Этапы разработки экспертных систем

В коллектив разработчиков ЭС входят как минимум четыре человека:

• · эксперт;
• · инженер по знаниям;
• · программист;
• · пользователь.

Возглавляет коллектив инженер по знаниям, это ключевая фигура при разработке систем, основанных на знаниях.

Экспертная система может полностью взять на себя функции, выполнение которых обычно требует опыта человека эксперта или играть роль ассистента для человека принимающего решение.

Процесс разработки ЭС можно разделить на следующие этапы:

• 1. Выбор проблемы.
• 2. Разработка прототипа ЭС.
• 3. Доработка до промышленной ЭС.
• 4. Оценка ЭС.
• 5. Стыковка ЭС.
• 6. Поддержка ЭС.
• 1. Выбор подходящей проблемы. На этом этапе:
  • · определяется проблемная область;
  • · подбираются специалисты-эксперты;
  • · подбирается коллектив разработчиков;
  • · определяется предварительный подход к решению проблемы;
  • · готовится подробный план разработки.
• 2. Разработка прототипа ЭС. Прототипная система является сокращенной версией ЭС, спроектированной для проверки правильности представления фактов, связей и стратегий рассуждения эксперта. Объем прототипа — несколько десятков правил, фреймов или примеров.

Разработка прототипа ЭС делится на шесть стадий:

• · идентификация проблемы
• · извлечение знаний
• · концептуализация (структурирование) знаний
• · формализация
• · реализация прототипа
• · тестирование.

Идентификация проблемы — знакомство и обучение членов коллектива разработчиков, а также создание неформальной формулировки проблемы. На этом этапе уточняется задача, планируется ход разработки прототипа ЭС, определяются:

• o ресурсы (время, люди и т. д.);
• o источники знаний (книги, дополнительные эксперты);
• o имеющиеся аналогичные ЭС;
• o классы решаемых задач и т. д.

Извлечение знаний — получение инженером по знаниям наиболее полного из возможных представлений о предметной области и способах принятия решения в ней. Для извлечения знаний инженер использует различные методы: анализ текстов, диалоги, лекции, дискуссии, интервью, наблюдение и др.

Концептуализация (или структурирование) знаний — разработка неформального описания знаний о предметной области в виде графа, таблицы, диаграммы или текста, которое отражает основные концепции и взаимосвязи между понятиями предметной области. На этом этапе определяются: терминология, список основных понятий и их атрибутов, отношения между понятиями, структура входной и выходной информации, стратегия принятия решений и т. д.

Формализация знаний — это разработка базы знаний на языке представления знаний. На этом этапе используются: логические методы, продукционные модели, семантические модели, фреймы, объектно-ориентированные языки.

Реализация прототипа — разработка программного комплекса, демонстрирующего жизнеспособность подхода в целом. На этом этапе создается прототип ЭС (включающий базу знаний, остальные программные модули) при помощи: языков программирования (традиционных, специализированных), инструментальных средств разработки ЭС, «пустых» оболочек ЭС.

Тестирование — процесс выявления ошибок в подходе и реализации прототипа. Прототип проверяется на: удобство и адекватность интерфейса ввода/вывода, качество проверочных примеров, полнота и непротиворечивость правил в базе знаний.

3. Развитие прототипа до промышленной ЭС Основная работа на этом этапе заключается в расширении базы знаний (добавление правил, фреймов, узлов семантической сети или других элементов знаний). После установления основной структуры знаний ЭС инженер по знаниям приступает к разработке и адаптации интерфейсов, с помощью которых система будет общаться с пользователем и экспертом. Система должна предоставлять пользователю возможность уточнять непонятные моменты, приостанавливать работу и т. д.

4. Оценка системы Оценка системы необходима для того, чтобы проверить точность работы программы и ее полезность.

Оценка проводится по следующим критериям:

• · критерии пользователя (понятность работы системы, удобство интерфейсов и т. д.)
• · критерии приглашенных экспертов (оценка советов-решений, предлагаемые системой, оценка подсистемы объяснений и т. д.)
• · критерии коллектива разработчиков (эффективность реализации, производительность, непротиворечивость базы знаний, количество тупиковых ситуаций и т. д.)
• 5. Стыковка системы

На этапе стыковки системы осуществляется соединение ЭС с другими программными средствами в среде, в которой она будет работать, и обучение людей, которых она будет обслуживать. Для подтверждения полезности системы важно предоставить каждому из пользователей возможность поставить перед ЭС реальные задачи и проследить, как она их выполняет. Стыковка включает обеспечение связи ЭС с существующими базами данных и другими системами на предприятии.

6. Поддержка системы Готовые системы для повышения ее быстродействия и увеличения переносимости можно перекодировать на другой язык (например, С), но при этом уменьшится ее гибкость. Это можно производить с системами, которые разработаны для проблемных областей, где знания не изменяются. Если же проблемная область, для которой создана система, изменяется, то ее необходимо поддерживать в той инструментальной среде, где она создавалась.