Информационные технологии

1.Интернет. Системы адресации. Протоколы передачи данных

2.Архитектура экспертных систем. Этапы разработки. Классификация

Назначение экспертных систем

3.Описание практического задания

1.Интернет. Системы адресации. Протоколы передачи данных

Интернет — открытая мировая коммуникационная структура, состоящая из взаимосвязанных компьютерных сетей, обеспечивающая доступ к удаленной информации и обмен ею между компьютерами.

Более формально это зафиксировано в определении Federal Networking Council USA от 24.10.1995: «Интернет — глобальная информационная система, части которой логически взаимосвязаны друг с другом посредством уникального адресного пространства, основанного на протоколе IP или его последующих расширениях, способная поддерживать связь с использованием комплекса протоколов TCP/IP, их последующих расширений или других IP-совместимых протоколов и которая обеспечивает, использует или делает доступным (публично или частным образом) коммуникационный сервис высокого уровня» .

Интернет предоставляет доступ практически ко всем информационным ресурсам мира.

Помимо электронной почты в Интернете можно общаться напрямую. Есть два основных способа общения в режиме реального времени. Во-первых, это можно сделать с помощью программы Ай-си-кью (ICQ). Другой вариант — просто зайти на любой чат-сервер.

Интернет открыл новые возможности для ведения бизнеса. Например, мировой оборот электронного шопинга (покупок) в режиме реального времени в Интернете в 2000 г. составил сотни миллиардов долларов, причем купить можно практически все. Есть компании, основной бизнес которых размещен в Интернете, например информационные, рекламные, туристические сетевые агентства, виртуальные магазины, сетевые банки. Специфическим видом бизнеса является разработка Web-страниц.

Прообраз Интернета возник в 1960;х годах, когда министерство обороны США в целях содействия коллективной работе ученых и исследователей из территориально удаленных районов предоставило им возможность подключаться к одним и тем же компьютерам и иметь доступ к общим файлам. Для этого требовалось объединить все компьютеры в одну сеть, превратить их в единую систему.

В 1990 г. швейцарский физик Тим Бернерс Ли создал систему с единственным графическим интерфейсом, через который удаленный пользователь в диалоговом режиме мог обращаться к различным базам данных. Это почти сразу же стало использоваться для создания глобальной компьютерной сети.

Были придуманы способы поиска нужной информации по ключевым словам через систему ссылок, гиперсвязей. Обеспечен доступ к другим ресурсам Интернета, в частности к электронной почте и конференциям.

Для путешествия по Всемирной паутине требуется программа-обозреватель. Существуют два наиболее распространенных обозревателя: Microsoft Internet Explorer и Netscape Navigator.

Доступ в Интернет и сервис обеспечивается провайдерами.

При выборе провайдера желательно учитывать следующие факторы:

опыт на рынке провайдерских услуг;

загруженность входных телефонных линий в часы пик и качество этих линий;

наличие льготных и бесплатных часов в течение суток;

уровень сервиса.

Системы адресации — закодированное обозначение пункта отправления либо назначения данных; идентификация объекта (например, объекта сети).

Строится по так называемой доменной системе адресации. Это означает, что адрес пользователя сети состоит из двух частей: идентификатора пользователя и названия домена с разделительным символом @ («собака»): (user)@(domain).

Как название домена, так и идентификатор пользователя могут делиться на сегменты, разделяемые точкой. В адресе допустимы латинские буквы, цифры и некоторые другие символы.

Адрес субъекта либо объекта определяется числом, кодом, фразой. В список объектов входят регистры, области памяти, внешние устройства, каналы, процессы, системы, сети. Объекты — получатели данных принято именовать адресатами. Часто адрес связывают с именем объекта.

В сети используются три вида адресов.

Глобальный адрес указывает, что блок данных, сообщение либо сигнал предназначены всем объектам. При использовании глобальных адресов в сети осуществляется широковещание.

Групповой адрес определяет множество объектов, которым предназначен блок данных.

Уникальный адрес выделяет только один объект сети. В зависимости от ситуации, складывающейся в сети, осуществляется модификация адресов. Ее суть состоит в изменении адресов объектов сети.

Адрес является одним из важнейших реквизитов.

Протоколы определяют способы передачи данных в сети, руководствуясь стандартизированными форматами, обнаруживают и исправляют ошибки.

TCP гарантирует, что каждый посланный байт дойдет до получателя без потерь. IP присваивает локальные IP-адреса физическим сетевым адресам, обеспечивая тем самым адресное пространство, с которым работают маршрутизаторы. В семейство TCP / IP входят и протокол Telnet, который позволяет удаленным терминалам подключаться к удаленным узлам (компьютерам), система доменной адресации DNS, дающая возможность пользователям адресоваться к узлам сети по символьному доменному имени вместо цифрового IP-адреса, протокол передачи файлов FTP, который определяет механизм хранения и передачи файлов, а также протокол передачи гипертекста HTTP

2.Архитектура экспертных систем. Этапы разработки. Классификация. Назначение экспертных систем

В начале восьмидесятых годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название «экспертные системы» (ЭС). Цель исследований по ЭС состоит в разработке программ, которые при решении задач, трудных для эксперта-человека, получают результаты, не уступающие по качеству и эффективности решениям, получаемым экспертом. Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также термин «инженерия знаний», введенный Е. Фейгенбаумом как «привнесение принципов и инструментария исследований из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов» .

Программные средства (ПС), базирующиеся на технологии экспертных систем, или инженерии знаний (в дальнейшем будем использовать их как синонимы), получили значительное распространение в мире. Важность экспертных систем состоит в следующем:

технология экспертных систем существенно расширяет круг практически значимых задач, решаемых на компьютерах, решение которых приносит значительный экономический эффект;

технология ЭС является важнейшим средством в решении глобальных проблем традиционного программирования: длительность и, следовательно, высокая стоимость разработки сложных приложений;

высокая стоимость сопровождения сложных систем, которая часто в несколько раз превосходит стоимость их разработки; низкий уровень повторной используемости программ и т. п.;

объединение технологии ЭС с технологией традиционного программирования добавляет новые качества к программным продуктам за счет: обеспечения динамичной модификации приложений пользователем, а не программистом; большей «прозрачности» приложения (например, знания хранятся на ограниченном ЕЯ, что не требует комментариев к знаниям, упрощает обучение и сопровождение); лучшей графики; интерфейса и взаимодействия.

По мнению ведущих специалистов, в недалекой перспективе ЭС найдут следующее применение:

ЭС будут играть ведущую роль во всех фазах проектирования, разработки, производства, распределения, продажи, поддержки и оказания услуг;

технология ЭС, получившая коммерческое распространение, обеспечит революционный прорыв в интеграции приложений из готовых интеллектуально-взаимодействующих модулей.

ЭС предназначены для так называемых неформализованных задач, т. е. ЭС не отвергают и не заменяют традиционного подхода к разработке программ, ориентированного на решение формализованных задач.

Неформализованные задачи обычно обладают следующими особенностями:

ошибочностью, неоднозначностью, неполнотой и противоречивостью исходных данных;

ошибочностью, неоднозначностью, неполнотой и противоречивостью знаний о проблемной области и решаемой задаче;

большой размерностью пространства решения, т. е. перебор при поиске решения весьма велик;

динамически изменяющимися данными и знаниями.

Следует подчеркнуть, что неформализованные задачи представляют большой и очень важный класс задач. Многие специалисты считают, что эти задачи являются наиболее массовым классом задач, решаемых ЭВМ.

Экспертные системы и системы искусственного интеллекта отличаются от систем обработки данных тем, что в них в основном используются символьный (а не числовой) способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решения (а не исполнение известного алгоритма).

Экспертные системы применяются для решения только трудных практических (не игрушечных) задач. По качеству и эффективности решения экспертные системы не уступают решениям эксперта-человека. Решения экспертных систем обладают " прозрачностью" , т. е. могут быть объяснены пользователю на качественном уровне. Это качество экспертных систем обеспечивается их способностью рассуждать о своих знаниях и умозаключениях. Экспертные системы способны пополнять свои знания в ходе взаимодействия с экспертом. Необходимо отметить, что в настоящее время технология экспертных систем используется для решения различных типов задач (интерпретация, предсказание, диагностика, планирование, конструирование, контроль, отладка, инструктаж, управление) в самых разнообразных проблемных областях, таких, как финансы, нефтяная и газовая промышленность, энергетика, транспорт, фармацевтическое производство, космос, металлургия, горное дело, химия, образование, целлюлозно-бумажная промышленность, телекоммуникации и связь и др.

Этапы разработки экспертных систем Разработка ЭС имеет существенные отличия от разработки обычного программного продукта. Опыт создания ЭС показал, что использование при их разработке методологии, принятой в традиционном программировании, либо чрезмерно затягивает процесс создания ЭС, либо вообще приводит к отрицательному результату.

Использовать ЭС следует только тогда, когда разработка ЭС возможна, оправдана и методы инженерии знаний соответствуют решаемой задаче. Чтобы разработка ЭС была возможной для данного приложения, необходимо одновременное выполнение по крайней мере следующих требований:

существуют эксперты в данной области, которые решают задачу значительно лучше, чем начинающие специалисты;

эксперты сходятся в оценке предлагаемого решения, иначе нельзя будет оценить качество разработанной ЭС;

эксперты способны вербализовать (выразить на естественном языке) и объяснить используемые ими методы, в противном случае трудно рассчитывать на то, что знания экспертов будут «извлечены» и вложены в ЭС;

решение задачи требует только рассуждений, а не действий;

задача не должна быть слишком трудной (т.е. ее решение должно занимать у эксперта несколько часов или дней, а не недель);

задача хотя и не должна быть выражена в формальном виде, но все же должна относиться к достаточно «понятной» и структурированной области, т. е. должны быть выделены основные понятия, отношения и известные (хотя бы эксперту) способы получения решения задачи;

решение задачи не должно в значительной степени использовать «здравый смысл» (т.е. широкий спектр общих сведений о мире и о способе его функционирования, которые знает и умеет использовать любой нормальный человек), так как подобные знания пока не удается (в достаточном количестве) вложить в системы искусственного интеллекта.

Использование ЭС в данном приложении может быть возможно, но не оправдано. Применение ЭС может быть оправдано одним из следующих факторов:

решение задачи принесет значительный эффект, например экономический;

использование человека-эксперта невозможно либо из-за недостаточного количества экспертов, либо из-за необходимости выполнять экспертизу одновременно в различных местах;

использование ЭС целесообразно в тех случаях, когда при передаче информации эксперту происходит недопустимая потеря времени или информации;

использование ЭС целесообразно при необходимости решать задачу в окружении, враждебном для человека.

Приложение соответствует методам ЭС, если решаемая задача обладает совокупностью следующих характеристик:

задача может быть естественным образом решена посредством манипуляции с символами (т.е. с помощью символических рассуждений), а не манипуляций с числами, как принято в математических методах и в традиционном программировании;

задача должна иметь эвристическую, а не алгоритмическую природу, т. е. ее решение должно требовать применения эвристических правил. Задачи, которые могут быть гарантированно решены (с соблюдением заданных ограничений) с помощью некоторых формальных процедур, не подходят для применения ЭС;

задача должна быть достаточно сложна, чтобы оправдать затраты на разработку ЭС. Однако она не должна быть чрезмерно сложной (решение занимает у эксперта часы, а не недели), чтобы ЭС могла ее решать;

задача должна быть достаточно узкой, чтобы решаться методами ЭС, и практически значимой.

При разработке ЭС, как правило, используется концепция «быстрого прототипа». Суть этой концепции состоит в том, что разработчики не пытаются сразу построить конечный продукт. На начальном этапе они создают прототип (прототипы) ЭС. Прототипы должны удовлетворять двум противоречивым требованиям: с одной стороны, они должны решать типичные задачи конкретного приложения, а с другой — время и трудоемкость их разработки должны быть весьма незначительны, чтобы можно было максимально запараллелить процесс накопления и отладки знаний (осуществляемый экспертом) с процессом выбора (разработки) программных средств (осуществляемым инженером по знаниям и программистом). Для удовлетворения указанным требованиям, как правило, при создании прототипа используются разнообразные средства, ускоряющие процесс проектирования.

Прототип должен продемонстрировать пригодность методов инженерии знаний для данного приложения. В случае успеха эксперт с помощью инженера по знаниям расширяет знания прототипа о проблемной области. При неудаче может потребоваться разработка нового прототипа или разработчики могут прийти к выводу о непригодности методов ЭС для данного приложения. По мере увеличения знаний прототип может достигнуть такого состояния, когда он успешно решает все задачи данного приложения. Преобразование прототипа ЭС в конечный продукт обычно приводит к перепрограммированию ЭС на языках низкого уровня, обеспечивающих как увеличение быстродействия ЭС, так и уменьшение требуемой памяти. Трудоемкость и время создания ЭС в значительной степени зависят от типа используемого инструментария.

3.Описание практического задания

Задание 5 «База данных» Сотрудники Схема данных

Объект базы данных Таблица «Воинское звание»

Таблица «Сотрудники»

Таблица «Подразделение»

Таблица «Ученое звание»

Запросы Конструктор «Командировка»

1.Словарь прикладной интернетики / Нехаев С. А., Кривошеин Н. В., Андреев И. Л., Яскевич Я. С. [Электронный ресурс]

2.Большой экономический словарь / Под ред. А. Н. Азрилияна.-5-е изд., доп. и перераб.-М., 2002

3.Управление организацией: Энцикл. слов.-М., 2001

4.Популярная экономическая энциклопедия / Гл. ред. А. Д. Некипелов.-М., 2001

5.Российский торгово-экономический словарь / Под ред. С. Н. Бабурина.-М., 2005