Экспертная система (ЭС) — это компьютерная система, способная частично заменить специалиста-эксперта при разрешении проблемной ситуации. В информатике экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определённой предметной области с использованием процедур логического вывода и принятия решений. Одним из важных классов таких систем являются динамические экспертные системы (в ряде источников — «ЭС ДИН»), которые непрерывно отслеживают состояние объекта управления и работают в режиме реального времени.
Понятие и назначение динамической экспертной системы
По временному признаку экспертные системы принято делить на три типа:
- Статические системы, работают с неизменными данными и знаниями, решение формируется на основе фиксированного снимка ситуации;
- Квазидинамические системы, обновляют данные с определённой периодичностью;
- Динамические системы (ДИН) — непрерывно отслеживают состояние объекта управления, оперативно реагируя на изменения входных параметров.
Динамические экспертные системы предназначены для решения задач, в которых ситуация меняется во времени: мониторинг технологических процессов, диагностика оборудования, управление транспортными и энергетическими объектами, медицинское наблюдение.
Архитектура экспертной системы ДИН
Обобщённая структура современного инструментального средства для создания динамических ЭС включает следующие компоненты:
- База знаний — совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области;
- Машина логического вывода (решатель) — механизм автоматического рассуждения, реализующий прямую или обратную цепочку вывода;
- Рабочая память (база данных) — хранит текущие факты и промежуточные результаты, непрерывно обновляемые от датчиков и внешних источников;
- Подсистема объяснения — позволяет пользователю понять, как и почему система пришла к тому или иному заключению;
- Подсистема приобретения знаний — обеспечивает взаимодействие инженера по знаниям с экспертами и пополнение базы знаний;
- Интеллектуальный интерфейс пользователя — средство диалога с конечным пользователем;
- Компоненты интеграции — модули связи с внешними приложениями, базами данных и системами реального времени в соответствии с современной технологией программирования.
Отличительные особенности динамических ЭС
- Работа в режиме реального времени с жёсткими ограничениями на время принятия решения;
- Использование механизма автоматического рассуждения и так называемых «слабых методов» (эвристик) при неполноте данных;
- Непрерывная актуализация рабочей памяти по мере изменения состояния объекта;
- Возможность прогнозирования развития ситуации и выдачи упреждающих рекомендаций;
- Интеграция с технологиями машинного обучения, нейронных сетей, а также построение распределённых и облачных решений.
Этапы разработки экспертной системы
- Идентификация проблемы — определение задач, целей и ресурсов;
- Извлечение знаний — работа инженера по знаниям с группой экспертов, формирование и оценка их компетентности, обработка экспертных оценок;
- Концептуализация — выбор способа представления знаний (продукционные правила, фреймы, семантические сети);
- Формализация — построение базы знаний и механизма вывода;
- Реализация — программирование прототипа системы;
- Тестирование и опытная эксплуатация — проверка адекватности решений, доработка.
Примеры применения
Динамические экспертные системы применяются для консультаций, диагностики и поиска информации. Характерный пример — обработка результатов тепловизионной диагностики тяговых трансформаторов железных дорог, где система в реальном времени анализирует тепловые аномалии и выдаёт заключения о состоянии оборудования.
Источники и контакты
Материалы по теме доступны в электронных библиотеках и учебных пособиях:
- Электронная библиотека СПбПУ, учебное пособие «Экспертные системы. Архитектура и примеры реализации» (г. Санкт-Петербург, ул. Политехническая, д. );
- Научная статья «О методологии проектирования экспертных систем» на портале КиберЛенинка (авторы: Иванов , Петров );
- Учебное пособие «Статические и динамические экспертные системы» для студентов и аспирантов вузов.
Справочные телефоны издательств: +7 () —. Адреса электронной почты: info@**.ru.
Экспертная система ДИН представляет собой современный класс интеллектуальных систем, ориентированных на непрерывный мониторинг и управление динамически изменяющимися объектами. Сочетание классической архитектуры ЭС (база знаний, машина вывода, подсистема объяснения) с компонентами реального времени и интеграцией с технологиями искусственного интеллекта делает такие системы востребованными в промышленности, энергетике, транспорте и медицине.