Экспертные системы относятся к категории машинных программ, которые способны выполнять самые разнообразные функции, а именно:
- консультировать и давать советы,
- анализировать и классифицировать,
- обучаться и обучать,
- проводить поиск,
- обмениваться информацией, представляя ее в требуемой форме,
- идентифицировать и интерпретировать,
- осуществлять диагностику и тестирование, а
- также составлять проекты, объяснять, исследовать, прогнозировать, вырабатывать концепции, обосновывать, контролировать, планировать и составлять «расписания».
Они призваны решать те задачи, где, как принято считать, невозможно обойтись без эксперта-человека. В настоящее время существует ряд подобных систем, достигших такого уровня «квалификации», что их можно считать настоящими экспертами в тех областях, на которые они ориентированы.
Как правило, экспертные системы создаются при участии специалистов, которые разъясняют ход своих мыслей в процессе решения конкретных задач. Если такой скрупулезный анализ последовательности действий эксперта удается провести, то составленная по его результатам машинная программа сможет не хуже, чем эксперт-человек, решать задачи, сформулированные достаточно строго.
Специалистам обычно приходится решать плохо определенные задачи, для которых характерно отсутствие четкой внутренней структуры, причем обычно это происходит в ситуации, когда ведется планирование или диагностика. Чтобы преодолеть подобную неорганизованность задачи, специалисты используют эвристики — эмпирические правила, которые применяются людьми в тех случаях, когда нехватка времени или нечеткое понимание сути проблемы делает невозможным анализ всех имеющихся параметров. Подобным же образом экспертные системы пользуются для решения задач запрограммированными эвристическими алгоритмами. Ниже приведен пример сложной эвристики, на которой основана экспертная система TAXADVISOR, дающая рекомендации по оптимальному распоряжению имуществом.
Одно из правил системы TAXADVISOR
Правило 216.
(Это правило, определяющее права клиентов, позволяет в каждом конкретном случае определять, следует ли рекомендовать передачу их ценного имущества в краткосрочное доверительное управление.)
Если:
- клиент настаивает на передаче права пользования доходами от собственности другому лицу — с выполнением всех сопутствующих процедур — на срок не менее 10 лет или же вплоть до смерти доверенного лица;
- клиент настаивает на том, чтобы предусматривалась возможность восстановления прав на Эту собственность при определенных условиях (например, в елучас выхода на пенсию, продажи имущества и т. д.);
- клиент относится к категории населения с более высокими доходами, чем у доверенного лица;
- клиент отказывается от права контролировать использование доходов доверенным лицом;
- клиент в состоянии удовлетворять свои жизненные потребности, не пользуясь этими доходами, даже при условии потери трудоспособности или работы;
- клиент не будет пользоваться доходами от имущества, управляемого доверенным лицом, для выплаты взносов по страхованиюсвоей жизни, не имея на то согласия контрагента;
- клиент не предполагает использовать доверительное управление для получения доходов;
- А: клиент, имея на иждивении некое лицо (например, одного из своих родителей), содержит его на доходы от рассматриваемой собственности, причем это не вменяется ему в законную обязанность (в случае оформления соглашения о доверитсльном управлении клиент потеряет право на льготы, связанные с содержанием иждивенца);
В: клиент будет использован» доходы от рассматриваемой собственности для оплаты обучения совершеннолетнею сына (дочери) в колледже (клиент может вначале выделить соответствующие средства в своего рода фонд, а затем накапливать доходы от них, пользуясь налоговыми льготами);
С: клиент отчисляет часть своих доходов (после уплаты налогов) в пользу другого налогоплательщика, например сына (дочери) при вступлении последнею в брак и (или) приобретении им жилья и т. д.
То: клиенту, безусловно (степень определенности равна 1), следует ПЕРЕДАТЬ СВОЕ ИМУЩЕСТВО В КРАТКОСРОЧНОЕ ДОВЕРИТЕЛЬНОЕ УПРАВЛЕНИЕ.
В процессе решения задачи экспертам приходится выполнять ряд действий. Например, было установлено, что система MYCIN (рис. 1) осуществляет следующие процедуры такого рода: уясняет суть задачи; обрабатывает данные; подготавливает вопросы; накапливает информацию; формирует «пространство» гипотез; группирует гипотезы, дифференцируя их в соответствии с определенными критериями; выделяет конкретную гипотезу и проверяет ее выполнимость; проводит исследование и вносит уточнения; задает вопросы общего характера и, наконец, принимает решение.
Рис. 1. Иерархия алгоритма решения задач с помощью системы MYCIN. Номера В2, В3 и т. д. относятся к вопросам, задаваемым в ходе консультации. Сплошные линии соответствуют действительно выполненным заданиям, а пунктирные — тем заданиям, которые, предположительно, могут быть выполнены.
А каковы возможности специалиста-человека? Он может:
- Применять свои знания и опыт для оптимального решения задач; делать достоверные выводы и умозаключения, исходя из неполных или ненадежных данных.
- Объяснять и обосновывать свои действия.
- Общаться с другими экспертами и приобретать новые знания.
- Заново систематизировать свои знания.
- «Нарушать» правила. В его распоряжении практически столько же исключений из правил, сколько и самих правил. Эксперт разбирается в правилах не только по их форме, но и по содержанию.
- Определять степень своей компетентности в каждом конкретном случае. Он представляет себе, какие задачи выходят из сферы его компетенции и в каких случаях следует обращаться за консультацией к другим источникам.
- Плавное снижение уровня компетентности. Если процесс решения какой-либо задачи, лежащей «на стыке» разных областей, не укладывается в рамки профессионального опыта эксперта, то его недостаточная компетентность проявляется не во внезапном отказе от принятия решения, а в постепенном ухудшении его качества.
Современные экспертные системы способны в полной мере имитировать лишь первые три из перечисленных возможностей специалиста; более того, процесс построения объяснений и накопления знаний только начал изучаться.
Подобно специалисту-человеку, экспертные системы пользуются как «глубинными», так и поверхностными представлениями знаний. К глубинным представлениям относятся причинные модели, категории, абстракции и аналогии. В них мы оараемся отобразить понимание структуры и назначение конкретных знаний. Поверхностные представления — это зачастую просто эмпирические ассоциации (взаимосвязи), однако иногда такие представления являются «сжатой» формой субъективного понимания структуры и назначения конкретных знаний. В указанных ассоциациях взаимосвязь между исходными посылками и выводами, сделанными по определенным правилам, устанавливается исходя из эмпирического анализа ранее возникших ассоциаций. Причинность скорее подразумевается, а не заложена явно в структуре правила.
При использовании глубинных представлений экспертные системы обладают большими возможностями трактовки знаний. Система, основанная на поверхностных представлениях, «осознает» только наличие эмпирической ассоциации — она не может объяснить причинную связь, а лишь воспроизводит такую ассоциацию. При более фундаментальном проникновении в суть рассматриваемого явления глубинное представление позволяет экспертной системе подготавливать ответы, точнее отражающие существо дела. Если в процессе накопления знаний используется механизм машинной индукции, то модель, служащая для понимания явлений в конкретной области (глубинное представление), нередко позволяет выводить правила из примеров путем выработки обоснованных гипотез, регистрируя совпадения в анализируемых данных. Не исключено, что глубинное представление ускорит внедрение в экспертные системы остальных четырех из перечисленных выше возможностей эксперта-человека. В этом отношении от поверхностных представлений не приходится многого ожидать.
Однако они обладают определенными преимуществами, если для пользователя важны лишь процесс решения задач, эмпирические ассоциации или сжатая форма понимания ситуации. Подобные представления, по всей вероятности, дешевле в реализации, чем причинные модели. Отличаясь более низкой стоимостью реализации, поверхностные представления тем не менее способны обеспечить приемлемое качество объяснений, а также некую, пусть примитивную, форму накопления знаний. Если опыт специалистов, работающих в определенной области, основан на эмпирических ассоциациях, что, в частности, характерно для многих отраслей медицины, то возможны только поверхностные представления.
Наилучший подход к созданию экспертных систем состоит, по-видимому, в использовании глубинных представлений там, где это экономически обосновано, и поверхностных представлений — во всех остальных случаях. Такая методика уже рассматривалась в работе Харта и реализована в системе Digitalis Advisor, которая даст рекомендации по дозировке препаратов наперстянки для пациентов, страдающих сердечными заболеваниями.
