объем библиотек СП стал быстро увеличиваться. Их начали разделять по областям примене­ния. Такие части библиотек СП полумили название пакетов при­кладных программ (ППП). Входящие в состав ППП отдельные прикладные программы стали называть модулями. З, кот-е представлены в виде алгоритмов и хранятся в ЭВМ в виде ППП, принято называть алгоритмическими знаниями. Для вызова модулей необходимо иметь головную программу. Послед-сть вызова мо­дулей стали называть абстрактным алгоритмом, а созданные для выполнения таких алгоритмов программы - мониторами. При решении задач на ЭВМ кроме абстрактного алгоритма и ППП необходимо ввести в машину еще и данные. Их принято раз делить на данные большого объема, которые характеризуют пред­метную область (ведомости, таблицы, нормативы), и немногочис­ленные данные для решения конкретной задачи пользователя. Данные первого типа стали хранить постоянно во внешней памяти ЭВМ и называть базами данных (БД). Управление использованием БД осуществляется монитором с помощью каталога БД. Мониторы, у кото­рых функция управления БД стала основной, а управление моду­лями ППП - дополнительной, получили название систем управле­ния базами данных (СУБД). Базу данных можно также рассматривать как определенное "хранилище" знаний, которые имеют вид фактов о количественных и качественных характеристиках объектов соответствующей пред­метной области. Знания такого типа принято называть фактуальными знаниями. Людям удается решать задачи, для которых нет адекватных математических моделей, алгоритмически неразре­шимые задачи, для которых не найдено эффективных алгоритмов. Люди используют алгоритмы в процессе ре­шения задач довольно редко, например, если нужно выполнить ка­кие-то вычисления. Решения задач людьми основываются, во-1х, на исполь­зовании знаний, которые они получают в результате обучения в школе, вузе, а также в результате жизненного опыта. Во-2х, на использовании данной им от природы способности логически рас­суждать, Эти человеческие знания представляют собой понятия из рассмат­риваемой предметной области и определения отношений между этими понятиями. Их принято называть концептуальными зна­ниями. Для формал-ного представления концептуальных знаний в области информатики, получившей название "искусственный ин­теллект", разработаны специальные формализмы, примерами кото­рых могут служить рассматриваемые далее семантические сети, фреймы, продукционные привила, формулы математической логи­ки. Совокупность концептуальных знаний, описанных с использо­ванием таких формализмов, стали называть базами знаний (БЗ). Следующий этап в развитии ППП оказался связанным с раз­работкой программных систем, функционирование которых бази­руется на использовании БЗ. Системы, функционирующие на основе использования БЗ, стали, называть экспертными системами. Уровень их способностей решать задачи определяется теми знаниями, которые предвари­тельно занес в БЗ эксперт, те. специалист, обладающий опытом решения задач, в рассматриваемой предметной области. Эксперт должен быть способен выразить свои знания в рамках того форма­лизма, который применяется для представления концептуальных знании в конкретной экспертной системе. Методы формализованною представления знаний изучаются в специальной области ин­форматики, получившей название "инженерии знаний". Далее вы познакомитесь с формализмами представления знаний. Экспертная система (ЭС) - наиболее известный и распространенный вид интеллектуальных систем. Такие системы просты и помогают пользователям в их повседневной работе. Повышение уровня профессиональных знаний и умений - огромная социальная задача. Эту задачу помогают решить эксперты и ЭС. ЭС позволяют получать от профессионалов - экспертов их знания, которые не зафиксированы в форме, пригодной для массового распространения. Они не только хранят эти знания, относящиеся к некоторой узкой предметной области, но могут передавать их тем, кто в них нуждается. Для этого в экспертных системах имеются простые средства общения между системой и специалистами, средства для обучения, выдачи пользователям необходимых разъяснений. Два режима работы - формирование базы знаний, - поиск ответов на вопросы. Структура типовой ЭС включает в себя четыре основных блока: базу знаний, машину логического вывода, блок объяснений и интеллектуальный интерфейс с пользователем.

Блок базы знаний служит для размещения и хранения знаний, переданных системе экспертами. Машина логического вывода используется для моделирования рассуждений, обработки вопросов и подготовки ответов. Блок интеллектуального интерфейса служит для общения пользователей с системой на привычном для людей языке. В него могут входить средства визуализации, с помощью которых на экране монитора формируются необходимые образы (чертежи, рисунки и др.). Общение с пользователем происходит в режиме "вопрос-ответ",причем вопросы могут задавать как пользователь, так и система. Специфическим для ЭС является наличие блока объяснений. При работе с системой у пользователя могут возникнуть сомнения в том, для чего ему задается тот или иной вопрос или как получено выданное ему решение. Ответы на свои сомнения и запросы ему выдаст блок объяснений. После обращения к экспертной системе и ответов на задаваемые вопросы пользователю может быть выдан ответ в виде простого предложения, графика или рисунка. Все блоки ЭС объединяются в одном пакете прикладной программы для ЭВМ. Такие пакеты разрабатываются обычно на языках лог. программ-я и наз-ся оболочками ЭС. Оболочки заполняются знаниями, и после этого сними работают пользователи Иску́сственный интелле́кт - раздел информатики, изучающий возможность обеспечения разумных рассуждений и действий с помощью вычислительных систем и иных искусственных устройств. Одна из классификаций выделяет два подхода к разработке ИИ: -нисходящий, семиотический — создание символьных систем, моделирующих высокоуровневые психические процессы: мышление, рассуждение, речь, эмоции, творчество и т. д.; -восходящий, биологический — изучение нейронных сетей и эволюционные вычисления, моделирующих интеллектуальное поведение на основе более мелких «неинтеллектуальных» элементов. На данный момент можно выделить 4 достаточно различных подхода к построению систем ИИ: 1. Лог.п. Основой для логического подхода служит Булева алгебра. 2. Под струк.п. мы подразумеваем здесь попытки построения ИИ путем модел-я структуры человеческого мозга. Одной из первых таких попыток был перцептрон Френка Розенблатта. 3. Эволюционный подход. При построении систем ИИ по данному подходу основное внимание уделяется построению