Экспертные системы, их применение для решения задач различных предметных областей

Экспертные системы – это компьютерная система, направленная на исследование в области искусственного интеллекта по созданию вычислительных систем, которые способны частично заменить эксперта в разрешении проблемной ситуации.

Экспертные системы были созданы с целью решения таких практических задач, которые возникают в узкоспециализированных сферах. В результате исследований в области искусственного интеллекта, подобные системы привлекли большое внимание.

Существует несколько параметров, по которым экспертные системы отличаются от других систем: в отличие от генетических и нейронных сетей, они не используются для решения универсальные задачи. Наоборот, экспертные системы предназначены для качественного решения задач в определённой области, и в самых редких случаях – областях.

Экспертные системы представляют собой набор определённых программ или программное обеспечение, что выполняет функцию эксперта при решении определённой задачи, оперируя определёнными знаниями в данной области. Эти знания уже формализованы и находятся в памяти ЭВМ в виде базы знаний, которую можно при необходимости изменить или дополнить в процессе развития системы.

Функции экспертных систем ориентированы на решение таких задач, которые обычно требуют участия специалиста. Такие функции как: проведение анализов, составление классификаций, предоставление анализов и консультаций, выдача диагнозов. Путём использования эвристик, экспертные системы находят решения даже в не структурированных и плохо определённых задачах. Эвристика - это «выдуманные» правила, которые становятся полезными в системах с недостаточным количеством необходимых знаний, что лишает возможности проведения полного анализа.

Качество экспертной системы определяется размером и составляющим базы знаний (правил или эвристик). Система функционирует в следующем циклическом режиме: выбор данных или результатов анализов, наблюдения, интерпретация результатов, усвоение новой информации, выдвижении с помощью правил временных гипотез и затем выбор следующей порции данных или результатов анализов. Такой процесс продолжается до тех пор, пока не поступит информация, достаточная для окончательного заключения.

В экспертной системе всегда существует три типа знаний:

• -    Структурированные знания - статические знания о предметной области. После выявления знаний, они уже не изменяются.

• -    Структурированные динамические знания - изменяемые знания о предметной области. Они меняются по мере выявления новой информации.

• -    Рабочие знания - знания, которые применяются для решения конкретных задач или проведения консультаций.

Все представленные выше типы находятся в базе знаний. Чтобы составить такую базу, необходимо провести опрос среди экспертов в данной предметной области, затем систематизировать полученные данные, присвоить им указатели, чтобы в дальнейшем появилась возможность легко извлечь их из базы знаний.

Экспертные системы применяются в различных предметных областях, которыми являются: медицинская диагностика, контроль и управление, диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах, обучение.

Экспертные системы активно используются в медицине, более того, сегодня они играют важную роль в развитии здравоохранения. Такие системы используют, чтобы установить связь между отклонениями в организме и причинами этих нарушений. Также экспертные системы указывают на лучший способ решения данной проблемы, то есть дают тактику лечения. Одна из популярных экспертных систем - MYCIN -диагностирует и производит наблюдение за пациентом при бактериальных инфекциях.

Экспертные системы способны предсказывать погоду, победу спортсмена или падение валюты. Такие системы называются прогнозирующими. В базу данных этих систем предварительно заносится информация о состоянии определённого объекта, и на основе предоставленных параметров выносится прогноз. Так работает система «Завоевание Уолл-стрит», анализирующая структуру рынка и выносящая план для удачного денежного вложения.

Такие экспертные системы, как интегрирующие или много - агентные, занимаются результатами наблюдений и выявлением определённых данных на их основе. Данная система способна использовать информацию одновременно из разных источников знаний, заимствуя полученные результаты на динамической основе, а также расформировывать решение проблем сразу на несколько самостоятельных баз данных. К такой системе относится PROSPECTOR. Она способна применить знания сразу нескольких экспертов, их способы решения задач, стратегии работы.

На атомных электростанциях экспертные системы решают трудные задачи, которые возникают перед человеком-оператором, увеличивают скорость решения проблем, выносят анализ, необходимый для принятия необходимых действий при сложившихся опасных ситуациях. Такие системы содержат процедуры, выполняемые оператором при эксплуатации, аварии и после аварии. Также экспертные системы способны регулировать воздушное движение и управлять медицинским контролем.

Целью некоторых экспертных систем выступает решение возникающих технических и механических проблем у электротехнического персонала в процессе выполнения работ по обслуживанию электрооборудования, автомобилей и прочего. Аппарат такой экспертной системы производит анализ состояния технических средств и исследует характеристики.

Благодаря многочисленным экспертным системам человек способен решить сложные, многоступенчатые задачи. Нередко системы называют партнёрскими, исходя из выполняемых ими функций и огромной пользы для человечества. Экспертные системы актуальны во всех областях науки, они используются для решения самых различных задач многочисленных предметных областей, начиная энергетической, заканчивая финансовой. Прибегая к знаниям экспертов, система сводит к минимуму допущение ошибки, подчас делая безопасным те или иные решения.

Подвоя итоги, отметим, что задачи, которые способны выполнять экспертные системы, потенциально не ограничены. Системы справляются с диагностикой, принятием решений, управление, контролем и проектированием. Также системы способны комбинировать условия и задачи, качественно решая последние в определённой предметной области, а не редко и в областях. В настоящий момент существует огромное множество экспертных систем, уже доказавших свою ценность и значимость во многих важных приложениях.