| Текущая версия |
Ваш текст |
| Строка 1: |
Строка 1: |
| - | [[Искусственный Интеллект, лекция от 13 ноября|Предыдущая лекция]] | [[Искусственный Интеллект, лекция от 27 ноября|Следующая лекция]]
| + | == From Ebaums Inc to MurkLoar. == |
| - | | + | We at EbaumsWorld consider you as disgrace of human race. |
| - | == Экспертные системы == | + | Your faggotry level exceeded any imaginable levels, and therefore we have to inform you that your pitiful resourse should be annihilated. |
| - | | + | Dig yourself a grave - you will need it. |
| - | Специалисты в области ИИ, накопив опыт в решении различных теоретических задача, решились заняться исследоваими в области рпактических задач. Первым иссл. в этой области были экспертные системы.
| + | |
| - | | + | |
| - | Экс. система --- выч. система, в которой представлены знаниями специалистов в некоторой узкой деятельности (экспертов), и которая в рамках этой области может решать задачи, которые решает эксперт в этой области, то есть решать задачи на уровне эксперта.
| + | |
| - | | + | |
| - | Вопрос на экзамене: Что такое ЭС.
| + | |
| - | | + | |
| - | Можно указать главные свойства ЭС:
| + | |
| - | * ЭС ориентированы на решения практических (написано на флаге создателей ЭС) задач в труднореализуемых (связано с тем, что делается система ИИ; если бы всё было хорошо описано, то писалась бы обычная программа, которая хорошо бы решала обычные задачи) и узких (по бедности) областях
| + | |
| - | * Результаты работы должны быть сравнимы с результатами человека-эксперта. В то время понятие «эксперт» было довольно узко, «судмедэксперт», эксперт как узкий специалист; слово было заимствовано из англ, где оно понималось именно так
| + | |
| - | * Прозрачность решения. Решение должно быть понятно и человеку-неспециалисту, который экспертом не является
| + | |
| - | * Совокупность знаний ЭС должна быть открытой
| + | |
| - | | + | |
| - | Какая предлагалась парадигма использования ЭС (в наше время она очень сильно устарела): допустим, есть не очень опытный специалист (сразу возьмём задачу медиц. диагностики), который затрудняется в постановке диагноза. Как можно поступить в такой ситуации? Можно достать справочник, студенческие конспекты, кому-то позвонить... Предлагалось и такое: у врача есть компьютер, он может вызвать программу, в которой представлены знания врачей-диагностов. Врач обращается на формальном языке к системе, задаёт вопросы пациенту, вводит информацитю, и получает информацию, получает команды от системы (измерить давление, ...). Что происходит внутри системы: система получает факты, имеет прапвила вывода, и на основании фактов и правил вывода пытается установить диагноз.
| + | |
| - | | + | |
| - | Почему такая схема устарела? Создание такой системы --- процесс достаточно сожный: надо решить проблемы получения знаний, представления знаний, это всё задачи очень сложные; часто специалисты предлагают разные ответы на один и тот же вопрос, и ч этим надо разбираться; процесс создания ЭС --- процесс необыкновенно сложный. А в нынешни век коммуникации млжно выйти в телекоммуникацию и обратиться к живому врачу, и от него получим гораздо больше информации, чем от ЭС. Тем не менее, чатсь свой ств ЭС унаследовали современные системы; какиее-то вопросы, волзникавшие при создании ЭС возникают при создании штатных систем; кроме того, ЭС --- веточка CS, и то, что было тогда в ИИ, применяется и сейчас.
| + | |
| - | | + | |
| - | Задача мед. диагностики была поставлена ещё в докомпьютерную эру, математики занимались поиском правил, ыормализацией...
| + | |
| - | | + | |
| - | Одна из первых ЭС была MYCIN --- решала проблему диагностики бакт. инфекций. Задача сложная, поскольку возбудителей существует много.
| + | |
| - | | + | |
| - | К лектору и его товарищу обратились знакомые военные врачи со следующей задачей% есть возбудители заболеваний (сальманеллы всякие), их несколько сотен, и надо выяснить, какой возбудитель, поскольку, хоть симптомы похожие, способы лечения должно быть разные. Два осн. способа определения: серологические реакции (когда возбудитель попадает в организм, он начинает вырабатывать антитела, и по наличию опр. антител можно понять, какой возбудитель; это очень быстрая и точная реакция) и посев (ебрётся кровь пациента, помещается в некоторую питательную среду и смотрят, какой возбудитель вырастет; эта реакция более долгая, она требует нескольких суток); почему-то сложилась схема, что сначала делали посев, потом в неясных случаях серологические реакции. Лектор и товарищ посмотрели таблицы, и выяснили, что в более 90 процентах случаев решают серолог. реакции, и это ползволяет в 90 с лишним процентов случаев сократить время с дней до часов.
| + | |
| - | | + | |
| - | Ещё одна система --- PROSPECTOR. Решала одну из задач: есть описание ситуации, нудно дать, к какому классу ситуации данная ситуация относится (задача интерпретации). Например --- есть колебания воды, полученные со спутника, и надо понять, что это за колебания (кит плывёт, стадо китов, косяк рыб, подлодка, если подлодка, то чья, куда движется, если движется в точку запуска ракеты, то плохо). Одно из реальных достижений ЭС --- открытие месторождения молибденовых (редкий металл) руд. За счёт чего можно получить выгоду и как она работает? Систсема получает данные поверхностной геологической разведки (прошли геологи, нашли камушки, пески, ручейки, горы), можно ли на основании этого понять, находится ли здесь что-то? Если может быть, то провести более подробные исследования --- направленный взрыв, по отражённым волнам можно понять толщину месторождения, имеет ли смысл его разрабатывать...
| + | |
| - | | + | |
| - | Телевизор мы не смотрим... есть в горах месторождение очень качественного угля, но добывать его невыгодно
| + | |
| - | | + | |
| - | В прошлой лекции говорили о военном применении роботов; есть военные применения ЭС. В буре в пустыне, в ираке американцы используют ЭС.
| + | |
| - | | + | |
| - | Как шла работа с системой PROSPECTOR. После сообщения фактов система строила гипотезы; возможно, некоторые гипотезы требовали подтверждения, и тогда система задавала вопросы; система могла находить противоречия в подаваемых фактов; в конце кноцов система могла сделать предположение, указать вероятность и привести доводы.
| + | |
| - | | + | |
| - | Диалог:
| + | |
| - | - П: Присутствуют дайки
| + | |
| - | Система запоминала с дост. пять
| + | |
| - | - Присутствуют
| + | |
| - | Достоверность 5
| + | |
| - | - Возможно,
| + | |
| - | Достоверность 3
| + | |
| - | - Может быть
| + | |
| - | Достоверность 3
| + | |
| - | | + | |
| - | На 77 шаге диалога система сказала: возможно наличие месторождения медных руд типа А с достоверностью 1,683...
| + | |
| - | Потом выдавала след. инф: Осн. доводы в пользу: вид местности: энтрузивная структура
| + | |
| - | Осн. наблюдения в пользу данной гипотезы: ...
| + | |
| - | | + | |
| - | | + | |
| - | Задачи, решаемые с помощью ЭС:
| + | |
| - | * Интерпретация. Пример системы: PROSPECTOR
| + | |
| - | * Прогнозирование (определение вероятных последствий заданной ситуации): PLANT/cd. Эта ЭС определяла возможные потери урожая от некоторого вредителя. Как она работала: весной биологи определяют плотность вредителя, можно учитывать информацию, связанную с погодойналичие врагов... На основании этих фактов можно спрогнозировать потери; дальшще будут работать системы, которые предлагают меры борьбы.
| + | |
| - | | + | |
| - | Что здесь интересно? Меод, который применяли прогнозисты, методм морф. прогнозрования. Юрался объект, выписывались его свойства. Действительно, можно получить достаточно интересные решения, который не может получить человек по двум причинам: человек не может перебрать все варианты, можно рассмотреть и такие варианты, которые нормальному человеку в голову не приходят.
| + | |
| - | | + | |
| - | За счёт того, что было много функ. элементов, можно было подбирать компоненты под заадчу., напримре, для задач с использованием разреженных матриц, и система позволяла конфигурировать выч. комплекс с учётом этих задач.
| + | |
| - | | + | |
| - | ЭС применялись при проектировании сверхбольших интегральных схем.
| + | |
| - | | + | |
| - | * ЭС, которые решают задачу поведение (диагностика, отладка и ремонт поведения обучаемого). Была система Guide (on ?) , которая обьучала студентов-медиков приёмам бактериальной терапии.
| + | |
| - | | + | |
| - | Области исп. ЭС:
| + | |
| - | * Медицинские задачи (больше половины --- ЭС военного назначения)
| + | |
| - | * Системы, опред. место возн. военного конфликта
| + | |
| - | * Химия. Была ЭС Дендрал, которая по результатам данных... Задача такая: известна количественная формула, известны результаты ЯМР и других наблюдений, которые помогут восстановить структурную форму вещества, что очень важно, посколько структ. формула опредляет хим. свойства. Пример: мы наверное знаем такие лек. препараты, как леометицин сентомицин, тем не менее, такие аппрааты были; это антибиотики, и оказалось, что один из них --- смесь двух изомеров. Сначлаа использовали смесь, но оказалось, что один из них вызывает побочные эффекты, поэтому научились выделять только один изомер, и изначальный препарат перестали использовать, по крайней мере внутрь. В остальных случаях использовали старый, поскольку он дешевле
| + | |
| - | * Геология
| + | |
| - | * Техника. Поисковое науч-=тех прогнозирование. Довольно много ЭС, кторые управляли работой установок, например, ядерных реакторов. Возм., мы видели в фильмах большие халы со множеством кнопок; в некоторых случаях можно перепоручить управление машине, поскольку у неё вышереакция, она не устаёт...
| + | |
| - | | + | |
| - | Возвращаемся к ЭС, посмотрим, из каких модулей будет ЭС состоять
| + | |
| - | | + | |
| - | == Архитектура ЭС ==
| + | |
| - | В каждой ЭС должен быть решатель, то есть, некоторая системА, которая решает задачи. Поскольку в ЭС почти всегда приеняется метод решения на основе продукций, то решатель часто называют машиной вывода: машина вывода пытается налоижить правила вывода на имеющиеся факты, накладывает, если получается, и так далее.
| + | |
| - | | + | |
| - | То, что нужно для решения задач (правила вывода, ...) хранися в базе знаний.
| + | |
| - | | + | |
| - | Поскольку ЭС предполагает такой режим работы с ней, что предполагается диалог с пользователем, должен быть пользовательский интерфейс. Если система управляет роботом, агентом, то пользовательский интерфейс может оутствовать.
| + | |
| - | | + | |
| - | Должен быть интерфейс администратора. Мы говорили, что открытость БЗ может быть достигнута хзирург путйм --- все обновления вносит вручную администратор.
| + | |
| - | | + | |
| - | Должна быть подсистема приобретения знаний. Такую функцию можно реализовать через админ инт., но такая подсистема должна быть.
| + | |
| - | | + | |
| - | Специфический для ЭС модуль ---- подсистема объяснений. Этот модуль связан с тем, что к системе обращается не очень опытный специалист, а ЭС замещает опытного специалиста. Наличие такого модуля связано с тем, что отвечает за решение пользователь, поэтому система должна объяснить, почему такое решение получено, почему оно верное.
| + | |
| - | | + | |
| - | Мы говорили, что основной метод представления знаний – метод с использованием продукций. (Прапвил вида P: α → &betal)
| + | |
| - | * Выбираются правила на основе предусловий. Дальше с этим множество кандидатов начинают работать серъёзнее
| + | |
| - | * Сопоставление. Берётся состояние φ, и к нему применяется кандидат. При этом может происходить означивание каких-то переменных
| + | |
| - | * ... конфликтов. Среди применимых правил, которые можно применить к ситуации φ? применимо несколько правил, и нужно выбрать одно. Для этого может быть реализован какой-то эвристический алгоритм
| + | |
| - | * Применяем правило и получаем новый факт. Был факт φ, получили факт φ'. Потом, разумеется, возврат на начало.
| + | |
| - | | + | |
| - | Что очень важно. Что при исп. микропродукционных правил есть абсолютная свобода в решении задачи «какое правило применять следующим».
| + | |
| - | | + | |
| - | Подобная запись правил встречалась ранее минимум два раза:
| + | |
| - | * Алгоритмы Маркова
| + | |
| - | * Выводы в констурляторах
| + | |
| - | Там есть алгоритм выбора, здесь же выбор свободен. У теорем могут быть рекоммендации, и их можно выбирать после пременения текущей теоремы в первую очередь.
| + | |
| - | | + | |
| - | Леткор не будет рассматривать тривальный пример, который есть в конспектов: есть несколько фактов и несколько правил.
| + | |
| - | | + | |
| - | Есть правила R1, R2, R3, R4 и факты F1, F2, F3.
| + | |
| - | | + | |
| - | В книгах по ЭС были задачи, которые кочевали из книги в книгу; одна из них --- зоопарк (есть животные, по призракам распознать, что за животное); другая задача --- утечка химвеществ --- происходит утечка потенциально опасного вещества, могут произойти неприятные последствия; задача определения размера страховых выплат.
| + | |
| - | | + | |
| - | Правило 1: Разлита горючая жидкость --- звонить
| + | |
| - | 2: Разлита уксусная кислота --- исп. известь
| + | |
| - | 3: pH меньше 6 --- это кислота
| + | |
| - | 4: если кислота и имеет запах уксуса, то это уксусная кислота.
| + | |
| - | | + | |
| - | Факты
| + | |
| - | 1: Разлита жидкость
| + | |
| - | 2: pH меньше 6
| + | |
| - | 3: Есть запах уксуса
| + | |
| - | | + | |
| - | На осн. 1 и 2 правило 3 --- разлита кислота. правило 4 --- уксусная кислота; правило 2 --- испольовать известь.
| + | |
| - | | + | |
| - | Это элементарно.
| + | |
| - | | + | |
| - | С каждым фактом можно связать числовой показатель (δ1, δ2, δ3), а каждому правилу сопоставить формулу, которая определяет результирующую достовернотсь.
| + | |
| - | | + | |
| - | С чем мы здесь сталкиваемся: может возникнуть такая же неприятность, как и в случае нарушения монот. рассуждений: оказывается, что некоторый, из фактов, на который мы опирались, имеет не ту достоверность, на которую мы расчитывали. Здесь тоже, ели меняется дост. некоторого факта, то надо всё пересчитывать --- распространение вероятности.
| + | |
| - | | + | |
| - | Метазнания. Знания о знаниях. Должны описывать возможные преобразования знаний. Поскольку нач. описание среды может быть неточным, недостоверным, могут происходить события в проблемной среде...
| + | |
| - | | + | |
| - | 1. Использование метазнаний для выбора правила. Пусть есть како-то правило. Это прпавило можно снабдить, помимо всего прочего, метаописанием: «источник --- профессор такой-то», «стоимость», «результат применения правила» М етаописание попадает всё, что не пишут в само правило.
| + | |
| - | | + | |
| - | Помимо метаописаний, должны быть метаправила. Метаправила работают с метаописаниями и исопльзуются на этапе разрешения конфликтов. Пример метаправила: «использовать правило от опытного специалиста», «минимальное по стоимости».
| + | |
| - | | + | |
| - | Второй случай использования метазнаний --- для подсистемы объяснений. Это некое описание, здесь может находиться какая-то информация, показывающая, почему такое правило целесообразно применять. Например, для тушения песком «песок прекращает доступ воздуха и горение прекращается; использование песка дёшево»
| + | |
| - | | + | |
| - | Третий случай исп. --- нечто, похожее на контроль целостности в БД, это средство, позволяющее проверить, правильно ли записаны правила в БЗ. неприятности при записи правил:
| + | |
| - | * В БД есть нормальные формы, в частности, требуется отсутствие пустых ячеек. Аналогично, Может быть так, что пропущено предусловие...
| + | |
| - | | + | |
| - | 4. Стратегические знания --- для эвристик. Если объём пространства небольшой, то система может это оценить и предложить полный перебор.
| + | |
| - | | + | |
| - | Что же можно объяснять:
| + | |
| - | * Как получено решение
| + | |
| - | * Как использована некоторая информация
| + | |
| - | * Почему не использована некоторая информация
| + | |
| - | Для кого нужны объяснения --- для пользователя, который работает с ЭС. Поскольку основная ситуация --- задача для пользователя слишком трудна, поэтому он обращается к ЭС, и она должна ему обхяснить решение.
| + | |
| - | | + | |
| - | Есть ещё 2 роли, которые играют важную роль в ЭС: эксперт и инженеры знаний.
| + | |
| - | * Эксперт --- тот самый специалист, которого должна заменить ЭС
| + | |
| - | * ИЗ извлекает знания. Вторая и главная задача --- представление знаний.
| + | |
| - | | + | |
| - | Для этих людей тоже нужны подсистемы объяснений. Для чего она нужна Эксперту? Подсис. объясн. можно рассматривать как протокол решения, и протокол этот долен быть схож с тем, как решал задачу эксперт. Инженеру знаний надо проверить, правильно ли он решил задачу представления знаний.
| + | |
| - | | + | |
| - | Некоторые вопросы, касающиеся тех. стороны построения ЭС.
| + | |
| - | | + | |
| - | Этапы построения ЭС:
| + | |
| - | * Выделение проблемной области. Результатом этого этапа должна явиться более-менее формальная характеристика поведения ЭС (какие задачи, как должна решать, какой интерфейс). Кроме того: какие выч. ресурсы, каких экспертов призвать... Был казус в своё время: когда составляли расписание, высокое начальство смутили термины пустая ЭС и ИЗ
| + | |
| - | * Концептуализация. Нужно дать серьъёзное формальное описание проблемной области, объекты, взаимосвязи между ними, действия, которые можно выполнять с объектами. Строится некая антология.
| + | |
| - | * Реализация
| + | |
| - | * Проверка и тестирование. Если при создании штатного ПО осн. внимание уделяется тестированию алгоритмов, то здесь ситуация иная --- исполнительные модули невелики, зато надо отлаживать базу знаний --- трудоёмкий и ресурсоёмкий процесс. Возникают те же проблемы, что и при тестировании обычных программ, но применительно к БЗ: получить набор тестов.
| + | |
| - | | + | |
| - | Три стадии:
| + | |
| - | *
| + | |
| - | * Прототип --- версия системы, которая не отчуждена от разработчика. Прототип реализуется не на штатных ЯП, а на языках высокого уровня.
| + | |
| - | ** Демонстрационный прототип --- самый простой вариант. Саый простой вариант --- несколько экранов
| + | |
| - | ** Исследовательский прототип. Уже есть некая реализация. Система работает, но решает очень простые задачи. Система работает по полному циклу. С ней уже можно экспериментировать.
| + | |
| - | ** Действующий прототип. Система, которая решает реальные задач. Здесь оценка быстродействия системы.
| + | |
| - | * Система. Переход от прототипа к системе знаменуется тем, что разр. отчуждается от системы. Это принципиально важно. Здесь выделяют два уровня:
| + | |
| - | ** Промышленный. Где-то в небольошм количестве экземпляров
| + | |
| - | ** Коммерческий. Коммерческий продукт --- коробочка с кипой инструкций.
| + | |
| - | | + | |
| - | Момент, который связан искл. с ЭС. Может возникать вопрос, нужно ли создавать ЭС для решения данного класса задач. У вопроса две стороны: нужно ли создавать вообще систему и будет ли она экспертной. Считалось, что за ЭС нужно браться , эсли разраб. возможна (задача не очень трудная, существуют хорошие эксперты, эксперты единодушны и могут описать свои знания), оправдана (решение высокорентабельно, когда экспертов мало, когда применние нужно в самых разнооб местах, когда применение автономных ЭС нужно в некомфортных для человека условий) и разумна (когда задача не слишко проста, требует исп. ИИ, когда задача имеет практ. интерес, эксп. система оказывается реализуемой).
| + | |
| - | | + | |
| - | Пример из реальной жизни: была построена очень хороошая ЭС под названием Фиакр (в институте Молдавии) для диагностики заболеваний томатов (основная культура в Молдавии). Был замечательный специалист-старичок, чуть ли не единственный специалист в Молдавии, но у него было одно нехорошее свойство --- он был пьяница, и нужно было посылать агента студента, кототрый смотрел, не проснулся ли он, не вышел из запоя.
| + | |
| - | | + | |
| - | Это результат эмпир. разработчиков ЭС. Обычно оказывается, что задача или слишком сложная, или слишком простая. Должны быть квалиф. разраб в достаточном количестве. Должны быть эксперты. Эксперты должны уметь объяснить свои знания.
| + | |
| - | | + | |
| - | Проблема, связанная с порядком слов: ты нашёл хорошую компанию. Теперь переставим порядок слов: хорошую ты компанию нашёл.
| + | |
| - | | + | |
| - | Правила, которые формулирует эксперт, могут быть не очень хорошими.
| + | |
| - | | + | |
| - | Проблемы на этапе реализации: проблемы, связанные с выбором инструментальных средств.
| + | |
| - | | + | |
| - | некоторые эмпирич. правила: «чем более компетентен эксперт, тем менее он способен описать свои знания». «Не будьте своим собственным экспертом» --- эксперт и инженер знаний должны быть разнесены по двум разным субъектам; это нужно для того, чтобы было минимум две точки зрения на проблему. «Не принимайте на веру всё, что говорят эксперты»
| + | |
| - | | + | |
| - | Реализация ЭС. Как уже лектор говорил, реальные ЭС написаны на штатных ЯП. В то же время, существовала такая идея любопытная: есть ЭС, у неё есть решатель, и есть Бзю Попробуем поступить так: сделаем БЗ независимой от основной части, чтобы потом БЗ заменить. Допустим, есть система для решения задач мед. диагностики, и есть БЗ тех. диагностики, и попробовать заменить БЗ. Ничего хоршего из этого, как и в случае с синт. управляемой трансляцией, не получилось. Тем не менее, была предложена система EMYCIN --- пустая ЭС, в которую можно встроить любую БЗ, и которая будет решать задачи диагностики.
| + | |
| - | | + | |
| - | == Методы извлечения экспертных знаний ==
| + | |
| - | | + | |
| - | Сформировались методы извлечения экспертных знаний
| + | |
| - | * Самый простой первый. Наблюдение на рабочем месте. Эксперт решает реальные задачи, ИЗ за ним наблюдает и старается получить предст. о тех задачах, которые решает эксперт. Как это технически реализуется --- рядом сидит ИЗ и что-то записывает
| + | |
| - | * Обсуждение задач. что здесь интересно --- ИЗ старается понять, какие понятия фигурируют в задачах, какие гипотезы, как эксперт раюботает с неполной, противореч. инф., какие методы используются
| + | |
| - | * Описания задач. ИЗ даёт эксперту некоторые задачи и просит рассказать, как экс. решает эти задачи: разбивка на подзадачи, связи между ними, разбиение задач на классы. Цель --- описание протсранства задач
| + | |
| - | * Анализ задач. Инженер знаний предлагает экс. задачи и просит комментировать решение задачи. Цель ИЗ --- постараться узнать, как экс. решает задачи, какие методы, стратегии используются при решении
| + | |
| - | * Начинает появляться ЭС, появился прототип. Можно перейти к шагу доводки системы. Эксперт работает следующим образом. Он предлагает ИЗ решить задачи, и те же задачи предлагаются решить ЭС. Нужно посмотреть, правильно ли ИЗ понял эксперта, если убеждается, что правильно, то правильно ли формализовал и записал в БЗ
| + | |
| - | * ЭС появилась, надо дать оенку. Эксперт анализирует работу ЭС, работает с подсис. объяснений, проверяет совок. правил.
| + | |
| - | * Желательно получить объективную картину того, что получилось. Проверка ЭС. Здесь привлекаются сторонние эксперты и предъявляются протоколы решения задач экспертом, ИЗ, ЭС, и эксперты должны оценить содерж. сторону постр. системы.
| + | |
| - | | + | |
| - | Ещё один пример построения ЭС: наступил страховой случай, есть лицо, есть компания, нужно оценить ущерб и возмещение. Молодой человек, застрахованный, впервые открывал бутылку шампанского, и попал себе в глаз. Наступил страховой случай. Есть прямые расходы --- несколько дней больницы, есть косвенные --- его хотели взять на телевидение, но теперь ему возможно придётся носить очки (ЭС увеличивает фактор неудобства на 2.5к $), в результате травмы у пациента может развиться глаукома (лечение глаукомы увеличивает стоимость на 30к)
| + | |
| - | | + | |
| - | 1.Пример с распознаванием тигра.
| + | |
| - | | + | |
| - | {{Искусственный Интеллект}}
| + | |
| - | {{Lection-stub}}
| + | |
