Обоснование структуры экспертной системы для решения задач при проектировании подземных сооружений

Томилин Александр Владимирович доц., к.т.н.

кафедра СПСиШ

Московский государственный горный университет

ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ

RATIONALE FOR THE STRUCTURE OF AN EXPERT SYSTEM FOR SOLVING PROBLEMS IN THE DESIGN OF UNDERGROUND STRUCTURES

Создание экспертных систем является актуальной задачей, решение которой позволяет оптимизировать процесс проектирования сооружений, что, в конечном счете, приводит к снижению временных и финансовых затрат.

Основная цель данной статьи – обосновать структуру экспертной системы, которую предполагается применять для облегчения проектирования подземных сооружений в г. Москве.

Ранее были опубликованы обзоры экспертных систем, используемых в различных областях [1, 2].

Известны несколько типов систематизации экспертных систем (рис. 1) [1, 2, 3].

Наибольший интерес представляет способ систематизации по типам задач, который дает представление о том, какие задачи решает система, и оценивает возможность применения их в другой предметной области.

По типам задач экспертные системы делятся на:

• • интерпретирующие – дают описание на основе наблюдений;

• •    прогнозирующие – выполняют прогноз на основе текущего

состояния системы;

• •    диагностические – осуществляют поиск неисправности;

• •    проектирующие – создают проект на основе заданных ограничений;

• •    планировочные – подготавливают план дальнейших действий, который приведет к получению решения поставленной задачи;

• •    мониторинговые – наблюдают за состоянием рабочего процесса и предсказывают вероятность выполнения поставленной задачи;

• •    наладочные – дают рекомендации по устранению неисправностей;

• •    контролирующие – контролируют процесс работы и прогнозируют возможные отклонения от нормального состояния;

• •    обучающие – на основе анализа знаний предлагают возможные пути их пополнения;

• • ремонтные – планируют процесс ремонта в сложных системах.

Рис. 1. Виды систематизации экспертных систем.

Область применения экспертных систем обширна, однако большинство из них связано с прогнозированием возможных ситуаций или состояний [1, 2]. Исключением не будет и создаваемая система, целью которой является оптимизация выбора технологии подготовки массива при строительстве подземных сооружений в сложных горно-геологических условиях.

На рис. 2 представлена структура разрабатываемой экспертной системы.

Рис. 2. Структура экспертной системы подземного строительства.

Как видно из рисунка экспертная система состоит из двух основных компонентов: ядра и подсистемы диалога.

Подсистема диалога позволяет обеспечить, с одной стороны, накопление знаний (эксперт вносит в экспертную систему информацию и знания, а также на контрольных примерах проверяет правильность тех решений, которые ему предоставляет система), а с другой – решение конкретных задач (пользователь формулирует задачу и получает ее решение).

Ядро экспертной системы состоит из четырех модулей, взаимодействующих между собой:

• •    база знаний – содержит в себе полученные от эксперта знания, например, ограничения на применение методов подготовки горного массива для строительства подземного сооружения;

• •    рабочая память – получает и хранит информацию о реальных горно-геологических условиях г. Москвы;

• •    интерпретатор – производит поиск решения на основе данных из рабочей памяти и знаний, которые хранятся в соответствующей базе;

• •    подсистема объяснений – обосновывает полученное решение. Этот блок описывает, как система пришла к тем или иным выводам. Эксперт получает возможность выявить ошибку во время тестирования системы, а пользователь понимает логику выбора решения.

На основании предложенной структуры разрабатывается экспертная система для выбора оптимального технологического решения для подготовки массива в сложных горно-гелогических условиях в г. Москве.

Применение такой экспертной системы создает предпосылки для полной автоматизации процесса проектирования подземного сооружения.

экспертная система, подземное строительство, систематизация, горногеологические условия, оптимизация expert system, underground construction, classification, geological conditions, optimization