Systemy ekspertowe i sztuczna inteligencja
dr Agnieszka Nowak – Brzezioska Email: agnieszka.nowak@us.edu.pl
Architektura SE
Pojęcia z dziedziny systemów ekspertowych
• Inżynieria wiedzy - dziedzina sztucznej inteligencji zajmująca się projektowaniem i realizacją systemów ekspertowych.
• Inżynier wiedzy – projektant SE, osoba łącząca wiedzę na temat technik budowy SE z umiejętnością pozyskiwania i formalizacji wiedzy eksperckiej.
• Akwizycja wiedzy – proces pozyskiwania wiedzy niezbędnej do realizacji systemu ekspertowego.
• Na proces składają się: rozpoznanie problemu, wywiady z ekspertem, oraz reprezentacja wiedzy eksperta. Akwizycja kooczy się w momencie zapisania wiedzy eksperta w bazie wiedzy SE.
Zasady tworzenia systemu
ekspertowego
Etapy tworzenia systemu ekspertowego:
• analiza problemu, pod kątem, czy kwalifikuje się on do budowy systemu ekspertowego,
• opracowanie specyfikacji systemu, zdefiniowanie jego zadao i oczekiwanych wyników;
• przejęcie wiedzy od ekspertów i jej opracowanie;
• wybór metody reprezentacji wiedzy oraz
„narzędzi” do budowy systemu;
• organizacja i kodowanie wiedzy (prototyp, pełna wersja);
• weryfikacja i testowanie systemu.
Właściwości systemów ekspertowych:
• Są narzędziem kodyfikacji wiedzy;
• Mają zdolnośd rozwiązywania problemów specjalistycznych, w których dużą rolę odgrywa doświadczenie a wiedza ekspercka jest dobrem rzadkim i kosztownym;
• Zwiększają dostępnośd ekspertyzy;
• Zapewniają możliwośd prowadzenia jednolitej polityki przez centralę firm mających wiele oddziałów;
• Poziom ekspertyzy jest stabilny – jej jakośd nie zależy od warunków zewnętrznych i czasu pracy systemu;
• Jawna reprezentacja wiedzy w postaci zrozumiałej dla użytkownika koocowego;
• Zdolnośd do objaśniania znalezionych przez system rozwiązao;
• Możliwośd przyrostowej budowy i pielęgnacji bazy wiedzy.
System ekspertowy służy do rozwiązywania problemów, które charakteryzują się jedną lub wieloma z następujących cech:
• problem nie da się sformalizowad w postaci liczbowej;
• cele nie dadzą się opisad za pomocą matematycznych funkcji celu;
• nie istnieją formalne algorytmy rozwiązywania problemu;
• dane i wiedza systemu są obarczone
nieznanym błędem lub są one niepełne, niepewne.
Przyczyny tworzenia systemu ekspertowego (uogólnione):
• tylko jeden (lub bardzo niewielu) specjalista posiada niezbędną wiedzę, co grozi jej utratą;
• ekspertyza jest wymagana często lub jest niezbędna w wielu miejscach;
• ekspertyza jest niezbędna w miejscach
niedostępnych dla człowieka lub szkodliwych dla zdrowia.
Wnioskowanie
Typy wnioskowania
• Wnioskowanie w przód (data driven)
• Wnioskowanie wstecz (goal driven)
• Wnioskowanie mieszane
Sterowanie wnioskowaniem
Mechanizm wnioskowanie w przód
Mechanizm wnioskowanie w przód
Idea wnioskowania wstecz
Algorytm wnioskowania wstecz
Mechanizm wnioskowania wstecz dla
hipotezy „v”
Idea wnioskowania mieszanego
Przykład1
Dana jest baza wiedzy :
• R1: Jeżeli„a” i „b” i „c” to „d”
• R2: Jeżeli„a” i „b” to „g”
• R3: Jeżeli„b” i „c” to „e”
• R4: Jeżeli„a” i „c” to „f”
• R5: Jeżeli„e” i „b” i „c” to „f”
Dane sa fakty : „a”, „b”, „c”.
Wyprowadź całą możliwą wiedzę z systemu.
Przykład2
Dana jest baza wiedzy :
• R1: Jeżeli „a” i „b” i „c” to „d”
• R2: Jeżeli „a” i „d” to „g”
• R3: Jeżeli „a” i „f” to „b”
• R4: Jeżeli „b” i „g” to „f”
• R5: Jeżeli„a” i „e” to „f”
• R6: Jeżeli„e” i „f” to „a”
• R7: Jeżeli „a” i „b” to „c” Dane są fakty : „a” i „e”.
Udowodnid hipotezę „g”.
Ćwiczenie 3
• Dana jest baza wiedzy:
• R1: Jeżeli „b” i „d” to „f”
• R2: Jeżeli „a” to „b”
• R3: Jeżeli„e” i „f” to „g”
• R4: Jeżeli „b” i „c” to „e”
• Fakty: „a”, „c” i „d”. Szukane „b”
Ćwiczenie 4
• Dana jest baza wiedzy:
• R1: Jeżeli „j” i „k” to „l”
• R2: Jeżeli „j” to „n”
• R3: Jeżeli „n” i „m” to „o”
• R4: Jeżeli „n” i „l” to „m”
• Fakty: „j”, „k”, „l”, „p”. Szukane „p”.
Ćwiczenie 5
• Dana jest baza wiedzy:
• R1: Jeżeli „j” i „k” to „l”
• R2: Jeżeli „j” to „n”
• R3: Jeżeli „n” i „m” to „o”
• R4: Jeżeli „n” i „l” to „m”
• Fakty: „j”, „k”, „l”, „p”. Szukane „p”.
Ćwiczenie 6
• Dana jest baza wiedzy:
• R1: Jeżeli „l” i „m” to „n”
• R2: Jeżeli „j” to „o”
• R3: Jeżeli „j” i „k” to „m”
• R4: Jeżeli „n” i „o” to „p”
• Fakty: „j”, „k”, „l”. Szukane „p”.
