1.2. Характеристики експертних систем
Експертна система відрізняється від інших прикладних програм наявністю, наступних ознак.
• Моделює не стільки фізичну (або іншу) природу певної проблемної області, скільки механізм мислення людини стосовно до вирішення задач в цій проблемній області. Це істотно відрізняє експертні системи від систем математичного моделювання або комп'ютерної анімації. Не можна, звичайно, сказати, що програма повністю відтворює психологічну модель фахівця в цій предметній області (експерта), але важливо, що основна увага все-таки приділяється відтворенню комп'ютерними засобами методики розв'язання проблем, яка застосовується експертом, тобто виконанню деякої частини задач так само (або навіть краще), як це робить експерт.
• Система, крім виконання обчислювальних операцій, формує певні міркування і висновки, базуючись на тих знаннях, які вона має в своєму розпорядженні. Знання в системі представлені, як правило, на деякій спеціальній мові і зберігаються окремо від власне програмного коду, який і формує висновки і міркування. Цей компонент програми прийнято називати базою знань.
• При вирішенні задач основними є евристичні і наближені методи, які, на відміну від алгоритмічних, не завжди гарантують успіх. Евристика, по суті, є правилом впливу (rule of thumb), яке в машинному вигляді представляє деяке знання, отримане людиною по мірі накопичення практичного досвіду розв'язання аналогічних проблем. Такі методи є приблизними в тому значенні, що, по-перше, вони не вимагають вичерпної початкової інформації, і, по-друге, існує певна міра впевненості (або невпевненість) в тому, що рішення, що пропонується є вірним.
Експертні системи відрізняються і від інших видів програм з області штучного інтелекту.
• Експертні системи мають справу з предметами реального світу, операції з якими зазвичай вимагають наявності значного досвіду, накопиченого людиною. Безліч програм з області штучного інтелекту є суто дослідницькими і основна увага в них приділяється абстрактним математичним проблемам або спрощеним варіантам реальних проблем (іноді їх називають "іграшковими" проблемами), а метою виконання такої програми є "підвищення рівня інтуїції". Експертні системи мають яскраво виражену практичну спрямованість в науковій або комерційній області.
• Однієї з основних характеристик експертної системи є її продуктивність, тобто швидкість отримання результату і його достовірність (надійність). Дослідницькі програми штучного інтелекту можуть і не бути дуже швидкими, можна змиритися і з існуванням в них відмов в окремих ситуаціях, оскільки, зрештою, це інструмент дослідження, а не програмний продукт. А ось експертна система повинна за прийнятний час знайти рішення, яке було б не гірше, чим те, яке може запропонувати фахівець в цій предметній області.
• Експертна система повинна володіти здатністю пояснити, чому запропоновано саме таке рішення, і довести його обгрунтованість. Користувач повинен отримати всю інформацію, необхідну йому для того, щоб бути упевненим, що рішення взяте "не з стелі". На відміну від таких систем, дослідницькі програми "спілкуються" тільки зі своїм творцем, який і так (швидше за все) знає, на чому базований результат. Експертна система проектується з розрахунку на взаємодію з різними користувачами, для яких її робота повинна бути, по можливості, прозорою.
Часто термін система, заснована на знаннях (knowledge-based system), використовується як синонім терміну експертна система, хоча експертна система це більш широке поняття. Система, заснована на знаннях, це будь-яка система, процес роботи якої заснований на застосуванні правил відносин до символічного представлення знань, а не на використанні алгоритмічних або статистичних методів. Таким чином, програма, здатна міркувати про погоду, буде системою, заснованою на знаннях, навіть в тому випадку, якщо вона не здатна виконати метеорологічну експертизу. А ось щоб мати право називатися метеорологічною експертною системою, програма повинна бути здатна давати прогноз погоди (інше питання наскільки він буде достовірний). Підсумовуючи все сказане, зазначимо, що експертна система містить знання в певній предметній області, накопичені внаслідок практичної діяльності людини (або людства), і використовує їх для розв'язання проблем, специфічних для цієї області. Цим експертні системи відрізняються від інших, "традиційних" систем, в яких перевага віддається більш загальним і менш пов'язаним з предметною областю теоретичним методам, частіше за все математичним. Процес створення експертної системи часто називають інженерією знань (knowledge engineering) і він розглядається як "застосування методів штучного інтелекту" (див. [Feigenbaum, 1977]). Далі, в розділах 2 і 3, ми більш пильно розглянемо відмінність між загальноприйнятим в програмуванні підходом до розв'язання проблем і тим, який пропонується при проектуванні експертних систем.
У частині цього розділу, що залишилася ми розглянемо наступні питання. Спочатку будуть перераховані чотири базові функції, які реалізовуються в експертних системах. Ці функції тут будуть розглянуті дуже поверхово, з єдиною метою дати читачеві загальне представлення про них і познайомити з відповідною термінологією. Остання частина розділу дасть читачеві представлення про загальну структуру матеріалу в цій книзі і про його розподіл по розділах.