Примеры экспертных систем в технике

Экспертная система DRILLING ADVISOR помогает буровому мастеру при бурении нефтяных скважин решать вопросы, связанные с прихваткой долота. Система диагностирует наиболее вероятные причины прихватки (например, коническая форма скважины, закупорка буровой колонны разбуренной породой) и рекомендует ряд мер для преодоления трудностей и снижения вероятности их повторения (например, подъем и/или опускание буровой колонны). Система основывает свои решения на знании геологической обстановки в месте нахождения скважины и соотношений между наблюдаемыми симптомами и предполагаемыми причинами неполадок. Знания в системе представлены в виде правил, доступ к которым осуществляется механизмом цепочек рассуждений. Система разработана компанией Teknowledge в сотрудничестве с Societe Nationale Elf Aquitaine и доведена до уровня исследовательского прототипа.

Разработанная в Lockeed Palo Alto Research Laboratory экспертная система BDS использует показания аппаратуры для обнаружения неисправных печатных плат, из-за которых могла бы возникнуть неисправность радиосистем. Она основывает свой диагноз на стратегиях эксперта-диагноста и на знаниях о структуре, функциях и причинных связях компонентов радиоэлектронных устройств. Знания в BDS представлены в виде продукций.

Экспертная система CADHELP моделирует эксперта, демонстрирующего работу графических компонент подсистемы автоматизированного проектирования цифровых логических схем. Она объясняет пользователю, как использовать подсистему САПР, генерируя текст объяснения в динамическом режиме исходя из описаний различных режимов работы подсистем САПР. Знания в системе организованы в виде совокупности сотрудничающих подсистем, управляемых программой-администратором. Операционная среда системы, разработанной в университете штата Коннектикут, — UNIX.

Экспертная система CRITTER помогает инженерам-разработчикам интегральных схем анализировать корректность, временные характеристики и быстродействие СБИС. Пользователь вводит электронную схему и характеристики вход-выход, по которым система строит модель ее работы. Система обобщает информацию с оценкой функциональных возможностей схемы, а также информацию по диагностированию и ремонту. Принципиальные схемы представлены в виде фреймов, а остальные знания — в виде формул и исчисления предикатов. Система реализована на языке Лисп. Разработчики — сотрудники Rutgers University.

FOREST локализует и диагностирует неисправности в электронном оборудовании. Знания представлены экспертной составляющей и специфической составляющей, содержащей информацию об использовании принципиальных схем и принципах их отладки. Знания кодируются в виде продукций с коэффициентами уверенности. Экспертная система реализована на языке Пролог в Университете Пенсильвания.

Разработанная в университете г. Ватерлоо экспертная система «Message Trece Analyzer» помогает отлаживать системы, работающие в режиме реального времени, такие, как большие коммутационные устройства сети связи, содержащие сотни процессоров. Система изучает записи последовательности посылок, которыми обменивались процессоры, обнаруживая неправильные, по которым определяет, какой из процессоров неисправен.

Экспертная система «Palladio», разработанная в Станфордском университете, помогает инженерам проектировать и тестировать новые СБИС. Среда проектирования электронных схем включает интерактивные графические редакторы, оперирующие электронными компонентами высокого уровня; редактор правил, помогающий модифицировать функциональные характеристики элементов схемы; моделирующую программу, использующую функциональные характеристики элементов схемы для моделирования ее поведения; механизмы создания и уточнения параметров проекта на различных уровнях общения. Экспертная система реализована на языке, обеспечивающем объектное ориентирование. В ней используются логические механизмы представления знаний.

Экспертная система «Redesign» помогает инженерам перепроектировать цифровые схемы с целью удовлетворения изменившимся требованиям к их функциональным характеристикам. Получив цель, система порождает возможные локальные изменения, которые нужно внести, ранжирует их по трудности реализации, степени удовлетворения поставленной цели и проверяет, какие нежелательные побочные эффекты связаны с этими изменениями. Знания в системе представлены в виде модулей и трактов передачи информации. Система разработана в университете г. Рутжерс.

«Talib» (университет Карнеги-Меллон) автоматически синтезирует топологию интегральных схем. В качестве входной информации система получает описание элементов схемы, которые нужно разместить на кремниевой подложке и их соединения друг с другом, а также топологические и геометрические требования относительно краевой зоны вдоль периметров схемы. По этим спецификациям система создает и уточняет планы размещения элементов и их соединений, а затем реализует их, применяя знания о характеристиках соединений, ограничениях между расположением подсхем. Система использует знания, основанные на правилах. Язык разработки — OPS5 [20].

Экспертная система «Консультант», созданная в Центральном научно-исследовательском институте министерства обороны Российской Федерации, предназначена для организаций, разрабатывающих и закупающих радиоэлектронную аппаратуру. Она служит для проведения экспертизы радиочастотных заявок, квалифицированного заполнения заявки на выделение радиочастоты, получения справок о технической документации и распределении частот между радиослужбами.

Экспертная система по антеннам, описанная в работе А. В. Чечкина «Математическая информатика», охватывает два вида объектов и одну функциональную связь между ними. Один вид объектов — это непосредственно антенны, а другой вид — их электромагнитное поле излучения. Связь между антенной и ее полем излучения определяется законами электродинамики. Информационная область экспертной системы строится из наборов типовых модулей контроля и проектирования. В модулях контроля решаются прямые задачи получения информации о поле излучения по информации об антенне. В модулях проектирования решаются обратные задачи. Диалог с экспертной системой позволяет инженеру-конструктору проводить вычислительный эксперимент, который на определенных стадиях гораздо эффективнее физического эксперимента с реальными дорогостоящими конструкциями и установками. Математической моделью антенны является операторное соотношение где.

d — диаграмма направленности излучения, зависящая от угловых координат;

х — вектор возбуждения антенны;

— оператор излучения антенны.

Система рассматривает задачи проектирования антенн с заданными параметрами, которые представляют собой однокритериальные и многокритериальные оптимизационные задачи на экстремум и решаются методами классической математики [22].

Для реализации экспертной системы необходимо соответствующее представление знаний о исследуемой предметной области.