Объяснение и обоснование решений.

Система объяснений (СО) функционально предназначена для формирования ответов на вопросы пользователя относительно по­ведения интеллектуальной системы в процессе получения ею за­ключения или решения. Способность объяснять свои действия — одно из главных отличительных свойств интеллектуальных сис­тем. Она повышает доверие пользователя к системе, к представ­ляемым ею рекомендациям и решениям. Кроме того, СО возмож­но использовать в процессе модификации и развития интеллек­туальной системы, выявлении противоречивых знаний, а также при обучении менее подготовленных пользователей.

Системы искусственного интеллекта различных типов, ориен­тированные на разные проблемные области, должны иметь спе­цифичные для них СО (некоторые типы ИС могут вообще не иметь СО). Однако в настоящее время на практике все СО реа­лизуются на одних и тех же принципах в основном двумя спосо­бами [82]:

- фиксацией событий и состояний с помощью заготовленных текстов на естественном языке;

- трассировкой рассуждений, обратным развертыванием дерева целей с указанием подцелей.

При реализации каждого из этих способов предварительно выделяются ситуации, факты и узлы перехода в новые состояния, требующие объяснений. Им ставится в соответствие некоторый текст объяснения.

При способе фиксации событий объяснения составляются из кратких текстов на естественном языке, которые хранятся вместе с правилами и фактами. Эти тексты предварительно помещаются в программу и инициируются в том случае, когда задан вопрос по соответствующей ситуации и необходимо их представление. Не­смотря на некоторые преимущества, связанные с возможностью, формирования удобных и простых для восприятия объяснений, этот способ имеет два важных ограничения, препятствующих ши­рокому применению:

- объяснения должны исправляться каждый раз, когда меняется БЗ или соответствующие эвристики;

- объяснение может быть адаптировано к индивидуальному пользователю только с большим трудом. Кроме того, очень часто пользователя интересует именно ход рассуждения, цепочка логи­ческих выводов, приведших к заключению.

Способ трассировки рассуждений при объяснении предусмат­ривает пересечение дерева целей для ответа на вопросы. Основы­ваясь на дереве целей, СО может объяснять, как было получено заключение. Это достигается путем прохождения подцелей, кото­рые были удовлетворены при движении к цели. Если требуется более детальное объяснение, то СО может повторить каждое из задействованных правил, представив их в краткой формулировке на естественном языке.

Система объяснения отвечает преимущественно на два типа вопросов: «Почему? » и «Как? » Оба вопроса должны интерпрети­роваться на различных уровнях, которые образуются при обосно­вании поведения программы исходя из действующего уровня, приоритета и компетентности пользователя. Здесь возникает проб­лема предоставления объяснений различной глубины и сложности в зависимости от уровня пользователя и целей использования СО, т. е. проблема адаптации к уровню пользователя ИС. В нас­тоящее время на практике такую адаптацию пока реализовать в полной мере не удалось.

Так как механизм получения решений ИС часто реализу­ется путем обхода пространства состояний в виде графа И/ИЛИ, то и формирование объяснений чаще связывается с обработкой вершин этого графа. При ответе на вопрос «Почему? » вероятнее движение вверх по графу состояний к ближайшей подцели, кото­рая объясняет причину достижения текущей подцели. При ответе на вопрос «Как? » возможно движение вниз по графу с объясне­нием способа достижения текущей подцели. Поскольку дерево целей является И/ИЛИ графом, то при движении вниз обычно образуется несколько подцелей.

В большинстве интеллектуальных систем объяснения даются в терминах целей и правил. Однако простое прослеживание экспертных правил, ко­торые были использованы при конкретном выводе, является не­достаточно удовлетворительным объяснением, которое может дать ИС. Более убедительным объяснением, удовлетворяющим ин­туиции человека относительно правильности решения задачи, яви­лось бы объяснение, основанное на фундаментальных принципах организации знаний о проблемной области. Система объяснений должна быть способна перефразировать правила на естественном языке и описывать мотивации их активизации, которые базируют­ся на знаниях системы о себе (на уровне метазнаний). Важна аргументация, основанная на глубинных причинно-следственных закономерностях проблемной области. Реализация этих перспек­тивных возможностей является одной из главных задач при соз­дании ИС новых поколений.

Одна из основных характеристик ИС состоит в том, что они моделируют в определенной мере человеческие рассуждения. В них каждый из сделанных по определенной программе выводов должен соответствовать основным этапам, которые бы сделал экс­перт. При этом он может проверить программу и при необходи­мости подкорректировать ее. По аналогии с черным ящиком ИС можно рассматривать как прозрачный ящик: будучи проз­рачным, они могут дать описание способа получения результатов. С этой точки зрения некоторые информационные системы являются диагностически­ми, т. е. полученные с их помощью результаты представляют со­бой не решение задачи, а только некоторую гипотезу. При этом предлагаемые объяснения — это лишь совокупность рассуждений, которые неясно как скомбинированы.

Получил распространение вид объ­яснения, называемый обоснованием выводов, которое, не учитывая способа комбинации выводов, дает описание системы путем вы­явления причин сделанных выводов. Одним из способов обоснования решений и выводов является проверка или оценка их правильности и реализуемости на основе прогнозирования пос­ледствий и развития ситуаций в случае использования этих ре­шений, а также выявление возможных узких мест. Во многих предметных областях, основой для принятия управляющих решений и выработки обоснованных рекомендаций является оценка ситуаций, складываю­щихся во внешней среде, определение и прогнозирование ее наи­более важных свойств на основе интерпретации имеющихся дан­ных.

Объективной основой для оценки ситуаций на базе имеющихся данных, количественных и качественных характеристик является знание закономерностей, связывающих данные с типами возмож­ных ситуаций, причем это знание может быть формально выраже­но, в частности, с помощью некоторых «жестких» моделей. При интерпретации текущих данных с целью оценки ситуации ИС придает данным более широкий смысл, извлекает из них информацию о ситуации в целом, которая непосредственно в них не содержится. В итоге они преобразуются в форму, приемлемую для восприятия человеком, принимающим решения. Эту операцию называют часто понятийным анализом данных. Результаты ана­лиза могут быть выражены и представлены также в виде чисел, таблиц, формализованных текстов, графических представлений.

Прогнозирующие системы логически выводят вероятные след­ствия из заданных ситуаций и при текущих данных. При обос­новании решений и прогнозировании в этих системах часто ис­пользуется либо имитационная, либо параметрическая динамиче­ская модель, в которой значения параметров подгоняются под данную ситуацию. Выводимые из этой модели следствия состав­ляют основу для прогноза. Если не делать вероятностных оценок, то прогнозирующие системы могут порождать большое число воз­можных сценариев будущих событий.

В настоящее вре­мя активно ведутся работы по созданию информационных систем, органически объединяющих и использующих средства искусственного интеллек­та и имитационного моделирования, ведь в какой-то мере это разные инструменты оперирования одной проблемой в разных ее проявлениях [117, 121, 89].

 

Интеллектуальный интерфейс.

Производственные системы ИИ функционируют в подавляющем большинстве реализаций в интерактивном режиме с пользователями, поэтому они должны обладать дружелюбным интерфейсом, позволяющим человеку легко и в удобной для него форме взаимодействовать с компонентами. Общение человека и ИС могут обеспечивать и реализовывать различные программные и технические средства ввода и вывода информации.

Термин «пользовательский интерфейс» охватывает все аспекты взаимодействия между пользователем и интеллектуальной СПР. Он включает не только техническое и программное обеспечение, но также факторы, которые связаны с обеспечением использования, доступности и человеко-машинного взаимодействия. Многие специалисты определяют пользовательский интерфейс как наиболее важный компонент системы, т.к. большинство характеристик, таких как эффективность, гибкость, легкость использования являются производными этого компонента.

Развитие способностей и возможностей комфортного и качественного взаимодействия пользователя с системой, которая организует, предоставляет этот компонент, позволяет говорить об интеллектуальном интерфейсе.

Подсистема интеллектуального интерфейса управляется программным обеспечением, называемым управляющая система интеллектуального интерфейса. Эта управляющая система состоит из нескольких программ, которые обеспечивают способности, некоторые из которых перечислены ниже:

- обеспечение графического пользовательского интерфейса;

- организация взаимодействия пользователя с различными входными устройствами;

- представление данных с различными форматами и на разные входные устройства;

- представление пользователю помощи, подсказок, советов, диагностического режима работы или другой гибкой поддержки;

- обеспечение взаимодействия с БД и базой моделей;

- хранение входных и выходных данных;

- обеспечение цветной графики, трехмерной графики и плоттинга данных;

- окна, позволяющие отображать множество функций одновременно;

- поддержка взаимодействия между пользователями и разработчиками системы;

- обеспечение обучения на примерах;

- обеспечение гибкости и адаптивности, что позволяет интеллектуальной СПР вмещать различные задачи и технологии;

- взаимодействовать во многих различных стилях диалога и др.

Виды интерфейса.

Вид интерфейса определяет как информация введена и отображена.Он также определяет легкость и простоту обучения и использования системы. Рассмотрим коротко следующие виды интерфейса: взаимодействие на основе меню, командный язык, вопросно-ответный, формирование взаимодействия, обработка естественного языка и графический пользовательский интерфейс.

Взаимодействие на основе меню. При этом виде взаимодействия пользователь выбирает позицию или пункт из списка возможных выборов (меню) для того, чтобы функция была выполнена. Меню появляются в логическом порядке, начиная с главного меню и продвигаясь к локальным меню.

Пункты меню могут включать команды, которые появляются в отдельных локальных меню или в меню с не командными пунктами. Меню может оказаться утомительным и продолжительным по времени, когда анализируются сложные ситуации, т.к. это может потребовать несколько меню для построения или использования системы и пользователь должен перемещаться назад и вперед меню.

Командный язык. При это виде пользователь вводит команды. Многие команды включают комбинации глагол-существительное. Некоторые команды могут исполняться с функциональными ключами. Другим способом упрощения команд является использование макросов. Команды могут также вводиться голосом.

Вопросно – ответный вид интерфейса начинается с вопросов компьютера пользователю. Пользователь отвечает на вопросы фразой или предложением (или выбором пункта меню). Компьютер может подсказывать пользователю для прояснения или дополнительного ввода информации. В некоторых применениях порядок вопросов может быть обратным: пользователь задает вопросы, а компьютер дает ответы.

Формирование взаимодействия. Пользователь вводит данные или команды в обозначенные формы (поля). Заголовки формы (или отчета, или таблицы) служат подсказками для входа. Компьютер может представлять какой-то выход как результат, и пользователь может быть спрошен о продолжении интерактивного процесса.

Естественный язык. Взаимодействие человек – компьютер, которое подобно диалогу человека с человеком называется естественным языком. Сегодня диалог на естественном языке выполняется главным образом посредством клавиатуры. Такой диалог будет проводиться в будущем с использованием голоса для ввода и вывода информации. Главным ограничением использования естественного языка является по существу неспособность компьютера понимать естественный язык. Однако, достижения ИИ все больше повышают уровень диалога на естественном языке.

Графический пользовательский интерфейс. В графическом пользовательском интерфейсе объекты обычно представляются как пиктограммы (или символы) и пользователь непосредственно ими манипулирует. Новейшие операционные системы компьютеров и их приложения исключительно основаны на графике.

Графика.

Основной целью графического ПО является представление зрительных образов информации на мониторе компьютера, принтере, плоттера. Представляемая информация может быть сконструирована из числовых данных и показана как графики, таблицы или диаграммы, либо она может быть порождена из текста и символов, а выражена как рисунки или картинки.

Граница между приложениями, ориентированными на диаграммы и графики, которые используют числовые данные, весьма условная.

Многие программные продукты поддерживают оба приложения. Графическое ПО может быть либо автономным пакетом, либо оно может быть интегрировано с другими программными пакетами.

Интегрированные программные пакеты позволяют менеджерам создавать графический выход непосредственно из БД или электронных таблиц нетехническим и дружественным пользователю способом.

Новые понятия трехмерной графики и виртуальной реальности дают возможность пользователям визуально представлять задачи и решения более эффективными способами.

Графические средства могут быть особенно важными для решения бизнес-задач и поддержки принятия решений, т.к. они помогают менеджерам визуально представлять данные, отношения и результаты.

Мультимедиа и гипермедиа.

Пользовательский интерфейс может быть обогащен мультимедийными средствами. Использование мультимедиа в системах поддержки решений является все более преобладающей тенденцией.

Мультимедиа может быть также частью процесса обработки информации и принятия решений. Мультимедиаотносится к медиа-средствам человеко-машинного взаимодействия, некоторые из которых могут быть объединены в одном приложении (таблица 8.1). В информационной технологии основной идеей интерактивного мультимедийного подхода является использование компьютеров для улучшения человеко-машинного взаимодействия путем использования нескольких медиасредств с компьютеризированной системой в центре и в основе приложения. Такая интеграция позволяет объединять усилия и возможности звука, текста, графики и других медиасредств. Один из классов мультимедиа называется гипермедиа.

В настоящее время усиливается тенденция включения мультимедийные типы данных непосредственно в интеллектуальные СПР и ЭС при поддержке их хранения, поиска и манипулирования.

Гипермедиа описывает документы, которые могут содержать несколько типов медиасредсв, позволяющих связывать информацию путем ассоциаций.

 

Таблица 8.1

Медиасредства человеко – машинного взаимодействия.

 

Компьютеры СD-ROM Интерактивный компьютерный видеодиск Цифровое видео взаимодействие Компьютерная имитация Телетекст/ видеотекст Гипертекст Интеллектуальная обучающая система Перевод образа в цифровой вид Сканеры Проецирование экрана Объектно-ориентированное программирование Движущийся образ Видео диск (кассета) Движущиеся картинки Телевидение Телеконференция/ видеоконференция Анимация Виртуальная реальность

Проектируемы визуальные кадры Слайд Графопроектор Графические материалы Картинки Напечатанные наглядные пособия Визуальный показ Аудио Лента/кассета/запись Телеконференция/ аудио конференция Перевод изображения в цифровой вид Микрофон Компакт диск Музыка Текст

 

Гипермедиа может содержать несколько информационных пластов таких как:

- естественно языковой интерфейс на основе меню для обеспечения простого и прозрачного способа для пользователей при эксплуатации системы\;

- объектно-ориентированную БД, которая допускает одновременный доступ к ее структурам данных и одновременные действия;

- реляционный вопросный интерфейс, который может эффективно поддерживать сложные вопросы;

- абстрактный механизм гипермедиа, который дает возможность пользователям соединять различные типы информации;

- медиаредакторы, которые обеспечиваю способы обозрения и редактирования текста, графиков, образов и голоса.

Гипертекст – это подход для обращения с текстовой и графической информацией, который позволяет пользователям перескакивать от данной темы, когда они захотят, к относящимся к ней идеям. Гипертекст позволяет пользователям осуществлять доступ к информации нелинейно, следуя мысленному ряду. Он позволяет пользователю управлять уровнем детализации и выбирать тип отображаемой информации. Он также позволяет осуществлять быстрый поиск в соответствии с интересом пользователя.

Т.о., под гипертекстом понимают систему информационных объектов, объединенных между собой направленными связями, образующими cеть [26]. Каждый объект связывается с информационной панелью экрана, на которой пользователь может ассоциативно выбирать одну из связей. Информационные объекты могут быть текстовыми, графическими, музыкальными, анимационными и др. Гипертекстовая технология открыла новые возможности освоения информации, качественно отличающиеся от традиционных. Поиск информации осуществляется не по ключу, а путем перемещения от одних объектов информации к другим с учетом их смысловой связанности. Эта технология ориентирована на вовлечение человека в процесс обработки информации. Гипертекст содержит не только информацию, но и аппарат ее эффективного использования.

Гипертекстовая технология является основой для инструментальных средств Web браузеров и играет важную роль в облегчении процессов поиска.

Гипертекст пока находится на стадии своего развития. Эта технология может способствовать улучшению интерфейсов пользователя в системах поддержки решений, а также усиливать способности ЛПР. Гипертекст является эффективным подспорьем инструментальных средств развития интеллектуальных и экспертных систем. Обе технологии имеют дело с переносом знаний. Однако, в гипертекстовой технологии, пользователь управляет инструментами поиска, и он не всегда может делать это наиболее эффективным способом.

ЭС могут вести и направлять пользователей. Поэтому плодотворной является интеграция высокоуровневого гипертекста, мультимедиа и объектно-ориентированных языков со способностями интеллектуальных систем поддержки решений и ЭС. Такая интеграция дает возможности более мощного, полного и всестороннего представления знаний. Реализуется эффективное взаимодействие между экспертом и новичком, учителем и учеником, консультантом и менеджером.

По мере того как СУБД развивается в объектно-ориентированные системы, возрастает тенденция к управлению объектами в БД. Эти объекты могут представлять собой некоторое число мультимедийных типов данных и содержать мультимедийные документы. Индивидуальные пиктограммы графического интерфейса пользователя характеризуются как стандартные объекты, которые используются для взаимодействия с пользователями. Детали программ, которые описывают объекты, скрыты от пользователя. Все, что видит пользователь – это то, что появляется на экране. Например, кнопка или специальное поле.

Сложные объектно-ориентированные модели данных и их результаты могут быть обработаны и представлены ЛПР в 10-100 раз быстрее, чем это могут сделать реляционные базы данных.

Другим аспектом объектно–ориентированного подхода является визуальное программирование: Visual Basic, Visual C++ и другие визуальные программные системы.

Виртуальная реальность.

Все большее число сегодняшних системных приложений имеют трехмерные пользовательские интерфейсы. Такое представление особенно важно в производственной и маркетинговой среде. Трехмерный пользовательский интерфейс предлагает богатые возможности для качественных взаимодействий, которые используют естественные опыты разума в пространственном восприятии. Трехмерный интерфейс имеет несколько преимуществ: трехмерность предоставляет больше информации, организация представления информации для программиста более легкая, представления являются более выразительными и возрастают возможности для использования цветов.

Однако, в трехмерных средах, которые показаны на плоских двухмерных экранах, мы видим только двухмерные проекции трехмерных образов. Пользователь должен выводить геометрические свойства и пространственные отношения. Статические образы могут быть трудны для понимания. Стерео обозрение помогает с глубинным восприятием, но для охвата сложного экранного изображения полностью, лучше дать возможность пользователю свободно двигаться зрительно вокруг объектов путем манипулирования виртуальной камеры. Поэтому реализация трехмерного пользовательского интерфейса является трудной и дорогой. Одной из наиболее интересных реализаций трехмерного интерфейса является виртуальная реальность.

В виртуальной реальности вместо обозрения плоского экрана компьютера, пользователь взаимодействует с трехмерной средой, созданной компьютером. Для взаимодействия с управляемыми объектами или движения вокруг них, пользователь надевает на себя компьютеризованный дисплей, покрывающий голову, который является проводником для имитации поведения, движения и жестов. Также он надевает специальные перчатки с сенсорами.

Отображения виртуальной реальности достигает иллюзии окружающей среды путем изменений отображений в реальном времени. Пользователь может хватать и двигать виртуальные объекты. Виртуальная реальность доступна в некоторых играх и ограниченных коммерческих приложениях. Однако, в течение десятилетия или около этого, эта технология будет иметь много коммерческих приложений.

Естественный язык.

Естественной формой общения человека с ИС является язык, на котором он говорит. В настоящее время одной из основ­ных проблем искусственного интеллекта является развитие сис­тем понимания естественного (или ограниченного естественного) языка, диалоговых систем человеко-машинного взаимодействия [69, 47, 38, 125, 132, 111]. Языки, с помощью которых пользователь может об­щаться с машиной, можно разделить на три класса: регламенти­рованные, профессионально-ориентированные и естественные [49].

При регламентированном языке система сама выбирает вари­ант диалога и ведет его. Примерами регламентированного языка могут служить «меню» и анкетный язык. Преимущества такого способа общения - простота и надежность. Однако жестко за­планированный и заложенный в память системы сценарий диалога не может предусмотреть все возможные варианты диалога.

Более совершенной формой общения пользователя с системой является общение на ограниченном естественном языке. Лексика здесь ограничена предметной областью, к которой язык отнесен. Эта форма общения дает возможность пользователю задавать вопросы на ограниченном естественном языке, перефразировать, их. Однако она исключает различные формы одного и того же слова и пользователь не может выйти за рамки того словар­ного запаса, который определен для данной системы.

Естественно-языковые (ЕЯ) системы, которые обрабатывают произвольный набор текстов, в настоящее время в законченном виде не существуют. Говоря о ЕЯ системах, подразумевают сис­темы, ориентированные все-таки на определенную предметную об­ласть, обладающие более развитыми, по сравнению с системами профессионально-ориентированными, возможностями восприятия языка и обеспечивающие больший комфорт пользователю.

Исследования и разработки в области теории восприятия есте­ственного языка привели к осознанию следующих положений: вос­приятие ЕЯ - чрезвычайно сложная задача; успешный подход к ее решению можно осуществить только на основе интегральных методов, охватывающих все стороны проблемы (ввод, установле­ние связей между словами, выделение незначительной информации, просеивание поступающих данных и т.д.); известны опреде­ленные методы, которые в принципе применимы к решению по­ставленной задачи; на успешное решение задачи в полном объеме могут оказать влияние достижения в области вычислительной лингвистики и общей лингвистики.

В настоящее время реализуются преимущественно диалоговые интерфейсы ПСИИ, ориентированные на использование в конк­ретных предметных областях и совмещающие различные формы ведения диалога, например, на ограниченном естественном языке или «меню».

⇐ Предыдущая12345

Поделиться:

Популярное:

1. Актуальность. Обоснование проблемы и формулировка темы проекта.
2. Анатомо-хирургическое обоснование операций на мочевом пузыре.
3. Анатомо-хирургическое обоснование пункции, артротомии плечевого сустава.
4. Анатомо-хирургическое обоснование разрезов в лобно-теменно-затылочной области. Особенности распространения гематом, способы гемостаза.
5. В еще большей степени заинтересованы в лоббизме профессиональные чиновники, от деятельности которых зависит не только принятие, но и претворение в жизнь политических решений.
6. Варикоцеле: топографо-анатомическое обоснование развития и методов лечения.
7. Вопрос 5. Организация и контроль выполнения решений.
8. Выбор и обоснование инструментальных средств разработки АИС
9. Выбор и обоснование материалов для изделия
10. Выбор и обоснование метода организации технологического процесса ТО и ТР
11. Выбор и обоснование методики расчета экономической эффективности
12. Выбор и обоснование методов организации технологических процессов ТО и ТР