-дәріс Тақырып: Экспертті жүйелерді құру процессі

Аналитик,

Программист,

оператор

ЖИ программасы

Қолданушы

оператор

1.1-сур. Программалық қамтамасыз етуді құру технологиясы: бірішні - классикалық; екінші - ЭЖ қабықшаларын қолдану көмегімен

2. 
   ЖИ программалары және кәдімгі программалар арасындағы айырмашылық келесі кестеде көрсетілген.
   

Кестеден көретініміз, кәдімгі программаларда-қадамдары анықталған, нақты программистері, сандық информацияны өндеу арқылы оптималды шешім іздейді, ал ЖИ программаларында-тәжірибе және қателіктер әдісімен қанағаттанарлық шешім іздейді. Мұнда білім базасындағы мәліметке символдық өндеу жасалады. Бұл айырмашылықтар абсолютті емес, тек екі программаларға тән болып табылады. Модификация структурасы және жиілігіндегі айырмашылық құру технологиясына әсер етеді. ЖИ программасының сипаттамалары ЭЖ программаларына да сай болады.

3. 
   Қолданушы ЭЖ-мен эффективті түрде байланыс жасау үшін оның интерфейсі келесі функцияларды орындау керек: қолданушыға кеңес және түсіндрмелер беру, білім алуды басқару керек. Ол байланысты келесі суретте көрсетуге болады(3-сур).
   

ЖИ көптеген жаң технологиялық шешімдер, әдістер негізін құрайды, мысалы, уақытты бөліктеу, тізімдерді өндеу, диалогты режимде программаларды түзету және қалыптастыру, эвристикалық программалау, графикалық интерфейс, полиэкранды дисплей және «тышқан» типті манипуляторын қолдану және т.б.

4. 
   ЭЖ-ның негізгі есебін(пән облысы жайлы білімдерді кодтау және осы облыстағы мәселелерді шешуде қолдану) шешу көз-қарасынан бұл саласында ЖИ зерттеушілерінің білімді өрнектеу және образдарды анықтау тәжирибесі маңызды.
   

Образдарды анықтау 2 этапқа бөлінеді: оқыту және анықтау. 1-этап – индуктивті, 2-этап – дедуктивті.

1-этапта объектілердің зерттелетін класының белгілі элементтерінің көптеген бақылаулары өнделеді және алынған нәтиже негізінде шешуші ереже құрылады.

2-этапта объектілердің зерттелетін класының элементтерінің өлшенбейтін қасиеттеріне айтылған ережені қолдану.

Оқыту этапында зерттелетін класқа тән заңдылықтарды анықтау жүргізіледі. Бұл заңдылықтар білім базасын құратын пәндік облыс моделі болады. Модель негізінде нақты объектілердің қасиеттерін анықтау мәселелері шешіледі. Бұл анықтау схемасы экспертті жүйелер шешетін мәселелерге тән болады.

ЭЖ-лер формальданбаған облыстағы мәселелерді шешуге бағытталған. Мұндай облыстағы образдарды анықтау есебі - объектілердің қайсы бір класқа жататындығын айқындайтын сипаттамаларын анықтайтын ережелер және объект сипаттамаларын құру. Мұндай ережелерді қолдану процедуралары әртүрлі стратегияларға бағынады. Жиі қолданатын тура және кері өндеу. «Хабарландырулар тақтасы» негізіндегі біріктірілген стратегиялар да қолданылады. Күрделі ЭЖ-ларда жүйенің ешбір білім көзі алынатын нәтиженің жалғыз және дұрыстығын кепіл бере алмайды. Қай бір білім көздерінің қателіктері басқа білім көздері жұмыстарына әсер етпеу үшін білім көздері тәуелсіз етіп қарастырылу керек. Бірақ оның барлығы бір мәселені шешетін болғандықтан, олардың әсерлесуі қажетті. Бұл талаптарды қамтамасыз ету үшін «Хабарландырулар тақтасы» механизмі ұсынылған.

ЭЖ жұмысының нәтижелері, аралық гипотезалар жоспар, ұсыныс, шешімдер түрінде хабарландырулар тақтасына жазылады.

Жоспар ЭЖ мәселені қалай шешетін әдісті сипаттайды. Ағымдағы жоспар мақсат, мәселелер жағдайы сияқты элементтерден тұрады.

Ұсыныс білім базасындағы ережелерге сәйкес келетін, орындалатын потенциалды әрекеттер жайлы ақпараттан тұрады.

Шешімдер гипотезалар, бір шешімді екінші шешіммен байланыстыратын тәуелділіктер, мүмкін болатын шешімдерден тұрады.

Білім базасының интерпретаторы қай ұсынысты келесі өндеу керек екенін анықтайды, білім базасынан сәйкес ережемен ұсынысты орындайды. Жалпы жағдайда интерпретатор ережелерді қолдану шарттарының орындалуын, хабарландырулар тақтасында осы шарттардың айнымалыларын байланыстырады және хабарландырулар тақтасында осы ережемен анықталатын өзгерістерді енгізеді. Мысалы, жоспар алдымен белгілі денгейдің барлық ережелерін орындауды ұсынады, содан кейін перспективті гипотезалар құрып, бір гипотеза қалғанға дейін барлық гипотезаларды анықтап және дамытып, ең соңында қалған гипотезаны ақырғы шешім алғанға дейін қарастыру.

Білім базасы және универсалды интерпретатор бар болуы интерпретаторды өзгертпей жаңа базаны құру арқылы жаңа ЭЖ құруға мүмкіндік бар, яғни ЭЖ-ны құру процесін базаны құру процесіне келтіруге болады. Мұндай технология «бос қабықша» технологиясы деп аталады. Бір рет құрылған ЭЖ жаңа білім қабықшасы негізінде қолданылады.

ЭЖ-ны құру үшін ең жиі қолданылатын Лисп, Пролог және арнайы құруды қамтамасыз ететін арнайы құрылғылар. Пролог тілінде логикалық программалау негізі программа логикасын есептеулерді басқарудан бөлу, ол программаны құру процессін айқын етеді.

Құруды қамтамасыз етудің мақсаты идеядан ЭЕМ-ге түсінікті формада сипаттауға дейінгі шығармашылық және интеллектуалдылық жолды жеңілдету. ЭЖ-ны программалау тілдері арқылы құру құрушының идеядан ЭЕМ тіліне ауыстыруға көптеген уақытын алады, ал құруды қамтамасыз ету құрушының идеяға көңіл бөлуге мүмкіндік береді.

5. 
   ЭЖ-ны құру құрылғыларының эволюциясын 4 этапқа бөлуге болады. Бұл эволюцияға 2 тенденция тән: ЭЖ өмірлік циклының этаптарын қамту дәрежесінің өсуі; дискретті құрылғыларын қолданудан интегралданған тұтас жүйелерді құруға ауысу.
   

Дискретті құрылғылар

4. 
   –сур. Экспертті жүйелердің құрылғыларының даму этаптары
   

Аталған құрылғылар дискретті женә тәуелсіз. Программист тек бір құрылғылармен жұмыс жасай алады.

Келесі даму қадамында «инструменталды жәшік» деп аталған интегралданған құрылғылар жиыны пайда болды. Әрбір құрылғыны жасағанда басқа құрылғылар да ескеріліп отырды.

Мысалы, Turbo-Prolog, Interlisp-D сияқты жүйелерде программист программаны енгізгеннен кейін іске қоса алады. Егер қателер болса, жүйе жөндеуішті шақырады. Содан кейін программист программаны түзетіп, оны орындауды жалғастырады. Бұл әдіс қателерді түзетуге кететін уақытты үнемдеуге мүмкіндік береді.

Үлкен көлемді программалық құрылғыларды жобалау күрделі мәселе. Өмірлік циклды бірнеше этапқа бөлу (ерекшеліктер және қажеттіліктерді талдау, жобалау, іске қосу, тестілеу және жөндеу, жұмысы және қамтамасыз ету) жобалу процесіндегі мәселелерді реттеу арқылы жобалауды жеңілдетуге бағытталған.

Turbo-Prolog, Interlisp-D тек іске қосу және жөндеу этаптарын қамтамасыз етеді. Зерттеулер бойынша, өмірлік циклдың негізгі маңызды бөлігі қамтамасыз ету этапы. Ерекшеліктер және қажеттіліктерді талдау этапы да маңызды этаптардың бірі, өйткені соңғы этаптарда қателікті түзету қиын болады.

Жасанды интеллект әдістерінің әртүрлі облыстарды қолданылуы оларды программалық қамтамасыз етуді құруда пайдалануын түсіндіреді. Мысалы, Массачусет технологиялық институтының «Программист көмекшісі» жобасы, Станфорд университетінің «Пси» жобасы. Бұл жобалар программаны түсінуге, жобалауға, іске қосуға және қамтамасыз етуге программист қолданатын білімді модельдейді. ЭЖ бұл білімдерді программа құру процесін автоматтандыру үшін қолдану мүмкін.

6. 
   ЭЖ-лерді тестілеу кәдімгі жүйелерді тестілеуден қарағанда басқаша болады.
   

Екіншіден, дәстүрлі программалардан қарағанда енгізу-шығару қатынастары нақты емес, бұл енгізу-шығару анализін қолдануды қиындатады.

Үшіншіден, ережелерді іске қосатын әдістер саны өте көп. ЭЖ-ні тестілеудің ең эффективті әдісі макетін құру.

Қамтамасыз ету және модификация – ЭЖ-ны құрудың негізгі бөліктерінің бірі. Қолдану тәжірибесі артқан сайын білім базасының ережелері эволюциондайды. Ережелер уақытқа байланысты болады.

Нақты ЭЖ-ларға білім көзі ретінде оқулықтар, анықтамалықтар, мәселелік облыстағы нақты зерттеулер материалдары, т.б. Классикалық білім көзі болып нақты пәндік облыс эксперт-маман саналады, яғни білім алу адамдық факторды ескеруді қажет етеді. Бұл мәселені шешу математик, программист және психологтардың жұмысын қажет етеді.

Қазіргі уақытта білім базасын құратын тізбектен адамды алып тастайтын жүйелер жоқ, бірақ білім алуға мүмкіндік беретін 3 класс бар:

1. 
   Барлық білімді эксперт беретін білім инженерімен эксперт арасындағы дәстүрлі диалог;
   
2. 
   Кейбір ережелерді автолматты түрде алуға мүмкіндік беретін білімді автоматты генерациялау
   
3. 
   Нақты эксперттің пәндік облысты зерттеу моделін құру. Ол осы эксперттің жеке көз-қарасы негізінде осы облысты зерттеудің бағытталған процесін құруға мүмкіндік береді.
   

Білім базасында эксперттің формальданған білімдері кодталған түрде сақталады. ЭЖ-ның қазіргі даму этапында білімді өрнектеудің бірнеше формасы бар. Олардың ішінде 4 көрсетейік:

1. 
   «Үштік»: объект-атрибут-мәні. Мысалы, үй-түс-жасыл, пациент-температура-жоғары. Бұл білімді өрнектеу түрі белгілі жиындағы мәнді қабылдайтын қасиеттерге ие болатын объектті анықтайды.
   
2. 
   Өнім ережелері: ЕГЕР пациент гриппен ауырса ЖӘНЕ ауру стадиясы бастапқы болса, ОНДА температура 0,95 ықтималдықпен жоғары болады ЖӘНЕ бас ауруы 0,8 ықтималдықпен болады.
   
3. 
   Фрейм. Өз атаулары бар және машинаның жұмыс істеу процесінде мәндерді қабылдайтын ұяшықтардан құралған таблица. Білім ретінде тұрақтылар, жоғары немесе төменгі денгейлі фреймдерге сілтемелер, кейбір есептеу процедуралары.
   
4. 
   Семантикалық желі. Төбелері объектілер болатын, ал доғалары төбелер арасындағы қатынастарды сипаттайтын бағытталған граф.
   

Фрейм-структуралар білім облысындағы электронды таблицалард әдісінің дамуын түсіндіреді. Ол қолдану бойынша екінші тараған өрнектеу түрі. Оларды иерархиялық структуралары нақты анықталған мәселелік облыста қолданады.

Семантикалық желілер психологиядағы адам көп уақыттық жадысының моделі ретінде пайда болған. Мұндай желілерді кәдімгі тілдердегі әсерлесу жүйелерін құрушылар қолданады.
Өзіндік бақылау сұрақтары:

1. Фрейм-структуралар?

2. Семантикалық желілер?

3. Білімді өрнектеу?

1. Стерлинг Л., Шапиро Э. Искусство программирования на языке Пролог.- М.: Мир, 1990.

2. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. – М.: Мир, 1990.

3. Сырецкий Г.А. Информатика, Основы логического программиро­вания на PDC prolog: Учеб.пособие. - Новосибирск: НГТУ.- 1994. Ч.3.

3. практикалық және лабораториялық сабақтар

а) Практикалық(семинар) сабағының құрылымы:

1-Практикалық (семинар) сабағы. Эксперттік жүйені құру

Сұрақ:

1. 
   Эксперттік жүйені құру.
   
2. 
   Эксперттік жүйенің функциялары
   

Сабақ мақсаты: Экспертті жүйені құру жайлы түсінік беру

Бақылау сұрақтары:

1. ЭЖ құрудың негізгі қиыншылықтары

2. ЭЖ-ның ең маңызды функциясы

Әдістемелік нұсқаулар:

1. ЭЖ құрудың әдістерін қарастыру

2. ЭЖ-ның функцияларын бөліктеу
Ұсынылатын әдебиет:

1. Стерлинг Л., Шапиро Э. Искусство программирования на языке Пролог.- М.: Мир, 1990.

2. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. – М.: Мир, 1990.

3. Сырецкий Г.А. Информатика, Основы логического программиро­вания на PDC prolog: Учеб.пособие. - Новосибирск: НГТУ.- 1994. Ч.3.

2-Практикалық (семинар) сабағы. Жасанды интеллект жүйесінің даму тарихы

Сұрақ:

1. Жасанды интеллект жүйесінің даму тарихы.

2. Білім және мәлімет.

3. Жасанды интеллекттің ақпараттық технологиядағы орны.

Бақылау сұрақтары:

1. Алғашқы жасанды интеллект белгілері

2. Жасанды интеллекттің қоғамдағы маңызы

Әдістемелік нұсқаулар:

1. Білімді тұтастай қарастыру

2. Жасанды интеллект аспектілері
Ұсынылатын әдебиет:

1. Стерлинг Л., Шапиро Э. Искусство программирования на языке Пролог.- М.: Мир, 1990.

2. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. – М.: Мир, 1990.

3. Сырецкий Г.А. Информатика, Основы логического программиро­вания на PDC prolog: Учеб.пособие. - Новосибирск: НГТУ.- 1994. Ч.3.

3-Практикалық (семинар) сабағы. Ережелерді өндеу

Сұрақ:

1. 
   Ережелерді тура өңдеу.
   
2. 
   Ережелерді кері өңдеу.
   
3. 
   Кері және тура ережелерді өңдеуді салыстыру.
   
4. 
   Подсистема дегеніміз не?
   

Бақылау сұрақтары:

1. Ережелерді тура өндеу ерекшеліктері

2. Жүйеше бөліктері

Әдістемелік нұсқаулар:

1. Ережелерді өндеу түрлерін салыстыру

2. Жүйешенің ЭЖ-ға қатынасы
Ұсынылатын әдебиет:

1. Стерлинг Л., Шапиро Э. Искусство программирования на языке Пролог.- М.: Мир, 1990.

2. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. – М.: Мир, 1990.

3. Сырецкий Г.А. Информатика, Основы логического программиро­вания на PDC prolog: Учеб.пособие. - Новосибирск: НГТУ.- 1994. Ч.3.

4-Практикалық (семинар) сабағы. Тұжырымдау стратегиясын басқару

Сұрақ:

1. 
   Эвристика көмегімен басқару.
   
2. 
   Классификациялау программасы.
   
3. 
   Ықтималды тұжырымдау.
   
4. 
   Жуықты тұжырымдау.
   
5. 
   Көпсатылы тұжырымдау.
   
6. 
   Нақты емес тұжырымдау
   

Бақылау сұрақтары:

1. Тұжырымдау түрлерін салыстыру

2. Нақты емес тұжырымдау ерекшелігі

Әдістемелік нұсқаулар:

1. Тұжырымдау иерархиясын қарастыру

2. Тұжырымдау стратегиясын нақтылау
Ұсынылатын әдебиет:

1. Стерлинг Л., Шапиро Э. Искусство программирования на языке Пролог.- М.: Мир, 1990.

2. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. – М.: Мир, 1990.

3. Сырецкий Г.А. Информатика, Основы логического программиро­вания на PDC prolog: Учеб.пособие. - Новосибирск: НГТУ.- 1994. Ч.3.

5-Практикалық (семинар) сабағы. ЭЖ – нің шешетін типтік тапсырмалары

Сұрақ:

1. 
   ЭЖ – нің шешетін типтік тапсырмалары.
   
2. 
   Эксперттік жүйенің сипаттамасы.
   
3. 
   Білімді көрсету.
   
4. 
   Жанұялық қатынастарды көрсетудің семантикасы және синтаксисі.
   

Бақылау сұрақтары:

1. ЭЖ көмегімен шешілетін тапсырмалар

2. Білімді көрсету түрлеру
Әдістемелік нұсқаулар:

1. Эксперттік жүйенің сипаттамасын талқылау

2. Жанұялық қатынастарды көрсетудің семантикасы
Ұсынылатын әдебиет:

1. Стерлинг Л., Шапиро Э. Искусство программирования на языке Пролог.- М.: Мир, 1990.

2. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. – М.: Мир, 1990.

3. Сырецкий Г.А. Информатика, Основы логического программиро­вания на PDC prolog: Учеб.пособие. - Новосибирск: НГТУ.- 1994. Ч.3.

6-Практикалық (семинар) сабағы. Шешімді табудың процесін басқару

Сұрақ:

1. 
   Шешімді табудың процесін басқару.
   
2. 
   Автокөлікке қызмет көрсету.
   
3. 
   Қолданылған шешімді түсіндіру.
   
4. 
   Мәселенің ағымдағы жағдайы.
   

Бақылау сұрақтары:

1. Шешімді табу неге негізделеді?

2. Қабылданған шешімді түсіндіру тәсілдері

Әдістемелік нұсқаулар:

1. Шешімді табу процесін қарастыру

2. Мәселенің ағымдағы жағдайын анықтай білу
Ұсынылатын әдебиет:

1. Стерлинг Л., Шапиро Э. Искусство программирования на языке Пролог.- М.: Мир, 1990.

2. Братко И. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта. – М.: Мир, 1990.

3. Сырецкий Г.А. Информатика, Основы логического программиро­вания на PDC prolog: Учеб.пособие. - Новосибирск: НГТУ.- 1994. Ч.3.

5. 
   студенттің өздік жұмысы
   

4.1.Өздік жұмысты ұйымдастыру бойынша әдістемелік нұсқаулар: студенттің өздік жұмысы (СӨЖ) реферат түрінде орындалады және студенттердің өздік жұмысын қойлатын талаптарға сәйкес тапсырылады.

Өздік жұмысты бақылау келесі формада өтуі мүмкін:

– жасалған жұмысты көрсету;

– өздік меңгерген тақырып бойынша баяндама;

– аудиториялық сабақтарды немесе ОБСӨЖ-де ауызша сұрау;

– жазбаша орындалған тапсырмаларды қорғау.

Өздік жұмысының нәтижелерін тапсырмаған студент қорытынды аттестацияға жіберілмейді.

Өз бетімен меңгерген материал оқытушумен бірге меңгерілген материалмен қоса қорытынды бақылауға шығарылады.

2. 
   Өздік жұмыс тақырыптары:
   

1. 
   Эксперттік жүйені құру.
   
2. 
   Эксперттік жүйенің функциялары
   

4. Білім және мәлімет.

5. Жасанды интеллекттің ақпараттық технологиядағы орны.

6. 
   Ережелерді тура өңдеу.
   
7. 
   Ережелерді кері өңдеу.
   
8. 
   Кері және тура ережелерді өңдеуді салыстыру.
   
9. 
   Жүйеше дегеніміз не?
   
10. 
    Эвристика көмегімен басқару.
    
11. 
    Классификациялау программасы.
    
12. 
    Ықтималды тұжырымдау.
    
13. 
    Жуықты тұжырымдау.
    
14. 
    Көпсатылы тұжырымдау.
    
15. 
    Нақты емес тұжырымдау
    
16. 
    ЭЖ – нің шешетін типтік тапсырмалары.
    
17. 
    Эксперттік жүйенің сипаттамасы.
    
18. 
    Білімді көрсету.
    
19. 
    Жанұялық қатынастарды көрсетудің семантикасы және синтаксисі.
    
20. 
    Шешімді табудың процесін басқару.
    
21. 
    Автокөлікке қызмет көрсету.
    
22. 
    Қолданылған шешімді түсіндіру.
    
23. 
    Мәселенің ағымдағы жағдайы.
    

жүктеу 445,51 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: