Анатомия экспертной системы

Беверли Томпсон, Уильям Томпсон

Экспертная система дает возможность любому, кто обладает каким-либо профессиональным опытом, составить схему, в общих чертах отражающую ход решения конкретной задачи. Такая схема позволяет подготовить серию наводящих нопросов, с помощью которых человек, не имеющий необходимой квалификации, может пройти все этапы процесса решения подобных задач. Схематическое представление знаний экспертов осуществляется различными методами. Один из них, применяемый в настоящее время, состоит в том, что для выработки утверждений, подкрепленных конкретными фактами и относящихся к определенной предметной области, используются условные конструкции типа ЕСЛИ... ТО, которые называются правилами.

В данной статье описывается один из подходов, в соответствии с которыми экспертная система может манипулировать набором определенных правил при проведении сеанса консультации. Мы рассмотрим принципы работы экспертной системы, построив «картотечно-поисковую дедуктивную машину», а затем проанализируем некоторые особенности процедур программирования, необходимых для «перевода» такой картотечной системы на язык Паскаль

Прежде чем приступить к изучению методов использования правил в экспертной системе, следует более четко уяснить, как формируются правила и какого характера структуру они представляют. Допустим, вы специалист в области ботаники и одна ваша знакомая, позвонив по телефону, попросила вас помочь ей определить, к какому семейству относится найденное ею растение. Так как вы не имеете Возможности осмотреть этот экземпляр растения, вам приходится опираться на те сведения, которые сообщает ваша собеседница. Но, поскольку она не является специалистом, ей очень трудно понять, какая информация поможет вам в определении семейства растения. Вы должны задать ряд вопросов, которые помогли бы вам получить информацию, необходимую для решения задачи.

Предположим, вы задали вполне достаточно вопросов, и они позволили выяснить, что интересующее вашу собеседницу растение — это дерево, относящееся к классу голосемянных. На рис. 1 показан пример процедуры принятия решения, дающей возможность просмотреть все варианты для данного случая. В табл. 1 (правила 1—4) проиллюстрировано, каким образом диаграмму, показанную на рис. 1, можно представить в виде последовательности правил, используя условные утверждения ЕСЛИ... ТО.

Набор правил, указанный в табл. 1, и информация, содержащаяся в табл. 2, образуют неполную базу знаний из области ботаники, позволяющую вам отвечать на вопросы о типе растения (травянистое оно, лиановое или относящееся к виду деревьев), классе рассматриваемого дерева (покрытосемянные или голосемянные) и конкретном семействе в классе голосемянных (кипарис, болотный кипарис или сосна). Поскольку мы работаем с неполной базой знаний, может случиться так, что будут заданы четко сформулированные вопросы, на которые система не сможет ответить (например, к какому семейству принадлежит та или иная лиана). Тем не менее, но нашему убеждению, этот простой пример позволит мам в какой-то степени понять, что такое экспертная система и как она действует.

• База знаний
• Картотечно-поисковая дедуктивная машина
• Синтаксический анализатор
• Структуры данных
• Дедуктивная машина

Рис.1. Диаграмма процесса логических рассуждений, входе которого определяется семейство деревьев, относящихся к классу голосемянных

Таблица 1. Правила, в соответствии с которыми функционирует ботаническая экспертная система

Таблица 2. Набор карточек с признаками для ботанической экспертной системы (Признаки выделены прописными буквами, а за ними следуют их переводы и соответствующие подсказки)