Инженерия знаний. Виды знаний. База знаний. Экспертная система. Классификация экспертных систем. Средства для разработки

1. Инженерия знаний. Виды знаний. База знаний. Экспертная система. Классификация экспертных систем. Средства для разработки

УФИМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НЕФТЯНОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ
Архитектурно-строительный институт
Инженерия знаний. Виды знаний. База знаний.
Экспертная система. Классификация экспертных
систем. Средства для разработки экспертных
систем. Оболочки экспертных систем.

2.

Инженерия знаний представляет собой совокупность моделей,
методов и технических приемов, нацеленных на создание систем,
которые предназначены для решения проблем с использованием
знаний. Фактически инженерия знаний – это теория, методология и
технология, которые охватывают методы добычи, анализа,
представления и обработки знаний экспертов.
УГНТУ
АСИ

3.

Представление знаний, их обработка и использование, рассматриваемые
применительно к конкретной прикладной области, являются предметом
инженерии знаний.
На высоком уровне, процесс инженерии знаний состоит из двух:
1. Извлечение знаний – преобразование «сырых знаний» в организованные.
2. Внедрение знаний – преобразование организованных знаний в реализованные.
С областью инженерии знаний тесно связано понятие искусственного интеллекта
(ИИ).
Сущностью искусственного интеллекта (ИИ) можно считать научный анализ и
автоматизацию интеллектуальных функций человека. Однако для большинства
проблем общая реальность – трудность их машинного воплощения.
Исследования по ИИ позволили утвердиться во мнении, что подлинно
необходимым для решения проблем являются знания экспертов, т.е. если создать
систему, способную запоминать и использовать знания экспертов, то она найдет
применение в практической деятельности.
УГНТУ
АСИ

4. Виды знаний

а) внеличностные знания, известные всем специалистам в данной предметной
(проблемной) (ППО) области (статьи, книги, журналы, инструкции, архивные
документы, и др);
б) личностные (экспертные) знания, которые являются личным достоянием
специалистов (экспертов) в данной ППО и отражают их индивидуальный
профессиональный опыт;
в) поверхностные знания описывают совокупности причинно-следственных
отношений между отдельными понятиями ППО;
г) глубинные знания, отображающие детальную структуру и глубинную природу
процессов, протекающих в ППО (например, знания физиологов и врачей о
причинах и видах болезней и методах лечения);
д) процедурные знания, "растворенные" в алгоритмах и программных средствах
решения задач, при изменении которых надо изменять программы;
е) декларативные знания, записанные на языке представления знаний,
приближенном к естественному языку и понятном пользователям, которые не
являются специалистами в данной ППО.
УГНТУ
АСИ

5. База знаний

База знаний представляет собой хранилище знаний
о свойствах и закономерностях исследуемой
предметной области, полученных от опытных
специалистов, из публикаций, документов и других
источников информации. Для базы знаний
характерны сравнительно небольшой объем и
большая удельная стоимость информации. Следует
отметить, что в составе современной СИИ могут
быть как базы знаний, так и базы данных.
УГНТУ
АСИ

6. База знаний

Система, основанная на знаниях - система искусственного интеллекта, в
которой предметные знания представлены в явном виде и отделены от
прочих знаний системы
Искусственный интеллект - способность прикладного процесса
обнаруживать свойства, ассоциируемые с разумным поведением
человека.
Искусственный интеллект - раздел информатики, занимающийся
вопросами имитации мышления человека с помощью компьютера.

7. Знания — это хорошо структурированные данные, или данные о данных, или метаданные.

Знания делятся на четыре вида: понятийные, конструктивные, процедурные.
Понятийные или концептуальные знания - это набор понятий из некоторой
области знания, их свойства и взаимосвязи.
Конструктивные знания — знания о структуре объектов, о взаимодействии их
Фактуальные или фактографические знания - это количественные и
качественные характеристики конкретных объектов.
частей.
Процедурные или алгоритмические знания - это уже известные людям методы
решения задач, алгоритмы, программы.

8. Экспертная система

Экспертная система - это программное средство, использующее
экспертные знания для обеспечения высокоэффективного решения
неформализованных задач в узкой предметной области. Основу ЭС
составляет база знаний (БЗ) о предметной области, которая
накапливается в процессе построения и эксплуатации ЭС.
Накопление и организация знаний - важнейшее свойство всех ЭС.
УГНТУ
АСИ

9.

УГНТУ
АСИ

10. К числу основных участников следует отнести саму экспертную систему, экспертов, инженеров знаний, средства построения ЭС:

УГНТУ
АСИ

11. Средства для разработки экспертных систем.

- CLIPS — весьма популярная оболочка для построения экспертных систем (public domain)
- WolframAlpha — база знаний и набор вычислительных алгоритмов, интеллектуальный
«вычислительный движок знаний»
- MYCIN — наиболее известная диагностическая система, которая предназначена для диагностики и
наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных инфекциях.
- HASP/SIAP — интерпретирующая система, которая определяет местоположение и типы судов в Тихом
океане по данным акустических систем слежения.
- Акинатор — интернет-игра. Игрок должен загадать любого персонажа, а Акинатор должен его отгадать,
задавая вопросы. База знаний автоматически пополняется, поэтому программа может отгадать
практически любого известного персонажа.
- IBM Watson — суперкомпьютер фирмы IBM, способный понимать вопросы, сформулированные на
естественном языке, и находить на них ответы в базе данных.
- OpenCyc — мощная динамическая экспертная система с глобальной онтологической моделью и
поддержкой независимых контекстов.
УГНТУ
АСИ

12. Оболочки экспертных систем

Класс программ, которые называются оболочкой
экспертной системы, создавался с целью позволить
непрограммистам
воспользоваться
результатами
работы
программистов, решавших аналогичные проблемы. При
применении этого типа инструментария разработчик ЭС
полностью освобождается от работ по созданию программ и
занимается лишь наполнением базы знаний.
УГНТУ
АСИ

13.

В оболочках экспертных систем существует также проблема с реализацией
механизма обработки неопределенности. Некоторые оболочки уже включают в
себя определенный формальный механизм работы с неопределенностью,
например основанный на использовании коэффициентов уверенности. Однако
большинство, если не все использованные в оболочках экспертных систем
механизмы такого рода, не согласуются с выводами теории вероятностей и
обладают свойствами, которые с трудом поддаются анализу. Конечно,
конкретному методу обработки неопределенности при решении конкретной
задачи в данной предметной области можно дать прагматическое обоснование,
как поступил, например, Шортлифф по отношению к схеме обработки
коэффициентов уверенности в системе MYCIN. Но вряд ли оправданно
распространять этот аппарат на другие области применения, встроив его в
оболочку.
По сравнению с первыми разработками современные оболочки экспертных
систем более гибкие, по крайней мере, в том, что без особого труда могут быть
интегрированы в большинство операционных сред, доступных на рынке
программного обеспечения, и оснащены достаточно развитыми средствами
пользовательского интерфейса.
УГНТУ
АСИ

14.

Спасибо за внимание!
УГНТУ
АСИ