1 topshiriq Bilimlarga asoslangan tizimlar nazariyasi

1 - topshiriq

1. 
   Bilimlarga asoslangan tizimlar nazariyasi
   
2. 
   Har bir talaba o’zining BMI temasidagi tizimni strukturasini bilimlardan foydalanib shakllantirish
   

1. 
   

BILIMGA ASOSLANGAN TIZIM
Stenford universitetining bilimga asoslangan tizimlar bo‘yicha yetakchi mutaxassisi Edvard Feygenbaum bu tizimlarni “bilim va xulosa chiqarish tartib-qoidalaridan foydalanib, shu qadar murakkabki, ularni yechish uchun mutaxassis kerak bo‘ladigan muammolarni hal qilish uchun aqlli kompyuter dasturlari” deb ta’riflaydi. Sun'iy intellekt terminologiyasi hali oxirigacha o'rnatilmagan, shuning uchun biz "ekspert tizimlari" va "bilimga asoslangan tizimlar" iboralarini sinonim sifatida ishlatamiz. Bilimga asoslangan tizimlarda ma'lum bir fan sohasidagi masalalarni yechish qoidalari (yoki evristika) bilimlar bazasida saqlanadi. Muammolar tizim oldiga ma'lum bir vaziyatni tavsiflovchi faktlar to'plami shaklida qo'yiladi va tizim bilimlar bazasidan foydalanib, bu faktlardan xulosa chiqarishga harakat qiladi (2.1-rasm). Evristika - bu ma'lum faktlardan yechim topish imkonini beruvchi xulosa chiqarish qoidalari.
Masalan, bemorga tibbiy tashxis qo'yishda quyidagi faktlar ma'lum bo'lishi mumkin: so'lak bezlari shishgan; yuqori harorat; tuprik ajralishi kamayadi; bo'yindagi limfa tugunlari kattalashgan; limonni so'rish og'riq keltiradi
Oddiyroq bilimga asoslangan tizimlar maslahat rejimi deb ataladigan dialog rejimida ishlaydi. Ishga tushgandan so'ng, tizim foydalanuvchiga hal qilinayotgan muammo haqida bir qator savollar beradi, bu qisqa javobni talab qiladi: "ha" yoki "yo'q". Javoblar yakuniy xulosa chiqarish mumkin bo'lgan faktlarni aniqlashga xizmat qiladi
Har qanday vaqtda tizim uchta bilim turini o'z ichiga oladi:
Strukturaviy bilim - fan sohasi haqidagi statik bilim. Bu bilim oshkor bo'lgach, u o'zgarmaydi.
Strukturaviy dinamik bilimlar - mavzu bo'yicha o'zgaruvchan bilimlar. Ular yangi ma'lumotlar paydo bo'lishi bilan yangilanadi. Oldingi misolda to'rtta fakt va xulosa o'rtasidagi bog'liqlik tuzilgan dinamik bilimga ishora qiladi.
* Ishchi bilim - muayyan muammoni hal qilish yoki maslahat o'tkazish uchun qo'llaniladigan bilim. Bularga, xususan, bemorda isitma borligi haqida yuqorida muhokama qilingan misoldan olingan ma'lumotlar kiradi.

+Yuqoridagi barcha bilimlar bilimlar bazasida saqlanadi. Uni qurish uchun ma'lum bir fan sohasi bo'yicha mutaxassis bo'lgan mutaxassislardan so'rov o'tkazish, so'ngra ushbu bilimlarni keyinchalik bilimlar bazasidan osongina olish uchun tizimlashtirish, tartibga solish va indekslar bilan ta'minlash talab etiladi.

Bilimga asoslangan tizimning ishlash sikli

XUSUSIYATLAR

Bilimga asoslangan tizimlar o'ziga xos xususiyatlarga ega bo'lib, ularni boshqa turdagi tizimlardan ajratib turadi.

1. 
   Tekshiruv faqat bitta aniq sohada o'tkazilishi mumkin. Shunday qilib, kompyuter tizimlarining konfiguratsiyasini aniqlash uchun mo'ljallangan dastur tibbiy tashxis qo'ya olmaydi.
   
2. 
   Bilimlar bazasi va xulosa chiqarish mexanizmi turli komponentlardir. Darhaqiqat, ko'pincha yangi ekspert tizimlarini yaratish uchun xulosa chiqarish mexanizmini boshqa bilim bazalari bilan birlashtirish mumkin. Misol uchun, qon infektsiyasini tahlil qilish dasturi pulmonologiyada ishlatiladigan bilim bazasini bir xil xulosa chiqarish mexanizmi bilan almashtirish orqali qo'llanilishi mumkin.
   
3. 
   Qo'llashning eng mos sohasi deduktiv usul bilan muammolarni hal qilishdir. Misol uchun, qoidalar yoki evristika juftlik binolari va agar - keyin xulosalar sifatida ifodalanadi (keyingi bobga qarang).
   
4. 
   Ushbu tizimlar muammoni hal qilish jarayonini foydalanuvchi uchun tushunarli tarzda tushuntirishi mumkin. Odatda, agar "Nima uchun?" Degan savol bo'lsa, biz mutaxassisning javobini qabul qilmaymiz. mantiqiy javob ololmaydi. Xuddi shunday, biz ma'lum bir xulosaga qanday erishilganligini bilimga asoslangan tizimdan so'rashimiz kerak.
   
5. 
   Natijalar sifatli (miqdoriy emas).
   
6. 
   Bilimga asoslangan tizimlar modulli asosda quriladi, bu esa ularning bilim bazalarini bosqichma-bosqich shakllantirish imkonini beradi.
   

FOYDALANISH SOHALARI
Bilimga asoslangan tizimlarni qo'llash sohalarini bir nechta asosiy sinflarga guruhlash mumkin: tibbiy diagnostika, prognozlash, rejalashtirish, izohlash, nazorat qilish va boshqarish, mexanik va elektr qurilmalaridagi nosozliklarni aniqlash va o'qitish.
Tibbiy diagnostika
Tashxis tizimlari tana faoliyatidagi buzilishlar va ularning mumkin bo'lgan sabablari o'rtasidagi bog'liqlikni o'rnatish uchun ishlatiladi. Eng mashhur diagnostika tizimi MYCIN bo'lib, bemorning ahvolini meningit va bakterial infektsiyalar bilan tashxislash va kuzatish uchun mo'ljallangan. Uning birinchi versiyasi Stenford universitetida 70-yillarning o'rtalarida ishlab chiqilgan. Hozirgi vaqtda ushbu tizim tibbiy mutaxassis darajasida tashxis qo'yadi. U kengaytirilgan bilimlar bazasiga ega, buning natijasida uni tibbiyotning boshqa sohalarida qo'llash mumkin.
Prognozlash
Bashoratli tizimlar ob'ektning hozirgi holati haqidagi ma'lumotlarga asoslanib, mumkin bo'lgan natijalar yoki hodisalarni bashorat qiladi. Wall Street Conquest1 dasturiy ta'minot tizimi bozor sharoitlarini tahlil qilishi va siz uchun uzoq muddatli investitsiya rejasini ishlab chiqish uchun statistik usullar va algoritmlardan foydalanishi mumkin.U bilimga asoslangan tizim emas, chunki u an'anaviy protsedura va algoritmlardan foydalanadi. kapitalni ko'paytirishga yordam berish uchun bozor sharoitlari haqidagi ma'lumotlardan foydalanishi mumkin bo'lgan ekspert tizimlari, prognozlash tizimlari bugungi kunda - ob-havo, hosildorlik va yo'lovchilar oqimini bashorat qila oladi. Hatto shaxsiy kompyuterda ham, oddiy bilimga asoslangan tizimni o'rnatish orqali siz juda aniq mahalliy ob-havo prognozini oling.
Rejalashtirish
+Rejalashtirish tizimlari ko'p sonli o'zgaruvchilarga ega bo'lgan muammolarni hal qilishda aniq maqsadlarga erishish uchun mo'ljallangan. Dallasda joylashgan Infomart firmasi mijozlarga oʻz ehtiyojlari va byudjetiga eng mos keladigan kompyuterni tanlashda yordam berish uchun biznesda birinchi marta ]5 daqiqalik bepul maslahatlar berish uchun mijozlarga oʻz ofisining qabulxonasida 13 ta ish stantsiyasini taqdim etadi. Ushbu tizim Texas Instruments kompaniyasining Shaxsiy maslahatchi dasturiy ta'minot paketidan foydalanadi va Sietlda joylashgan Boeing Computing Division tomonidan ishlab chiqilgan. Bundan tashqari, Boeing kosmik stansiyalarni loyihalash, shuningdek, samolyot dvigatellari ishdan chiqish sabablarini aniqlash va vertolyotlarni ta’mirlash uchun ekspert tizimlaridan foydalanadi. DEC tomonidan yaratilgan XCON ekspert tizimi mijoz talablariga muvofiq VAX kabi kompyuter tizimlari konfiguratsiyasini aniqlash yoki o'zgartirish uchun ishlatiladi. DEC hozirda mijozlarga hisoblash tizimlarining to'g'ri konfiguratsiyasini tanlashda yordam berish uchun XCON tizim bilimlar bazasini o'z ichiga olgan yanada kuchli XSEL tizimini ishlab chiqmoqda. XCON dan farqli o'laroq, X$EL tizimi interaktivdir.
Nazorat va boshqaruv
Bilimga asoslangan tizimlar aqlli boshqaruv tizimlari sifatida ishlatilishi va bir nechta manbalardan olingan ma'lumotlarni tahlil qilish orqali qaror qabul qilishi mumkin. Bunday tizimlar allaqachon atom elektr stantsiyalarida, havo harakatini boshqarish va tibbiy nazoratda ishlaydi. Ular, shuningdek, korxonaning moliyaviy faoliyatini boshqarishda foydali bo'lishi va tanqidiy vaziyatlarda qaror qabul qilishda yordam berishi mumkin.
Mexanik va elektr qurilmalardagi nosozliklar diagnostikasi
Bu sohada mexanik va elektrotexnika mashinalarini (avtomobillar, teplovozlar va boshqalar) taʼmirlashda ham, kompyuter texnikasi va dasturiy taʼminotidagi nosozliklar va xatolarni bartaraf etishda ham bilimga asoslangan tizimlar ajralmas hisoblanadi. Xususan, bir necha yil avval “General Electric” kompaniyasida teplovoz ta’mirlash ustalari nafaqaga chiqishi kerak edi. Firma uchun o'z tajriba va bilimlarini saqlab qolish uchun ma'muriyat so'nggi yillarda to'plangan barcha muhandislik bilimlarini aks ettiruvchi ekspert tizimini yaratishga qaror qildi.

FOYDALARI

Bilimga asoslangan tizimlar inson mutaxassisiga nisbatan ma'lum afzalliklarga ega.
1. Ularda noto'g'ri qarashlar yo'q. ,
2. Ular shoshilinch xulosa chiqarishmaydi.
3. Ushbu tizimlar barcha tafsilotlarni hisobga olgan holda tizimlashtirilgan holda ishlaydi, ko'pincha mumkin bo'lgan eng yaxshi alternativni tanlaydi.
4. Bilimlar bazasi juda va juda katta bo'lishi mumkin. Shifokor cheklangan bilim bazasiga ega va agar ma'lumotlar uzoq vaqt davomida ishlatilmasa, ular unutiladi va abadiy yo'qoladi. Misol uchun, qishloq shifokori ma'lum bir kasallikni o'ziga xosligi yoki ilgari hech qachon uchratmaganligi sababli tan olishda xato qilishi mumkin. Kompyuter ekspert tizimi bilan bunday narsa sodir bo'lishi mumkin emas. Mashinaga kiritilgandan so'ng, bilim abadiy saqlanadi.
5. Bilimga asoslangan tizimlar “aralashuv”ga chidamli. Mutaxassis ikkinchi darajali bilimlardan foydalanadi va hal qilinayotgan muammo bilan bevosita bog'liq bo'lmagan tashqi omillar ta'siriga osongina ta'sir qiladi. Boshqa sohalardagi bilimlar yuklanmagan ekspert tizimlari tabiatan "shovqin" ga kamroq moyil. Vaqt o'tishi bilan bilimga asoslangan tizimlar foydalanuvchilar tomonidan o'ziga xos replikatsiya vositasi - bilimlarni yozib olish va tarqatishning yangi usuli sifatida ko'rilishi mumkin. Boshqa turdagi kompyuter dasturlari kabi, ular muammolarni hal qilishda odamning o'rnini bosa olmaydi, balki unga muammolarni tezroq va samaraliroq hal qilish imkonini beradigan vositalarga o'xshaydi. Ushbu tizimlar mutaxassisni almashtirmaydi, balki uning qo'lidagi vositadir.
SHAXSIY KOMPYUTERLARDA IMKONIYATLAR
Bilimga asoslangan tizimlar, qoida tariqasida, ularni amalga oshirish uchun katta hajmdagi kompyuter xotirasi va yuqori tezlikdagi protsessorlarni talab qiladi. Xotiraning katta qismi yechim olish uchun foydalaniladigan bilimlar bazasi va evristikani saqlashga sarflanadi. Aslida, "dastur" juda kichik (keyingi boblarda, kitobda tasvirlangan ekspert tizimlari bilan bevosita tanishganingizda, dasturning o'zi IBM PC kompyuterida taxminan 30 000 bayt xotirani egallashini bilib olasiz, ya'ni. muharrirlar, elektron jadvallar yoki ma'lumotlar bazasini boshqarish tizimlariga qaraganda ancha kam).
Biroq, ekspert tizimlarining bilim bazalarini saqlash uchun katta hajmdagi xotira kerak bo'ladi. 640 000 bayt xotiraga ega shaxsiy kompyuter bir necha yuzdan ortiq qoidalarni va bir necha o'nlab xulosalarni saqlashi mumkin. Shu sababli, hozirgi vaqtda bunday tizimlardan (ulardan biri bizning kitobimizda tasvirlangan) faqat juda kichik mavzular bo'yicha masalalarni yechish, katta tizimlarning prototiplarini ishlab chiqish va ekspert tizimlarini qurish asoslarini o'rgatish uchun ishlatilishi mumkin. Shaxsiy kompyuterlarda amalga oshirilgan ekspert tizimlari bir nechta qo'llanilishi mumkin bo'lgan sohalarga ega:

1. 
   pochta jo'natmalarini hisoblash va uning og'irligi va manziliga qarab pochta jo'natmalarini tashishning eng qisqa yo'lini belgilash;
   
2. 
   eng past narxga ega variantni aniqlash maqsadida telefon aloqasining muqobil variantlarini tahlil qilish;
   
3. 
   avtomatlashtirishdagi nosozliklar diagnostikasi;
   
4. 
   mijozlarning kompyuterlarga bo'lgan talabini tahlil qilish va mini-kompyuter tizimlarining konfiguratsiyasini aniqlash;
   
5. 
   mahalliy ob-havo prognozi;
   
6. 
   xavfsizlik; .
   
7. 
   quyosh energiyasidan foydalanish;
   
8. 
   umumlashtirilgan xulosalar olish uchun sayohatlar (xizmat safarlari) to'g'risidagi hisobotlarni tahlil qilish;
   
9. 
   individual investitsiya strategiyalarini tahlil qilish;
   
10. 
    elektroforez natijalarini talqin qilish.
    

Bilimlar bazasining hajmi har doim ham iqtisodiy samaradorlik nuqtai nazaridan tizimning sifatini belgilamaydi. Rutgers universitetidan Sholom M. Weiss va Casimir A. Kulikowski va Kolumbiya universitetidan Robert S. Galen birgalikda 1980 yilda mikrokompyuterga yo'naltirilgan elektroforezni talqin qilish tizimini ishlab chiqdilar, unda faqat 82 ta qoida qo'llaniladi. Ma'lum bo'lishicha, ushbu tizim qo'llanilishining deyarli barcha holatlarida maqbul natijalarni beradi.

Shaxsiy kompyuterlarda amalga oshirilgan ekspert tizimlarining cheklovlari faqat ularning xotirasi hajmi va protsessorlarining tezligi bilan bog'liq va mohiyatan vaqtinchalikdir. Bugungi kunda shaxsiy kompyuterlar uchun ekspert tizimlari bozori doimiy ravishda kengayib bormoqda. Mijozlarning ortib borayotgan talabini qondirish istagida bo'lgan yuzdan ortiq kompaniya o'z mahsulotlariga ekspert tizimlarini kiritdi. Ekspert tizimlarini ishlab chiqish o'rtasida qiziqarli parallellik o'rnatilishi mumkin

shaxsiy kompyuterlar va bir necha yil oldin bir xil turdagi kompyuterlar uchun ma'lumotlar bazasini yaratish. Shaxsiy kompyuterlar uchun birinchi ma'lumotlar bazasini loyihalashda ishlab chiquvchilar katta kompyuterlar uchun allaqachon mavjud bo'lgan dasturiy ta'minot asosidagi printsiplardan foydalanganlar va mavjud dasturiy mahsulotlarni mikrokompyuterlarga o'tkazishga harakat qilishgan. Biroq, ularning barcha urinishlari muvaffaqiyatsizlikka uchradi, bu ma'lumotlar bazasining yangi dBASE II turi haqida gapirib bo'lmaydi, u hatto relyatsion DBMSning standart shaklini berishga ham urinmagan. Katta kompyuterlar uchun ishlab chiqilgan ko'plab kontseptsiyalar mikrokompyuterlarga taalluqli bo'lib chiqdi, ammo ma'lumotlar bazasini yaratish va ishlatish tamoyillari ilgari qabul qilinganlardan tubdan farq qiladi.
Xuddi shu narsa ekspert tizimlari bilan sodir bo'lmaydimi?
Shaxsiy kompyuterlar uchun eng mashhur ekspert tizimlaridan biri Expert-Easy bo'lib, u an'anaviy ekspert tizimlariga qaraganda butunlay boshqacha sxema bo'yicha ishlaydi. Ekspert tizimlarini ishlab chiqaruvchi barcha firmalardan faqat bilimlarni tizimli qo'llashning yangi usullari va muammolarni hal qilishda bilim muhandisligi usullarini topishda zukkolik ko'rsatadigan kompaniyalar raqobatbardosh bo'lishi mumkin. Hozirda mavjud bo'lgan deyarli barcha ekspert tizimlaridan foydalanish ma'lum dasturlash ko'nikmalarini talab qiladi. Ekspert tizimlari har doim turli sohalardagi ishbilarmonlar va mutaxassislar qo'lida foydali vositaga aylanishi uchun ushbu tizimlarni shunday darajaga ishlab chiqish kerakki, ular bilan tabiiy tilda muloqot qilish mumkin bo'ladi. nafaqat dasturchilar, balki foydalanuvchilar uchun ham mavjud.
2.