Міністерство освіти і науки України
Національний університет «Львівська політехніка»
Кафедра АСУ
Звіт до лабораторної роботи № 1–2
з дисципліни:
«Методи та системи штучного інтелекту»
на тему:
«Ознайомлення з експертними системами.
Створення власної простої бази знань для вирішення задачі класифікації.»
Тема роботи: ознайомлення з експертними системами. Створення власної простої бази знань для вирішення задачі класифікації.
Короткі теоретичні відомості:
Експертна система (ЕС) – це прикладна система штучного інтелекту, що використовує формалізовані емпіричні знання фахівців з деякої вузько спеціалізованої предметної області та здатна в межах цієї області приймати рішення на рівні експерта-професіонала.
Експертними системами зазвичай заміняють експертів у небезпечних чи шкідливих умовах (наприклад, в умовах радіоактивного зараження) або для оперативної оцінки ситуації та ухвалення рішень, коли особиста участь експерта утруднена або неможлива (наприклад, на кораблях далекого плавання).
Приклади сфер застосування ЕС:
інтерпретація даних експериментів,
виявлення хімічних і біологічних структур,
прогнозування подій після природних або техногенних катастроф,
діагностика несправностей техніки або захворювань людини,
планування цільових експериментів,
пошук корисних копалин,
керування наземним транспортом,
тощо.
Метою досліджень в області експертних систем є розробка таких програм (пристроїв), що при вирішенні важких для експерта-людини завдань одержують не гірші за якістю та ефективністю результати, в порівнянні з експертними результатами. У більшості випадків ЕС вирішують важкоформалізовувані завдання або такі, що не мають алгоритмічного рішення.
Класифікація експертних систем:
/
Продукційна система – це спосіб представлення знань у вигляді:
невпорядкованого набору продукційних правил,
робочої пам’яті,
механізму логічного виведення типу «розпізнавання-дія».
Продукційні правила часто називають ще продукціями. Продукція – це пара типу «умова-дія», «ситуація-дія», «причина-наслідок», «умова-висновок» і т.д., що визначає одну порцію знань, необхідних для вирішення завдання. В умовній частині правила, природно, знаходяться умови, при яких виконується інша частина правила – частина дії.
Узагальнений запис правила-продукції такий:
,
де – ідентифікатор -продукції в -наборі продукцій; – пріоритет правила продукції; – передумова застосовності ядра продукції, що є предикатом, при виконанні якого активізується ядро продукції; – ядро продукції; – дії та процедури, що повинні бути виконані після виконання ядра продукції.
Приклад продукційної ЕС «Оцінювання студентів»
Відповідності між студентами та їх характеристиками наведені у таблиці:
Студент
Характеристики
«Відмінник»
Рівень оцінок: «відмінно»
Інтереси: різноманітні
Спосіб життя: здоровий
Спорт: займається
Особисте життя: є
«Ударник»
Рівень оцінок: «добре»
Інтереси: різноманітні
Спосіб життя: здоровий
Спорт: займається
Особисте життя: є
«Трієчник»
Рівень оцінок: «задовільно»
Інтереси: різноманітні
Спосіб життя: не здоровий
Спорт: не займається
Особисте життя: немає
«Двієчник»
Рівень оцінок: «не задовільно»
Інтереси: немає
Спосіб життя: не здоровий
Спорт: не займається
Особисте життя: немає
Далі знання, зібрані у експертів, представлені у формі продукційних правил, яку буде розуміти комп’ютер, умовно це буде виглядати так:
Правило («Відмінник»):–
Так(Рівень оцінок: «відмінно»),
Так(Інтереси: різноманітні),
Так(Спосіб життя: здоровий),
Так(Спорт: займається).
Так(Особисте життя: є).
Правило(«Ударник»):–
Так(Рівень оцінок: «добре»),
Так(Інтереси: різноманітні),
Так(Спосіб життя: здоровий),
Так(Спорт: займається),
Так(Особисте життя: є).
Правило(«Трієчник»):–
Так(Рівень оцінок: «задовільно»),
Так(Інтереси: різноманітні),
Ні(Спосіб життя: здоровий),
Ні(Спорт: займається),
Ні(Особисте життя: є).
Правило(«Двієчник»):–
Так( Рівень оцінок: «не задовільно»),
Ні(Інтереси: є),
Ні(Спосіб життя: здоровий),
Ні(Спорт: займається),
Ні(Особисте життя: є)В такому випадку приклад діалогу з користувачем:
Скажіть: Рівень оцінок: «відмінно». Це правда, чи ні?
Скажіть: Рівень оцінок: «добре». Це правда, чи ні?
Скажіть: Рівень оцінок: «задовільно». Це правда, чи ні?
Скажіть: Рівень оцінок: «не задовільно». Це правда, чи ні?
Скажіть: Має різноманітні інтереси. Це правда, чи ні?
Скажіть: Веде здоровий спосіб життя. Це правда, чи ні?
Скажіть: Займається спортом. Це правда, чи ні?
Скажіть: Має особисте життя. Це правда, чи ні?
Побудова бази знань із нечіткою логікою, що вирішує завдання класифікації
Отже, завдання класифікації вирішується дуже просто у випадку двох можливих результатів. Проте якщо можливих результатів є більше, то значно простішим вирішенням є присвоєння для кожного запитання. Це означає, що якщо гіпотеза про настання даного результату невірна, то відповідь на дане запитання не визнача. Звичайно, цей спрощений метод дає менш точні результати, але заощаджує час при створенні бази знань. Порівняйте результати застосування попередньої бази знань із результатами використання зміненої бази, наведеної нижче. Можна помітити, що однозначні відповіді вже не приводять до абсолютно чітких результатів.
Лабораторна робота №1:
Завдання:
Ознайомитись з теоретичними вказівками.
Відкрити програму «Мала експертна система» та дослідити її можливості, описані у методичних матеріалах з використанням готових баз знань. Вміти:
Завантажити базу знань в ЕС.
Запустити сеанс консультації та зупинити його.
Зберегти протокол консультації.
Змінювати режими відображення результатів та запитань.
Відключити декілька запитань.
Змінити спосіб введення відповідей.
Пояснити можливості вікна налаштувань.
Відкрити програму «Редактор баз знань» та дослідити її можливості, описані у методичних матеріалах з використанням готових баз знань. Вміти:
Завантажити існуючу базу знань.
Перевірити правильність бази знань.
Перезаписати її з використанням паролів на редагування та на читання. Порівняти вихідні файли модифікованих баз знань.
Створити власну просту базу знань з чіткою логікою та двома можливими результатами.
Підготувати звіт до лабораторної роботи з роздруківкою тексту створеної бази знань.
Хід роботи:
Для виконання роботи було створено базу знань, яка допомагає вирішити чи здійснювати покупку телефону.
База знань «batyk.mkb»
/
Приклад виконання:
/
Лабораторна робота №2:
Завдання:
Створити власну просту базу знань з нечіткою логікою та мінімум 6 можливими результатами.
Підготувати звіт до лабораторної роботи з роздруківкою тексту створеної бази знань.
Хід роботи:
Файл «батюк2.mkb»
/
Приклад виконання:
/
Висновки: під час виконання даної лабораторної роботи я ознайомився з експертними системами, навчився створювати власні бази знань з чіткою на нечіткою логікою. ознайомився з програмним забезпеченням, яке може симулювати консультації заданої бази знань