Информационные технологии в профессиональной деятельности

Скачать 0.88 Mb.

Название	Информационные технологии в профессиональной деятельности
страница	5/5
Тип	Литература

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Литература

1 2 3 4 5

Классификация по степени интеграции с другими программами.

Автономные ЭС работают непосредственно в режиме консультаций с пользователем для специфически «экспертных» задач, для решения которых не требуется привлекать традиционные методы обработки данных (расчёты, моделирование и т.д.).

Гибридные ЭС представляют программный комплекс, агрегирующий стандартные пакеты прикладных программ (например, математическую статистику, линейное программирование или системы управления базами данных) и средства манипулирования знаниями. Это может быть интеллектуальная надстройка над ППП или интегрированная среда для решения сложной задачи с элементами экспертных знаний.

Несмотря на внешнюю привлекательность гибридного подхода, следует отметить, что разработка таких систем являет собой задачу, на порядок более сложную, чем разработка автономной ЭС. Стыковка не просто разных пакетов, а разных методологий (что происходит в гибридных системах) порождает целый комплекс теоретических и практических трудностей.

8.5.1. Инструментальные средства построения экспертных систем

Традиционные языки программирования. В эту группу инструментальных средств входят традиционные языки программирования (С, C++, Basic, Pascal, Fortran и т.д.), ориентированные в основном на численные алгоритмы и слабо подходящие для работы с символьными и логическими данными. Поэтому создание систем искусственного интеллекта на основе этих языков требует большой работы программистов. Однако большим достоинством этих языков является высокая эффективность, связанная с их близостью к традиционной машинной архитектуре. Кроме того, использование традиционных языков программирования позволяет включать интеллектуальные подсистемы (например, интегрированные экспертные системы) в крупные программные комплексы общего назначения. Среди традиционных языков наиболее удобными считаются объектно-ориентированные (Pascal, C++). Это связано с тем, что парадигма объектно-ориентированного программирования тесно связана с фреймовой моделью представления знаний. Кроме того, традиционные языки программирования используются для создания других классов инструментальных средств искусственного интеллекта.

Языки искусственного интеллекта. Это прежде всего Лисп (LISP) и Пролог (Prolog) – наиболее распространённые языки, предназначенные для решения задач искусственного интеллекта. Универсальность этих языков меньшая, нежели традиционных языков, но её потерю языки искусственного интеллекта компенсируют богатыми возможностями по работе с символьными и логическими данными, что крайне важно для задач искусственного интеллекта. На основе языков искусственного интеллекта создаются специализированные компьютеры (например, Лисп-машины), предназначенные для решения задач искусственного интеллекта. Недостаток этих языков – неприменимость для создания гибридных экспертных систем.

Специальный программный инструментарий. В эту группу программных средств искусственного интеллекта входят специальные инструментарии общего назначения. Как правило, это библиотеки и надстройки над языком искусственного интеллекта Лисп: KEE (Knowledge Engineering Environment), FRL (Frame Representation Language), KRL (Knowledge Representation Language), ARTS и другие, позволяющие пользователям работать с заготовками экспертных систем на более высоком уровне, нежели это возможно в обычных языках искусственного интеллекта.

«Оболочки». Под «оболочками» (shells) понимают «пустые» версии существующих экспертных систем, т.е. готовые экспертные системы без базы знаний. Примером такой оболочки может служить EMYCIN (Empty MYCIN – пустой MYCIN), которая представляет собой незаполненную экспертную систему MYCIN. Достоинство оболочек в том, что они вообще не требуют работы программистов для создания готовой экспертной системы. Требуется только специалисты в предметной области для заполнения базы знаний. Однако если некоторая предметная область плохо укладывается в модель, используемую в некоторой оболочке, заполнить базу знаний в этом случае весьма не просто.

8.5.2. Технология разработки экспертных систем

Процесс разработки промышленной экспертной системы, опираясь на традиционные технологии, можно разделить на шесть более или менее независимых этапов, практически не зависимых от предметной области.

ЭТАП 1: Выбор подходящей проблемы

Этот этап включает деятельность, предшествующую решению начать разрабатывать конкретную ЭС. Он включает:

· определение проблемной области и задачи;

· нахождение эксперта, желающего сотрудничать при решении проблемы, и назначение
коллектива разработчиков;

· определение предварительного подхода к решению проблемы;

· анализ расходов и прибыли от разработки;

· подготовку подробного плана разработки.

ЭТАП 2: Разработка прототипной системы

Прототипная система является усечённой версией экспертной системы, спроектированной для проверки правильности кодирования фактов, связей и стратегий рассуждения эксперта. Она также даёт возможность инженеру по знаниям привлечь эксперта к активному участию в разработке экспертной системы и, следовательно, к принятию им обязательства приложить все усилия для создания системы в полном объёме.

Объём прототипа – несколько десятков правил, фреймов или примеров. Выделяют шесть стадий разработки прототипа. Приведём краткую характеристику каждой из стадий, хотя эта схема представляет грубое приближение к сложному итеративному процессу.

1. Идентификация проблемы – знакомство и обучение коллектива разработчиков, а также создание
неформальной формулировки проблемы, при этом уточняется задача, планируется ход разработки
прототипа экспертной системы, определяются:

· необходимые ресурсы (время, люди, ЭВМ и т.д.);

· источники знаний (книги, дополнительные эксперты, методики);

· имеющиеся аналогичные экспертные системы;

· цели (распространение опыта, автоматизация рутинных действий и др.);

· классы решаемых задач и т.д.

Извлечение знаний – получение инженером по знаниям наиболее полного представления о предметной области и способах принятия решения в ней. При этом происходит перенос компетентности экспертов на инженеров по знаниям с использованием различных методов.
Структурирование или концептуализация 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 (такое описание называется полем знаний). Выявляется структура полученных знаний о предметной области, т.е. определяются:

· терминология;

· список основных понятий и их атрибутов;

· отношения между понятиями;

· структура входной и выходной информаций;

· стратегия принятия решений;

· ограничения стратегий и т.д.
Множество отношений представляет собой связи между объектами. При помощи этих отношений

инженер по знаниям фиксирует концептуальное устройство предметной области, иерархию понятий, свойства и структуру объектов. Разработка концептуальной структуры имеет самостоятельное значение, не зависимое от конечной цели – разработки экспертных систем. Эта структура может служить для целей обучения, повышения квалификации, для прогнозирования, объяснения, реструктурирования и т.п.

Функциональная структура отражает модель рассуждений и принятия решений, которой пользуется эксперт при решении задачи. Обычно функциональная структура представляется в виде каузальных

отношений (cause) и может быть позднее формализована в виде коротких правил «если – то», или в виде семантических сетей.

Сформировав поле знаний в виде концептуальной и функциональной структур, инженер по знаниям вместе с программистом подыскивают подходящий язык представления знаний, который, с одной стороны, позволит выразить все особенности знаний предметной области без искажения структуры поля знаний, а с другой, – будет иметь эффективную программную реализацию в виде транслятора или «оболочки».

Формализация знаний – разработка базы знаний на языке, который, с одной стороны, соответствует структуре поля знаний, а с другой – позволяет реализовать прототип системы на следующей стадии программной реализации. Строится формализованное представление концепций предметной области на основе выбранного языка представления знаний (ЯПЗ).
Реализация – разработка программного комплекса, демонстрирующего жизнеспособность подхода в целом. Чаще всего первый прототип отбрасывается на этапе реализации действующей ЭС. Создаётся прототип экспертной системы, включающий базу знаний и остальные блоки.
Тестирование – выявление ошибок в подходе и реализации прототипа и выработка рекомендаций по доводке системы до промышленного варианта. Оценивается и проверяется работа программ прототипа с целью приведения в соответствие с реальными запросами пользователей. Прототип проверяется на:

· удобство и адекватность интерфейсов ввода-вывода (характер вопросов в диалоге, связность
выводимого текста результата и др.);

· эффективность стратегии управления (порядок перебора, использование нечёткого вывода и др.);

· качество проверочных примеров;

· корректность базы знаний (полнота и непротиворечивость правил).

ЭТАП 3: Развитие прототипа до промышленной ЭС

При неудовлетворительном функционировании прототипа эксперт и инженер по знаниям имеют возможность оценить, что именно будет включено в разработку окончательного варианта системы.

Если первоначально выбранные объекты или свойства оказываются неподходящими, их необходимо изменить. Можно сделать оценку общего числа эвристических правил, необходимых для создания окончательного варианта экспертной системы. Иногда при разработке промышленной системы выделяют дополнительные этапы для перехода: демонстрационный прототип – исследовательский прототип – действующий прототип – промышленная система.

Однако чаще реализуется плавный переход от демонстрационного прототипа к промышленной системе, при этом, если программный инструментарий выбран удачно, необязательна перепись другими программными средствами (табл. 7.1). Основное на третьем этапе заключается в добавлении большого числа дополнительных эвристик. Эти эвристики обычно увеличивают глубину системы, обеспечивая большее число правил для трудноуловимых аспектов отдельных случаев. В то же время эксперт и инженер по знаниям могут расширить охват системы, включая правила, управляющие дополнительными подзадачами или дополнительными аспектами экспертной задачи (метазнания).

Таблица 7.1. Переход от прототипа к промышленной экспертной системе

Демонстрационный прототип ЭС	Система решает часть задач, демонстрируя жизнеспособность подхода (несколько десятков правил или понятий)
Исследовательский прототип ЭС	Система решает большинство задач, но не устойчива в работе и не полностью проверена (несколько сотен правил или понятий)
Действующий прототип ЭС	Система надёжно решает все задачи на реальных примерах, но для сложной задачи требует много времени и памяти
Промышленная система	Система обеспечивает высокое качество решений при минимизации требуемого времени и памяти; переписывается с использованием более эффективных средств представления знаний
Коммерческая система	Промышленная система, пригодная к продаже, т.е. хорошо документирована и снабжена сервисом

После установления основной структуры ЭС инженер по знаниям приступает к разработке и адаптации интерфейсов, с помощью которых система будет общаться с пользователем и экспертом. Необходимо обратить особое внимание на языковые возможности интерфейсов, их простоту и удобство для управления работой ЭС. Система должна обеспечивать пользователю возможность лёгким и естественным образом спрашивать непонятное, приостанавливать работу и т.д. В частности, могут оказаться полезными графические представления.

На этом этапе разработки большинство экспертов узнают достаточно о вводе правил и могут сами вводить в систему новые правила. Таким образом начинается процесс, во время которого инженер по знаниям передаёт право собственности и контроля за системой эксперту для уточнения, детальной разработки и обслуживания.

ЭТАП 4: Оценка системы

После завершения этапа разработки промышленной экспертной системы необходимо провести её тестирование в отношении критериев эффективности. К тестированию широко привлекаются другие эксперты с целью апробирования работоспособности системы на различных примерах. Экспертные системы оцениваются главным образом для того, чтобы проверить точность работы программы и её полезность. Оценку можно проводить, исходя из различных критериев, которые сгруппируем следующим образом:

· критерии пользователей (понятность и «прозрачность» работы системы, удобство интерфейсов и др.);

· критерии приглашённых экспертов (оценка советов-решений, предлагаемых системой, сравнение её с собственными решениями, оценка подсистемы объяснений и др.);

· критерии коллектива разработчиков (эффективность реализации, производительность, время отклика, дизайн, широта охвата предметной области, непротиворечивость БЗ, количество тупиковых ситуаций, когда система не может принять решение, анализ чувствительности программы к незначительным изменениям в представлении знаний, весовых коэффициентах, применяемых в механизмах логического вывода, данных и т.п.).

ЭТАП 5: Стыковка системы

На этом этапе осуществляется стыковка экспертной системы с другими программными средствами в среде, в которой она будет работать, и обучение людей, которых она будет обслуживать. Иногда это означает внесение существенных изменений. Такое изменение требует непременного вмешательства инженера по знаниям или какого-либо другого специалиста, который сможет модифицировать систему. Под стыковкой подразумевается также разработка связей между экспертной системой и средой, в которой она действует.

Когда экспертная система уже готова, инженер по знаниям должен убедиться в том, что эксперты, пользователи и персонал знают, как эксплуатировать и обслуживать её. После передачи им своего опыта в области информационной технологии инженер по знаниям может полностью предоставить её в распоряжение пользователей.

Для подтверждения полезности системы важно предоставить каждому из пользователей возможность поставить перед ЭС реальные задачи, а затем проследить, как она выполняет эти задачи. Чтобы система была одобрена, необходимо представить её как помощника, освобождающего пользователей от обременительных задач, а не как средство их замещения.

Стыковка включает обеспечение связи ЭС с существующими базами данных и другими системами на предприятии, а также улучшение системных факторов, зависящих от времени, чтобы можно было обеспечить её более эффективную работу и улучшить характеристики её технических средств, если система работает в необычной среде (например, связь с измерительными устройствами).

ЭТАП 6: Поддержка системы

При перекодировании системы на язык, подобный Си, повышается её быстродействие и увеличивается переносимость, однако гибкость при этом уменьшается. Это приемлемо лишь в том случае, если система сохраняет все знания проблемной области, и это знание не будет изменяться в ближайшем будущем. Однако, если экспертная система создана именно из-за того, что проблемная область изменяется, то необходимо поддерживать систему в инструментальной среде разработки.

Контрольная работа

Номер варианта контрольной работы совпадает с последней цифрой номера вашей зачетной книжки.

Что такое информационная технология?
Определите цель информационной технологии.
Информационный продукт.
Основные свойства информационных технологий.
Основные особенности ИТ.
Автоматизированная информационная технология.
Основные принципы АИТ.
Технологические операции информационных технологий.
Инструментарий ИТ.
Уровни рассмотрения ИТ.
Техническое обеспечение АИТ.
Общесистемное программное обеспечение АИТ.
Матобеспечение АИТ.
Методическое обеспечение АИТ.
Платформа АИТ.
Аппаратные средства в обеспечении АИТ.
Основные используемые типы компьютеров в АИТ.
Операционные системы в АИТ.
Управление процессами обработки информации
Управление данными.
Основные информационные процессы ИТ.
Сбор информации в ИС.
Обмен информацией.
Накопление и хранение информации.
Обработка информации.
Структура технологического процесса базовой ИТ.
Предметные информационные технологии.
Обеспечивающие ИТ.
Функциональные ИТ.
Распределенная функциональная ИТ.
Объектно-ориентированные ИТ.
Стандарты пользовательского интерфейса.
ISO 9241-12-98
ISO 9241-14-97
ISO 9241-16-98
ISO/IES 10741-1995
ISO/IES 12581-1999
ISO 9241-10-1996
ISO/IES 13407-1999
ГОСТ Р ИСО/МЭК 12119-2000
ГОСТ Р ИСО/МЭК 9126-93
Проектирование диалоговых режимов.
Графический интерфейс пользователя.
Унифицированные действия диалога.
Продукционная модель представления знаний.
Семантическая сеть.
Фреймы.
Формальные логические модели.
Приобретение знаний.
Извлечение знаний.
Формирование знаний.
Интерпретация данных.
Диагностика.
Мониторинг.
Проектирование.
Прогнозирование.
Планирование.
Обучение.
Статические экспертные системы.
Квазидинамические и динамические ЭС.
Традиционные языки программирования ЭС.
Языки искусственного интеллекта.
Специальный программный инструментарий.
«Оболочки».
Этапы разработки ЭС.
Выбор проблемы.
Разработка прототипной системы.
Развитие прототипа до промышленной ЭС..
Оценка системы.
Стыковка системы.
Поддержка системы.

ЛИТЕРАТУРА
1.Советов, Б.Я. Информационные технологии : учебник для вузов / Б.Я. Советов, В.В. Цехановский. – 3-е изд., стер. – М. : Высшая школа, 2006. – 263 с.

2.Попов, В.Б. Основы информационных и телекоммуникационных технологий. Сетевые информационные технологии : учебное пособие / В.Б. Попов. – М. : Финансы и статистика, 2005. – 224 с.

3.Информационные технологии управления: Учеб. пособие / Под ред. Г.А. Тито-ренко. – М.: ЮНИТИ-ДАНА, 2002. – 280 с.

4.Майстренко, Н.В. Мультимедийные технологии : учебное пособие / Н.В. Майстренко, А.В. Майстренко. – Тамбов : Изд-во Тамб. гос. техн. ун-та, 2008. – Ч. 1. – 80 с.

5. Гайдамакин, Н.А. Автоматизированные информационные системы, базы и банки данных. Вводный курс: Учеб. пособие. / Н.А. Гайдамакин. – М.: Гелиос АРВ, 2002. – 368 с.

1 2 3 4 5

	Учебно-методический комплекс по дисциплине сд. 08 Информационные... Учебно-методический комплекс по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» составлен в соответствии с...		1 общие положения 3 Характеристика профессиональной деятельности бакалавра по направлению 09. 03. 02 Информационные системы и технологии 4
	1. Информационные технологии в профессиональной деятельности Электроника, радиотехника и системы связи по специальностям среднего профессионального образования		«информационные технологии в профессиональной деятельности: учебно-методический комплекс» Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение чистопольский сельскохозяйственный техникум
	Информационные технологии в профессиональной деятельности Учебно-методическое пособие по выполнению практических работ для студентов по специальности «Земельно-имущественные отношения»		К сдаче экзамена по дисциплине «информационные технологии в профессиональной... Основные понятия и определения дисциплины. Краткая история развития информационных технологий
	Гбпоу кк «Крымский технический колледж» Методическая разработка учебного занятия «Компьютерная безопасность»по дисциплине ен. 02 Информационные технологии в профессиональной...		Лекции по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной деятельности» Информация – это совокупность разнообразных данных, сведений, сообщений, знаний, умений и опыта, необходимых кому-либо
	Программа подготовки Сборник практических заданий и самостоятельных работ: дидактический материал по дисциплине «Информационные технологии в профессиональной...		Учебное пособие (Курс лекций) по учебной дисциплине «Информационные... Демьянов А. В. преподаватель фгбоу впо «Брянская государственная сельскохозяйственная академия» Мичуринского филиала
	«Информационные технологии в профессиональной деятельности» Радиоаппаратостроение, 11. 02. 02 Техническое обслуживаниеи ремонт радиоэлектронной техники (по отраслям), 11. 02. 04 Радиотехнические...		Умк для проведения занятий по дисциплине «Информационные технологии... На заседании цикловой комиссии «Естественнонаучных и социально-экономических дисциплин»
	Рабочая программа Наименование уд (ПМ) ен. 01 Информационные технологии... Государственное профессиональное образовательное автономное учреждение Амурской области		Морозова М. А. Информационные технологии в социально-культурном сервисе и туризме. Оргтехника Информационные технологии, используемые в гостиничном комплексе «Континент»
	Методические рекомендации для выполнения самостоятельной работы Томск, 2015 Учебное пособие предназначено для студентов средних специальных учебных заведений при выполнении внеаудиторной самостоятельной работы...		Учебно-методический комплекс дисциплины «Информационные технологии... Учебно-методический комплекс составлен в соответствии с требованиями федерального государственного образовательного стандарта высшего...

Информационные технологии в профессиональной деятельности

Похожие: