Структура интеллектуальной системы.

Говоря об архитектуре систем ИИ, прежде всего понимают организацию структуры, в рамках которой происходило бы при­менение знаний и решение проблем в конкретной предметной об­ласти. Выбор соответствующей структуры, свойства и функции компонентов систем ИИ, в особенности производственных, опре­деляется и направляется формулируемыми принципами инжене­рии знаний. На формирование этих принципов в значительной степени оказывают влияние как специфика предметной области, так и характер задач и функций, решение которых возлагается на интеллектуальные системы. Обобщение структуры интеллектуальной системы рассмотрено для предметной области производства. Как отмечалось выше в производственных предприятиях достаточно полно представлены многие задачи экономической деятельности.

Как уже отмечалось, успешное решение проблемы интеграции систем и задач автоматизированного управления производством на различных уровнях связано также с их интеллектуализацией, т. е. организацией функционирования на базе технологии инжене­рии знаний. Основными функциональными и организационными частями автоматизированного производства являются проектиро­вание, планирование, организация производства и диспетчериза­ция, управление технологическими процессами, диагностирование, роботизация технологических участков в составе гибких производ­ственных систем.

В зависимости от характера выполняемых функций и области действий эксперты выполняют несколько характерных задач, ко­торые являются типичными. Их анализ послужит ориентиром при рассмотрении архитектуры производственных систем, осно­ванных на знаниях. Эти задачи следующие: интерпретация, плани­рование, управление, проектирование, прогнозирование, диспетчирование и мониторинг, диагностика. А главное — эксперт спосо­бен обновлять свои знания (т. е. обучаться), объяснять действия, обосновывать решения, прогнозировать развитие ситуаций, актив­но взаимодействовать с внешней средой и воспринимать информа­цию различного характера, получать решения на основе имею­щихся знаний, хранить в памяти необходимую информацию и фактографические данные.

Таким образом, чтобы создать систему, работающую со зна­ниями и способную в какой-то мере заменить эксперта или по­мочь ему в принятии решений при управлении производством, не­обходимо стремиться заложить в архитектуру нашей системы возможности по реализации названных функций.

На рис.8.3 представлена обобщенная структура и компоненты интеллектуальной системы, а также ее окружение. Безусловно, наряду с компонен­тами, обязательными для любой системы, основанной на знани­ях, имеются такие, наличие которых определяется конкретными задачами, для решения которых создается эта система. Следова­тельно, характер задач может существенно повлиять на выбор архитектуры системы.

Рис.8.1. Структура интеллектуальных систем.

Производственная система ИИ организует и направляет свое функционирование в соответствии с воплощенными в нее архи­тектурными проектными принципами. Для каждой управляющей схемы могут потребоваться своя база знаний и соответствующий механизм вывода, который работает со знаниями. Обычно интеллектуальные системы взаимодействуют с конечными пользователями, экспертом, инже­нером знаний, внешними БД, прикладным программным обеспе­чением.

Пользовательский интерфейс обеспечивает связь на ограни­ченном естественном языке, речевой ввод, а также визуальные представления (графику, техническое зрение). В качест­ве пользователя может выступать либо человек-оператор, либо сам производственный процесс в случае закрытых циклических операций. Для некоторых производственных процессов бывают необходимы средства для автоматического получения данных и их обработки, а также обратной связи по управлению. С инженером знаний интеллектуальная система обычно связывается с помощью структурных ре­дакторов, которые позволяют ему получать и модифицировать компоненты базы знаний.

Взаимодействие интеллектуальной системы с прикладным программным обеспече­нием осуществляется при выполнении специальных вычислений, так как часто возникает необходимость использовать в качестве подзадач стандартные операции по обработке данных.

Связь с распределенной БД интегрированной системы управ­ления производством и Интернет используется интеллектуальными системами для получения данных и знаний, рассредоточенных на различных уровнях иерархии уп­равления. Кроме того, организуется взаимодействие с внешними базами данных и Интернет.

В задачах управления производством экспертом обычно ис­пользуются три уровня знания: «умения», соответствующие по­верхностному знанию рефлекторных реакций; правила для случа­ев стандартных рассуждений; глубинные знания для трудных, не­ординарных ситуаций. При проектировании базы знаний интеллект необходимо стремиться принимать в расчет глубинные здания, чтобы создать систему, способную при поддержке решений поль­зователя предлагать (рекомендации, наиболее адекватные возни­кающим ситуациям.

При проектировании интеллектуальных систем и выборе их архитектуры следует разрабатывать не просто независимое программное обеспечение, которое оценивает существующий производственный объект. На­до стремиться к тому, чтобы интеллектуальная система была приближена к различ­ным элементам процесса, выступала в качестве одного из основ­ных звеньев технологической цепочки управления и организации.

Важное значение при создании интеллектуальных систем имеют способы пред­ставления знаний о предметной области и моделирования мысли­тельной деятельности человека, методов рассуждения и поиска при принятии решений. Разработчик интеллектуальной системы (инженер знаний) длительное время работает совместно со специалистом-экспертомв данной области, который является источником информации для создания базы знаний. В результате нескольких итераций изби­раются схема представления знаний в системе и стратегия логи­ческого вывода.

Помимо проблемы структуризации знаний в базе знаний и ор­ганизации механизмов вывода, рассуждений и поиска важное зна­чение имеют функции объяснения решений и выводов. Как прави­ло, интеллектуальные системы объясняют и подтверждают свои заключения и реко­мендации, тем самым увеличивая к ним доверие со стороны поль­зователей.

Чтобы реализовать и представить объяснение, интеллектуальная система обычно преобразует экспертные эвристические правила в цепочку рассуж­дений, которая показывает, как начальное множество данных и утверждений, а также набор эвристических или иных правил при­водят систему к заключению. Это свойство интеллектуальной системы реализуется пользователем также для периодической оценки качества функ­ционирования системы.

Оценка ситуаций, складывающихся во внешней среде, а так­же необходимость оценки развития событий в результате принятия решения ИС, т. е. определение и прогнозирование наиболее важных свойств процесса или объекта на основе интерпретации имеющихся данных, является важнейшей операцией во многих задачах управления производством. На основании этих оценок и прогнозов принимаются управляющие решения, вырабатываются обоснованные рекомендации. Они являются результатом функцио­нирования компонента интеллектуальной системы, реализующего обоснование реше­ний и прогнозирование.

Структура интеллектуальных систем, представленная на рис.8.1, безусловно не универсальна. Ни одна из существующих интеллектуальных систем не содержит все описанные компоненты. Вместе с тем наличие этих элементов отражает важность реализации различных функций системы, пре­тендующей на интеллектуальность не в абстрактном, а в прик­ладном аспекте. Включение тех или иных компонентов и связей в интеллектуальную систему в значительной степени определяется ее назначением, функциями, предметной областью, формой взаимодействия с про­изводственным процессом. Например, нецелесообразна реализация функций объяснения в системах управления технологически­ми процессами на базе интеллектуальных систем регулирования. В то же время ясно, что такие компоненты интерфейса ПСИИ, как систе­мы технического зрения и речевого ввода информации, преимуще­ственно используются в производственных робототехнических комплексах. Некоторые компоненты могут встречаться в составе практически каждой интеллектуальной системы.

Структура интеллектуальной СПР в значительной мере определяется предметной экономической областью и характером решаемых задач при наличии определенных модулей, реализующих функции, определяющих систему как интеллектуальную.

 

Проектирование базы знаний.

Основу - ядро любой интеллектуальной системы - составляют база знаний и заложенный в систему механизм вывода решений. Если говорить обобщенно, эти компоненты определяют две основные интеллек­туальные характеристики системы: способность хранить знания о чем-то и умение оперировать этими знаниями. Более развитым системам, основанным на знаниях, присуща также способность обучаться, т. е. приобретать новые знания, расширять БЗ, кор­ректировать знания в соответствии с изменяющимися условиями и ситуацией в предметной области.

При проектировании интеллектуальных систем значительные усилия и время за­трачиваются на разработку БЗ, т. е. накопление знаний, создание модели представления знаний, их структурирование, заполнение БЗ и дальнейшее поддержание ее в актуальном состоянии. Преж­де чем приступить к проектированию и реализации БЗ, разработ­чикам необходимо осмыслить и разрешить ряд вопросов, непос­редственно связанных с процессом создания БЗ и интеллектуальной системы в целом. Попытаемся очертить круг задач, решаемых на начальном этапе разработки интеллектуальной системы (при условии, что вопрос о целесообразности разработки интеллектуальной системы в этой области решен положительно):

- изучение проблемной области (объекта, задач, целей), т. е. «что представлять в БЗ» и «для чего представлять»;

- определение понятия «знание» в контексте исследуемой проб­лемной области;

- выявление источников знаний, активная и кропотливая рабо­та с ними;

- определение типов знаний для решения задачи;

- оценка на основе исследования проблемной области и харак­тера знаний пространства поиска решений с целью выбора спосо­ба структуризации знаний и метода поиска решений (механизма вывода);

- определение способа структуризации знаний, т. е. того, «как представлять знания»;

- выбор способа представления знаний;

- определение структуры БЗ;

- определение характера взаимодействия структурных частей БЗ, а также взаимодействия ее с другими компонентами ПСИИ в процессе поиска решений;

- подготовка к процессу заполнения БЗ.

Безусловно, количество, содержание и последовательность ре­шения этих задач на начальном этапе разработки интеллектуальной системы может меняться. Это зависит от многих факторов: характера и сложнос­ти объекта и проблемной области; целей, которые ставит разра­ботчик перед проектируемой системой и собой; ступени определен­ности и структурируемое знаний; условий для успешного приоб­ретения знаний, а также взаимоотношения с экспертами и др. Тем не менее здесь необходимо подчеркнуть основную мысль: разработка БЗ, выбор ее структуры, способ представления знаний, работа с экспертами являются наиболее важными и сложными задачами при проектировании интеллектуальной системы и успех в решении этих за­дач во многом предопределяет полезность и эффективность рабо­ты всей системы, основанной на знаниях. Рассмотрим коротко содержание и проблематику этих задач. Некоторые из них были рассмотрены выше.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться:

Популярное:

1. АДМИНИСТРАТИВНАЯ И УГОЛОВНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ ЗА НАРУШЕНИЕ ПРАВ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
2. Алгоритм упорядочивания системы.
3. Буферные системы: определение понятия, типии буферной системы. Буферная емкость и pН буферной системы
4. Введение в компьютерные системы. Архитектура компьютерных систем.
5. Возрастные изменения функций зубочелюстной системы.
6. Деятельность центральной нервной системы.
7. ДОГОВОР УСТУПКИ ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОГО ПРАВА НА ОБЪЕКТ ПРАВА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
8. ЗАЩИТА ПРАВ НА ОБЪЕКТЫ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
9. Измерительные установки и системы.
10. Измерительный механизм электромагнитной системы.
11. Измерительный механизм электростатической системы.
12. ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ РЕБЕНКА