Факультет информационных технологий утверждаю

Скачать 2.07 Mb.

Название	Факультет информационных технологий утверждаю
страница	6/16
Тип	Программа

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Программа

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16

Прототипы для описания начальной и целевой ситуаций

Напомним, что прототипы (или шаблоны) ситуаций представляют собой множества фактов, описывающих значения свойств объектов ПО и отношений между ними. Все множество фактов разделим на следующие группы:

описывающие начальную (или проблемную) ситуацию;
описывающие целевую ситуацию;
производные, т.е., не задаваемые пользователем или вычисляемые в процессе вывода; эти факты не включаются в проблемную или целевую ситуации.

Для рассматриваемой задачи это следующие группы фактов.

Факты, описывающие начальную (проблемную) ситуацию:

Ящик_1.координаты,
Бананы_1.координаты,
Обезьяна_1.координаты,
На (Обезьяна_1, Ящик_1).

Факторы, описывающие целевую ситуацию:

Держит (Обезьяна_1,Бананы_1).

Производные факторы, исключаемые из описания проблемной и целевой ситуаций:

Под (Ящик_1, Бананы_1),
Подвешены_под (Бананы_1, Потолок_1),
Рядом (Обезьяна_1, Ящик_1).

Стратегии управления правилами

Для начала рекомендуется устанавливать стратегию управления правилами-действиями, состоящую из следующей последовательности процедур:

P = {Еще не использованные, Длиннейшее предусловие, Выбрать первое правило}

В дальнейшем, в зависимости от результатов тестирования, начальную стратегию можно будет менять при необходимости. В качестве способа управления вспомогательными правилами выберем срабатывание на каждом новом цикле, т.к. значение отношений «Рядом» и «Под» должно обновляться синхронно с изменением значений свойства «координаты».
Исследование базы знаний экспертной системы на полноту и адекватность

Полнота базы знаний подразумевает полноту покрытия всего множества возможных ситуаций множеством решений. Если существуют ситуации, для которых экспертная система не может выработать рекомендации, то база знаний не полна.

Адекватность базы знаний подразумевает логическое соответствие вырабатываемых рекомендаций анализируемой ситуации.

Исследование осуществляется путем задания различных начальных состояний и логического вывода решений.

Чтобы проверить полноту, необходимо разделить все множество допустимых начальных ситуаций на классы и провести логический вывод для представителей из каждого класса. Если логический вывод прерывается по причине невозможности применения правил к начальной или промежуточной ситуации, то база знаний не полна либо неверно настроена стратегия управления правилами.

Чтобы проверить адекватность, также необходимо провести логический вывод для представителей из каждого класса ситуаций и изучить полученный отчет о результатах вывода на предмет его соответствия логике моделируемого процесса.

При обнаружении неполноты или неадекватности следует доработать базу знаний или попытаться применить другие стратегии управления правилами.

В нашем примере выделяются следующие классы допустимых начальных ситуаций:

обезьяна не рядом с ящиком (в произвольной точке комнаты), ящик не под бананами (также в произвольной точке комнаты);
обезьяна не рядом с ящиком, ящик под бананами;
обезьяна на ящике, ящик не под бананами;
обезьяна рядом с ящиком, ящик под бананами;
обезьяна на ящике, ящик под бананами.

В качестве примера в Приложении 1 приведен отчет о результате логического вывода для первого класса ситуаций.
5 Замечания к методике построения модели предметной области экспертных систем
Замечание 1. Если внимательно посмотреть на содержание концептуальных структур действий примера (Достать (О, Б), Подойти (О, Я), Передвинуть (О, Я), Залезть (О, Я)) и ПОМ в целом, легко заметить, что:

действия имеют четко выраженную фреймовую структуру: имя фрейма – это имя действия, слоты – это свойство «координата» и отношения;
в качестве слотов фреймов действий фигурируют также условия их активизации, т.е. левые части соответствующих правил-продукций и результаты действий (правые части тех же продукций;
объекты, субъекты и компоненты действий представлены в виде протофреймов, слотами которых являются свойства и отношения, в которые данный объект может вступать;
пространство решений представляется в виде семантической сети иерархического типа с отношением «часть-целое».

Таким образом, в целом ПОМ представляется в виде гибридной модели, сочетающей в себе: семантическую сеть (СС) как каркас всего понятийного пространства; фреймы, являющиеся вершинами СС; правила-продукции, левые и правые части которых являются слотами протофреймов. Т.е. ПОМ является семантико-фреймо-продукционной моделью предметной области задачи.

Замечание 2. Очевидно, что логический вывод решений может осуществляться на основе ПОМ по правилам вывода, соответственно, на СС и фреймах. Однако инструментальная программная система такого типа является очень сложной, и мы пока не смогли ее сделать своими силами, хотя и намерены это осуществить в ближайшем будущем. Подходящую инструментальную ЭС со стороны мы пока тоже не имеем. В этой связи используется инструментальная ЭС «Решатель проблем» для проектирования и реализации прикладных ЭС, разработанная нами ранее. С помощью специальной утилиты «Решатель проблем» переводит ПОМ в базу знаний продукционного типа, на основе которой и осуществляется логический вывод решений в соответствии с логикой вывода на правилах.

Замечание 3. В рамках курсов «Модели представления знаний в информационных системах» и «Интеллектуальные информационные системы» проводится лабораторный практикум (16 часов) по тематике проектирования прикладных ЭС, выполняемый на основе инструментальных систем «Помощник эксперта», «Решатель проблем» и приведенной выше методики проектирования моделей ПО. Примеры тематики предметных областей приведены в приложении.
Приложение. Тематика интерактивной работы №4
Каждый студент выбирает или придумывает сам среду принятия решений для построения ее модели в разных типах моделей представления знаний. Когда среда принятия решений выбирается самостоятельно, студент обязательно должен согласовать тему с преподавателем. При возникновении затруднений можно взять тему из предлагаемых вариантов.

В качестве заданий на проект могут фигурировать:

процессы (или их фрагменты) различных видов деятельности, в том числе технологические;
проблемные ситуации, возникающие в процессе выполнения какой-либо деятельности, требующие своего разрешения;
задачи осуществления выбора одной или нескольких из множества допустимых альтернатив с учетом нескольких критериев.

Первый тип тем характеризуется тем, что в моделируемом процессе можно выделить ряд действий, которые должны быть выполнены в определенной последовательности. Задача состоит в том, чтобы построить модель описания пространства состояний всех необходимых действий, в котором система будет самостоятельно выстраивать пути достижения требуемых целевых состояний.

Второй тип тем предполагает наличие проблемной ситуации и возможность выделения множества альтернативных выходов (действий) из данной проблемы. Модель такой ПО должна содержать описание этих действий и критерии предпочтения альтернатив в зависимости от исходных начальных состояний. В качестве основных видов деятельности для выделения проблемных ситуаций предлагаются муниципальное управление и сфера малого предпринимательства.

В темах третьего типа моделируется принятие решений о выполнении одного действия (или о его невыполнении) на заданном множестве альтернативных вариантов выбора.

Приводимые ниже примеры тем в большинстве своем были предложены студентами.
Примеры тем – процессов

Диагностика кассового аппарата;
Регистрация патента;
Ремонт комнаты;
Поиск обрыва в сети;
Установка системы сигнализации для защиты здания (или еще чего-либо);
Сборка компьютера;
Приготовление борща;
Сборка дома из деталей детского конструктора;
Установка машины – сервера;
Замена велосипедной камеры;
Сдача экзамена на вождение автомобиля;
Прием заявки на обслуживание абонента;
Парковка автомобиля;
Экспедирование груза;
Диагностика состояния и заправка картриджа;
Ремонт копировального аппарата;
Диагностика и ремонт принтера;
Процесс электросварки;
Диагностика неисправностей холодильника;
Заправка бензобака автомобиля;
Установка машины в гараж;
Сертификация товара;
Долив бутылок в автоматизированном комплексе;
Диагностика неисправностей блока питания ПК;
Управление лифтом;
Обслуживание абонента в библиотеке;
Сортировка поездов на ж\д станции;
Разграничение прав пользователей сети;
Диагностика вируса в ПК;
Управление освещением дома;
Посадка цветка;
Мойка автомобиля;
Диагностика травмы;
Пересадка цветка;
Диспетчерское сопровождение самолета;
Игра «Крестики-нолики»;
Игра «Морской бой»;
Модернизация ПК;
Игра в бильярд (ситуации из 3–4-х шаров);
Установка связи между абонентами и станцией;
Диагностика ОС;
Обновление библиотеки из Интернета;
Поиск информации в Интернете по запросу;
Поиск свободного места на складе;
Уход за домашним цветком;
Распределение пакетов в ЛВС;
Управление автомобилем при приближении к перекрестку;
Управление движением на Т-образном перекрестке.
Чрезвычайная ситуация в районе (городе);
Сопровождение заказа менеджером;
Управление ЛВС.

Примеры тем – проблемных ситуаций при управлении городом или предприятием

• Управление городом:

нехватка учителей в школах;
нехватка жилья для населения;
молодежная наркомания;
загромождение улиц парковкой автомобилей;
низкий уровень доходов у населения;
плохое качество продуктов на рынках;
повышенная криминогенность;
много праздношатающейся молодежи;
плохое качество работы ЖКХ;
плохое экологическое состояние;
грязные улицы;
недостаточное количество услуг населению (по видам);
очень маленький бюджет;
высокая безработица; и т.п.

• Управление предприятием

низкая покупаемость продукции фирмы;
сокращение прибыли фирмы;
плохие отношения с налоговой инспекцией;
мало клиентов на фирме;
недовольство поставщиком товаров;
нет заказов на оргтехнику;
плохая трудовая дисциплина на фирме;
не работает сетевое окружение;
недостаточная реклама товара;
не запускается программа;
необходимость привлечения персонала на работу;
появилась сильная конкуренция;
плохое качество связи в сети; и т.п.

Примеры тем – выбор альтернативы

Выбор двигателя для автомобиля;
Выбор подарка на день рождения;
Выбор и покупка телевизора;
Выбор варианта соединения линии связи;
Подбор комплектации ПК под заданные условия;
Выбор фирмы для поставки оборудования;
Выбор мебельного гарнитура;
Выбор маршрута движения от дома до института;
Выбор программного обеспечения для Web-сервера;
Подбор программного обеспечения для АСУТП;
Покупка автомашины;
Закупка ВТ;
Подбор тура для клиента;
Выбор работы;
Выбор и покупка квартиры;
Выбор ассортимента товара в магазин;
Подбор кандидата на вакансию;
Выбор проекта ЛВС;
Выбор направления предпринимательской деятельности;
Выбор Интернет-провайдера;
Выбор дачного дома;
Выбор игрушки для ребенка;
Выбор аппарата сотовой связи;
Выбор и покупка монитора;
Подбор варианта ПК;
Выбор резины для автомобиля; и т.п.
Выбор и покупка мобильного телефона;
Выбор варианта соединения линии связи;
Подбор комплектации ПК под заданные условия;
Выбор фирмы для поставки оборудования;
Выбор и покупка автомобиля;
Выбор топологии ЛВС;
Выбор Интернет-провайдера.

Литература по теме

Аверкин А.Н., Батыршин И.З., Блишун А.Ф. и др. Нечеткие множества в моделях управления и искусственного интеллекта / Под ред. Д.А. Поспелова. – М.: Наука, 1986.
Аверкин А.Н., Головина Е.Ю. Нечеткая семиотическая система управления // Интеллектуальное управление: новые интеллектуальные технологии в задачах управления. – М.: Наука, Физматлит, 1999. – С. 141–145.
Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы. – М.: Финансы и статистика, 2004. – 423 с.
Баринов В.А, Болотова Л.С, Волкова В.Н и др. Теория систем и системный анализ в управлении организациями: справочник, – под ред. В.Н. Волковой, и А.А. Емельянова. – М.: Финансы и статистика, 2006. – 844 с.
Болотова Л.С. Модели представления знаний в системах искусственного интеллекта: Учебное пособие. Часть 1. Теоретические основы искусственного интеллекта и формальные модели. – М.: РГУИТП, 2007. – 142 с.
Болотова Л.С. Молодые ученые и молодая наука в 70-е гг. Аксель Иванович Берг / Под ред. Фета Я.И. – М.: Наука, 2007. С. 191–201.
Болотова Л.С., Смольянинов А.А. Неформальные модели представления знаний в системах искусственного интеллекта: Учебное пособие. – М.: МИРЭА, 1999 – 99 с.
Болотова Л.С., Смирнов С.С., Смольянинова В.А. Системы искусственного интеллекта. Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов. – М.: РГУИТП, 2007. – 35 с.
Болотова Л.С., Смольянинова В.А., Смирнов С.С. Теоретические основы концептуального проектирования модели предметной области в корпоративных информационных системах // Межвузовский сборник научных трудов «Теоретические вопросы вычислительной техники и программного обеспечения». – М.: МИРЭА, 2006. – С. 125–132.
Гаврилова Т.А. Логико-лингвистическое управление как введение в управление знаниями // Новости искусственного интеллекта. – 2002. – №6. – С. 36–40.
Гаврилова Т.А., Хорошевский В.Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. – СПб.: Питер, 2000 – 382 с.
Гусев Д.А. Логика. М.: Айрис Пресс, 2004. – 270 с.
Заде Л. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений: Пер. с англ. – М.: Мир, 1976.
Информатика: Энциклопедический словарь для начинающих / под ред. Поспелова Д.А. – 560 с.
Клыков Ю.И. Ситуационное управление большими системами – М.: Энергия, 1974 – 135 с.
Колесников А.В. Гибридные интеллектуальные системы. – СПб.: СПбГТУ, 2001. – 709 с.
Люгер Д.Ф. Искусственный интеллект. Стратегии и методы решения сложных проблем. – М.: Вильямс, 2005.– 863 с.
Микони С.В. Модели и базы знаний. – СПб.: ПГУПС, 2000. – 154 с.
Нильсон Н. Искусственный интеллект. – М.: Мир, 1973.
Осипов Г.С. От ситуационного управления к прикладной семиотике // Новости искусственного интеллекта. – 2002. – №6.– С. 3–7.
Осипов Г.С. Приобретение знаний интеллектуальными системами. – М.: Наука, 1997.
Осуга С. Обработка знаний. – М., 1989. – 293 с.
Попов Э.В. Экспертные системы. – М.: Наука, 1987.
Поспелов Д.А. Логико-лингвистические модели в системах управления – М.: Энергоатомиздат, 1981.
Поспелов Д.А. Моделирование рассуждений. Опыт анализа мыслительных актов. – М.: Радио и связь, 1989.
Поспелов Д.А. Ситуационное управление. Теория и практика. – М.: Наука, 1986. – 284 с.
Представление и использование знаний / Под ред. Х. Уэно, М. Исудзука. – М.: Мир, 1989. – 220 с.
Приобретение знаний / Под ред. С. Осуги, Ю. Саэки. – М.: Мир, 1990. – 304 с.
Рассел С., Норвиг П. Искусственный интеллект. Современный подход. – М.: Вильямс, 2006. – 1407 с.
Смольянинова В.А., Болотова Л.С. Методика системного анализа задачи в процессе проектирования систем поддержки принятия решений и в обучении принципам их разработки // Сборник трудов 4-ой научно-практической конференции «Современные информационные технологии в управлении и образовании. Новые возможности и перспективы использования в рамках реализации программы «Электронная Россия». – М., 2003. С. 173–178.

Интерактивное занятие № 5.

Разработка экспертной системы на языке Пролог по заданной предметной области

Цель работы.

Целью работы является изучение принципов построения и организации экспертных систем, базирующихся на логике и правилах.

1 Задание. Реализовать экспертную систему по заданной предметной области в соответствии с номером задания в Таблице 2. При этом количество описываемых объектов должно быть не менее 12, а характеризующих их атрибутов — не менее .8. Рассмотреть реализацию экспертной системы как базирующуюся на логике и как базирующуюся на правилах.
Таблица 2. Предметная область для экспертной системы

Вариант	Предметная область
1, 5, 21, 29	Микропроцессоры
2, 6, 22, 28	Мобильные устройства
3, 10, 23, 30	Операционные системы
4, 11, 24, 31	Языки программирования
7, 12, 19	Компьютерные игры
8, 15, 20	Компьютерные вирусы
9, 16, 25	Компьютерные сети
13, 17, 26	Алгоритмы сортировки
14, 18, 27	Алгоритмы поиска

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 16

	Факультет информационных технологий, математики и физики Телефон: (4217) 59-14-48 (приёмная комиссия), 59-14-92 (центр профориентации и трудоустройства)		Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Перспективы использования информационных технологий при исследовании проблем гражданского права 14
	Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Факультет Бизнес-Информатики Кафедра инноваций и бизнеса в сфере информационных технологий		Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Факультет бизнес-информатики Кафедра инноваций и бизнеса в сфере информационных технологий
	План Вступление Охрана труда в кабинете информационных технологий... Охрана труда в кабинете информационных технологий – довольно важная часть учебного процесса. Нарушение действующих норм охраны труда...		Утверждаю Утверждаю Директор Департамента цифрового развития и информационных... Директор Департамента цифрового развития и информационных технологий Министерства здравоохранения Российской Федерации
	Применение информационных технологий в ювенальной юстиции Выпускная... Специальность: 12. 00. 09 – уголовный процесс, криминалистика; оперативно-розыскная деятельность		Ооо "Ромашка" Отдел информационных технологий Протокол валидации компьютеризированной системы Обеспечивает эксплуатацию информационной системы подразделение информационных технологий
	Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"... Разработка предметно-ориентированного языка описания структуры и содержания электронных документов		1. теоретические основы применения новых информационных технологий в управлении 5 Основные тенденции и проблемы в области разработки и применения информационных технологий 7
	«Изучение стандарта „Методы и средства обеспечения безопасности.... Санкт-петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики		Автоматизированные системы обработки информации», «Электронные вычислительные... «Искусственный интеллект», «Программное обеспечение информационных технологий»
	Новых информационных технологий «ланит» утверждаю генеральный директор Аварийные ситуации и рекомендации по обеспечению надежности функционирования системы 63		Факультет бизнес-информатики Кафедра информационных технологий в... Постановка задачи, выбор методов реализации и описание технического задания. 14
	Новых информационных технологий «ланит» утверждаю генеральный директор Настройка взаимодействия Портала с Единой системой идентификации и аутентификации (есиа) 50		Пояснительная записка к профессиональному стандарту «Менеджер продуктов... ...

Факультет информационных технологий утверждаю

Похожие: