Kas yra ekspertinė sistema — apibrėžimas, veikimas ir pavyzdžiai
Sužinokite, kas yra ekspertinė sistema — apibrėžimas, veikimas ir pavyzdžiai. Kaip DI taisyklių rinkinys imituoja žmogaus ekspertą sprendimams ir automatiniam samprotavimui.
Ekspertų sistema – tai kompiuteryje veikianti programa, kuri, panašiai kaip žmogus ekspertas, kaupia ir taiko žinias apie konkrečią sritį. Žmonės gali užduoti ekspertinei sistemai klausimą; sistema pasinaudos iš anksto sukauptu taisyklių rinkiniu arba kita žinių forma ir pateiks sprendimą arba rekomendaciją. Šis automatinio samprotavimo metodas priklauso kompiuterių mokslo sričiai, vadinamai dirbtiniu intelektu.
Kas sudaro ekspertinę sistemą?
Tipinė ekspertinė sistema susideda iš kelių pagrindinių komponentų:
- Žinių bazė – talpina faktus, taisykles, heuristikas bei kitas žinias apie nagrinėjamą sritį. Žinios gali būti pateiktos kaip „jei–tada“ taisyklės, rėmai (frames) arba semantiniai tinklai.
- Išvedimo variklis (inference engine) – atlieka loginius sprendimus, taikydamas žinias į vartotojo pateiktą problemą. Gali naudoti forward chaining (iš priežasčių į pasekmes) arba backward chaining (nuo tikslo prie priežasčių).
- Vartotojo sąsaja – leidžia vartotojui užduoti klausimus, pateikti duomenis ir gauti paaiškinimus ar rekomendacijas.
- Paaiškinimo modulis – daugelyje sistemų yra funkcija, leidžianti paaiškinti, kodėl priimtas toks sprendimas (pvz., kokios taisyklės buvo taikytos).
- Žinių įgijimo įrankiai – priemonės ekspertų žinioms surinkti, formuoti ir atnaujinti žinių bazę.
Kaip tai veikia — paprastas darbo pavyzdys
Vartotojas pateikia sistemai informaciją arba užduoda klausimą. Išvedimo variklis analizuoja pateiktus duomenis ir, remdamasis žinių baze, taiko taisykles, kad surastų sprendimą. Rezultatas pateikiamas vartotojui kartu su paaiškinimu, kokiais principais ar taisyklėmis remtasi. Pvz., medicinos ekspertinė sistema gali, gavusi simptomus, nurodyti tikėtiną diagnozę ir pasiūlyti tolimesnius tyrimus.
Pavyzdžiai ir panaudojimo sritys
- Medicina: diagnostika ir gydymo rekomendacijos (pvz., istorinis pavyzdys – MYCIN).
- Inžinerija: gedimų diagnozė, procesų valdymas.
- Finansai: kreditingumo vertinimas, investicijų analizė.
- Teisė: teisinių situacijų analizė ir dokumentų šablonai.
- Žemės ūkis: pasėlių priežiūros ir ligų nustatymo sistemos.
- IT ir tinklų administravimas: problemų diagnostika ir sprendimų pasiūlymas administruojant tinklą.
Privalumai ir trūkumai
Privalumai:
- Nuoseklumas: sistema taiko tuos pačius sprendimo kriterijus, todėl sprendimai būna nuoseklūs.
- Greitis ir prieinamumas: ekspertinės žinios gali būti prieinamos 24/7 ir greitai panaudojamos.
- Paaiškinamumas: daug sistemų gali atsekti, kodėl priimtas sprendimas.
Trūkumai:
- Žinių „įkrovos“ problema: sunku ir laiko reikalaujanti surinkti aukštos kokybės žinias iš žmonių ekspertų.
- „Brittleness“ (trapumas): sistema blogai pasirodo už savo žinių ribų arba su netipinėmis situacijomis.
- Priežiūra: žinių bazė reikalauja nuolatinio atnaujinimo ir korekcijų.
- Aplinkybių neapibrėžtumas: tradicinės taisyklinės sistemos sunkiai tvarkosi su netikrumu ir neaiškumais be papildomų metodų (pvz., tikimybinio samprotavimo).
Žinių reprezentacija ir išvedimo metodai
Žinioms pateikti naudojami įvairūs metodai: taisyklės (if–then), rėmai, semantiniai tinklai, loginės išraiškos. Išvedimo variklis gali dirbti naudojant pirmapradę ar atvirkštinę grandinę (forward/backward chaining), loginius sprendimus arba tikimybinį samprotavimą (Bayeso tinklai ir pan.).
Modernios kryptys ir hibridiniai sprendimai
Šiuolaikinės ekspertinės sistemos dažnai kombinuoja tradicines taisykles su mašininio mokymosi metodais: ML modeliai gali padėti automatiškai išgauti taisykles ar pasiūlyti sprendimus, o ekspertinė dalis — pateikti paaiškinimus ir užtikrinti patikimumą. Taip pat daug dėmesio skiriama sistemų integracijai su duomenų bazėmis, debesų paslaugomis ir vartotojo sąsajomis.
Vartotojų prieiga ir vaidmenys
Skirtingos žmonių grupės gali turėti skirtingą prieigą prie ekspertinės sistemos: tinklo administratorius arba asmuo, valdantis kompiuterių tinklą, gali reikalauti gilesnių diagnostikos įrankių nei biuro darbuotojas ar sekretorė, kuriems svarbu paprasta sąsaja ir aiškios rekomendacijos. Sistemos dažnai turi vartotojų vaidmenų valdymą (administratorius, ekspertas, galutinis vartotojas) ir skirtingas sąsajas pagal poreikį.
Kaip kuriamos ekspertinės sistemos?
Kūrimas apima ekspertų žinių rinkimą, žinių formalizavimą, sistemos prototipo sukūrimą (dažnai naudojant ekspertų sistemos „lukštą“ arba shell), testavimą realiomis situacijomis ir nuolatinį atnaujinimą. Svarbu glaudus bendradarbiavimas su srities ekspertais ir nuolatinis sistemos tikrinimas bei tobulinimas.
Apibendrinant: ekspertinė sistema – tai įrankis, leidžiantis užfiksuoti ir taikyti specializuotas žinias automatiškai. Tinkamai sukurta ir prižiūrima, ji gali pagerinti sprendimų priėmimą, padidinti prieinamumą prie ekspertinių žinių ir suteikti aiškius paaiškinimus, tačiau reikalauja dėmesio žinių rinkimui, atnaujinimui ir sprendimų ribų supratimui.
Kaip veikia ekspertinės sistemos
Ekspertinės sistemos yra sudarytos iš
- Faktų, taisyklių ir principų rinkinys
- Duomenų rinkinys, kuris išsprendžiamas pasitelkiant jo kompetenciją
- Vartotojo sąsaja
Kai jiems užduodamas klausimas, jie filtruoja duomenis pagal nustatytas taisykles. Jie gali pateikti rezultatą arba užduoti papildomą klausimą.
Ekspertinių sistemų kategorijos
- Atvejų ekspertinėse sistemose yra keletas atvejų; kiekvienu atveju aprašoma problema ir jos sprendimas konkrečiu atveju. Dabartinė problema kuo tiksliau priderinama prie atvejo. Tada rastas atvejo sprendimas taikomas dabartinei problemai. Pagrindinė tokių sistemų problema - apibrėžti, kaip atvejai susiję vienas su kitu arba yra panašūs. Pavyzdys, kur gali būti naudojama tokia sistema, yra pacientas: Šiam pacientui pasireiškia tam tikras skaičius simptomų, ir ekspertinė sistema galėtų nustatyti paciento diagnozę.
- Taisyklėmis grindžiamos sistemos nesiremia atvejais; vietoj to yra tam tikros taisyklės. Jos išreiškiamos forma IF A THEN B. Daugumoje sistemų taisykles turi rašyti žmonės ekspertai.
- Trečiasis metodas - sprendimų medžių pagrindu sukurtos sistemos. Tokios sistemos gali mokytis arba plėsti savo žinių bazę naudodamos indukcinius samprotavimus. Kai atliekama klasifikacija, sistema naudoja kelią per medį. Pabaigoje ji pasiekia lapą, kuris nurodo problemos sprendimo klasę. Kiekvienas medžio išsišakojimas grindžiamas tikrinamu požymiu. Nuo požymio reikšmės priklauso, kaip toliau tęsti kelią. Idealiu atveju geri rezultatai gaunami naudojant mažus medžius. Problema - rasti gerų atributų, kuriais būtų grindžiami sprendimai.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra ekspertinė sistema?
A: Ekspertinė sistema - tai programa, veikianti kompiuteryje ir turinti žinių apie dalyką, panašių į žmogaus eksperto žinias.
K: Kaip ekspertinė sistema atsako į klausimus?
A: Ekspertų sistema naudoja iš anksto nustatytų taisyklių rinkinį, kad įvertintų ir atsakytų į jai pateiktus klausimus.
K: Kokiai kompiuterių mokslo sričiai priklauso automatinio samprotavimo metodas, kuriuo pasižymi ekspertinės sistemos?
A: Ekspertinių sistemų automatinio samprotavimo metodas priklauso dirbtinio intelekto sričiai.
K: Koks yra ekspertinės sistemos vaidmuo?
A: Ekspertų sistemos vaidmuo - apdoroti klausimus ir pateikti atsakymus naudojant savo žinių bazę.
K: Kas gali naudotis ekspertine sistema?
A. Ekspertų sistema gali naudotis įvairios žmonių grupės, atsižvelgiant į jų poreikius. Pavyzdžiui, žmonės, kurie valdo kompiuterių tinklus, ir biuro darbuotojai ar sekretorės gali turėti skirtingą prieigą prie ekspertinės sistemos.
K: Kuo skiriasi žmogus ekspertas nuo ekspertinės sistemos?
A: Žmogus ekspertas turi įgimtą supratimą ir suvokia sudėtingas sąvokas, o ekspertinės sistemos žinios grindžiamos taisyklėmis, apibrėžtomis jos programavimo metu.
K: Kaip atnaujinama ekspertinės sistemos žinių bazė?
A.: Ekspertų sistemos žinių bazė atnaujinama prireikus įtraukiant naujas taisykles ir informaciją. Šie atnaujinimai gali būti atliekami dėl naujų mokslinių tyrimų arba pokyčių žinių srityje, kurią nagrinėja ekspertinė sistema.
Ieškoti