22. .Для чего предназначены и как устроены экспертныесистемы?

Экспертная система (ЭС, expert system) - информационная система,спо-собная заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемнойситуации.Экспертные системы начали разрабатываться исследователямиискусственногоинтеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческоеподкрепление.

Типичные применения экспертных систем включают в себя такиезадачи,как медицинская диагностика, локализация неисправностей в оборудованиииинтерпретация результатов измерений. Экспертные системы должнырешатьзадачи,требующиедлясвоегорешенияэкспертныхзнанийвнекоторойкон-кретной области. В той или иной форме экспертные системы должныобладатьэтими знаниями. Поэтому их также называют системами, основанными на зна-ниях. Однаконевсякуюсистему,основаннуюназнаниях,можнорас-сматривать как экспертную. Экспертная система должна также уметькаким-тообразом объяснять свое поведение и свои решения пользователю, так же,какэто делает эксперт-человек. Это особенно необходимо в областях, длякоторыххарактерна неопределенность, неточность информации (например, вмедицин-ской диагностике). В этих случаях способность к объяснению нужна длятого,чтобы повысить степень доверия пользователя к советам системы, а такжедлятого, чтобы дать возможность пользователю обнаружить возможный дефектврассужденияхсистемы.Всвязисэтимвэкспертныхсистемахследуетпреду-сматривать дружественное взаимодействие с пользователем, которое делаетдляпользователя процесс рассуждения системы«прозрачным».

Часто к экспертным системам предъявляют дополнительное требование-способность иметь дело с неопределенностью и неполнотой. Информация опо-ставленной задаче может быть неполной или ненадежной; отношениямеждуобъектами предметной области могут быть приближенными. Например,можетне быть полной уверенности в наличии у пациента некоторого симптома иливтом, что данные, полученные при измерении, верны; лекарство можетстатьпричиной осложнения, хотя обычно этого не происходит. Во всех этихслучаяхнеобходимы рассуждения с использованием вероятностногоподхо-

да. Экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний какмо-делиповеденияэкспертоввопределеннойобластизнанийсиспользованиемпроцедурлогическоговыводаипринятиярешений,абазызнаний-каксово-купность фактов и правил логического вывода в выбранной предметнойобла-стидеятельности.Вответахнапростейшиезапросыэкспертныесистемывы-даютзначения«истина»или«ложь»взависимостиотналичиясоответствую-щих фактов. Ответы на сложные запросы формируются с помощью правилло-гическоговывода,выполняющихрольопределенияпонятий,атакжелогиче-ских процедур, состоящих из наборов правил логическоговывода.

Иными словами, база знаний состоит из фактов (статических сведенийопредметной области) и правил анализа и процедур обработкиинформации(набораинструкций,применяякоторыекизвестнымфактамможнополучатьновые факты). Экспертная система анализирует ситуацию и, в зависимостиотнаправленности, дает рекомендации по разрешениюпроблемы.

База знаний экспертной системы создается при помощи трех групплю-

дей:

• эксперты той проблемной области, к которой относятся задачи,решае-

мые данной экспертнойсистемы;

• инженеры по знаниям, являющиеся специалистами по разработкеин-формационныхсистем;

• программисты, осуществляющие реализацию экспертнойсистемы.Главным достоинством экспертных систем является возмож-

ность накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличие отче-ловека к любой информации экспертные системы подходят объективно,чтоулучшает качество проводимой экспертизы. При решении задач,требующихобработки большого объема знаний, возможность возникновения ошибкиприпереборе оченьмала.

Выделим следующие преимущества экспертной системы передчелове-ком-экспертом:

1. Экспертные системы объективнее и не имеютпредубеждений;

2. Экспертные системы работают систематизировано, рассматриваявседетали, часто выбирая наилучшую альтернативу из всехвозможных;

3. База знаний может быть очень и очень большой. Будучи введены вма-шину один раз, знания сохраняются навсегда. Человек же имеетограниченнуюбазу знаний, и если данные долгое время не используются, то они забываютсяинавсегдатеряются;

4. Системы, основанные на знаниях, устойчивы к «помехам».Экспертпользуетсяпобочнымизнаниямиилегкоподдаетсявлияниювнешнихфакто-ров, которые непосредственно не связаны с решаемой задачей. Экспертныеси-стемы, не обремененные знаниями из других областей, по своей природеменееподвержены«шумам».

Сдругойстороны,очевидно,чтодостоверностьобобщенныхсведенийзависит от наличия необходимых фактов и достоверности данных в базахзна-ний.Всвязисэтим,наиболееважнымсвойствоминформации,хранящейсяв

базах знаний, является достоверность конкретных и обобщенных сведенийвбазе данных и релевантности информации, получаемой с использованиемпра-вилвывода,заложенныхвбазузнаний.Поэтомудажелучшиеизсуществую-щих экспертных систем имеют определенные ограничения по сравнению сче-ловеком-экспертом:

1. Большинство экспертных систем весьма сложны для примененияко-нечнымпользователем,амногиеизнихоказываютсядоступнымитолькотемэкспертам, которые создавали их базызнаний;

2. Вопросно-ответный режим, обычно принятый в таких системах,замед-ляет получениерешений;

3. Сложность приведения знаний, полученных от эксперта, к виду,обес-печивающему их эффективную машиннуюреализацию.

4. Экспертные системы неприменимы в некоторых предметныхобластяхи в тех областях, где отсутствуют эксперты (например, вастрологии).

5. Человек-эксперт при решении задач обычно обращается к своейинтуи-ции или здравому смыслу, если отсутствуют формальные методы решенияилианалоги таких задач. Экспертные системы не обладают здравым смыслом,по-этомуонипризваныявлятьсяинструментомврукахэксперта,анезамещатьего.