Изучение возможностей экспертных систем

Лабораторная работа №1
Изучение возможностей экспертных систем

1.1 Цель работы
Целью является проектирование и разработка фрагмента экспертной системы.

Предметная область:Связь
Краткое описание предметной области:
Выбор мобильного телефона.
1. Выявление объектов (решений) предметной области: «Nokia 515 DualSim», «Nokia 301», «SamsungGalaxyS4», «PhilipsXeniumX1510», «Nokia 2330c».
2. Определение атрибутов (свойств) объектов: «Цена», «Размер», «Камера», «Сенсорный экран», «Поддержка карты памяти».
3. Определение атрибутов(характерных свойств) для каждого объекта.

Таблица 2 Описание предметной области ЭС
Атрибуты Объекты
Nokia 515 Dual Sim Nokia 301 Samsung Galaxy S4 Philips Xenium X1510 Nokia 2330c
Цена большая маленькая большая маленькая маленькая
Размер маленький большой большой большой маленький
Камера есть есть есть нет есть
Сенсорный экран нет нет да нет нет
Поддержка карты памяти да да да да нет


4. Построение базы знаний.

Если "Цена" ="большая", "Размер" = "маленький", "Камера" = "есть",
"Сенсорный экран" = "нет","Поддержка карты памяти" = "да",то "Nokia 515 DualSim"

Если "Цена" ="маленькая", "Размер" = "большой", "Камера" = "есть",
"Сенсорный экран" = "нет", "Поддержка карты памяти" = "да", то "Nokia 301"

Если "Цена" ="большая", "Размер" = "большой", "Камера" = "есть",
"Сенсорный экран" = "да", "Поддержка карты памяти" = "да", то "SamsungGalaxyS4"

Если "Цена" ="маленькая", "Размер" = "большой", "Камера" = "нет",
"Сенсорный экран" = "нет", "Поддержка карты памяти" = "да", то "PhilipsXeniumX1510"

Если "Цена" ="маленькая", "Размер" = "маленький", "Камера" = "есть",
"Сенсорный экран" = "нет", "Поддержка карты памяти" = "нет", то "Nokia 2330c"

5. Построение оптимального дерева решений.



Рис.2 Дерево вывода ЭС

Программа 1 (продукционная модель):

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
setlocale(LC_ALL, "Russian");
int price, size, camera, screen, flash;
cout << "=================================" << endl;
cout << "=== Выбор мобильного телефона ===" << endl;
cout << "=================================" << endl;

cout << "Желаемая цена телефона? 1 - маленькая, 2 - большая" << endl;
cin >> price;

cout << "Какой вы хотите размер телефона? 1 - маленький, 2 - большой" << endl;
cin >> size;

cout << "В телефоне есть(должна быть) камера? 1 - есть, 2 - нет" << endl;
cin >> camera;

cout << "В телефоне должен быть сенсорный экран? 1 - да, 2 - нет" << endl;
cin >> screen;

cout << "В телефоне должна быть поддержка карты памяти? 1 - да, 2 - нет" << endl;
cin >> flash;

if(price == 2 && size == 1 && camera == 1 && screen == 2 && flash == 1)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Nokia 515 Dual Sim" << endl;
}
else if(price == 1 && size == 2 && camera == 1 && screen == 2 && flash == 1)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Nokia 301" << endl;
}
else if(price == 2 && size == 2 && camera == 1 && screen == 1 && flash == 1)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Samsung Galaxy S4" << endl;
}
else if(price == 1 && size == 2 && camera == 2 && screen == 2 && flash == 1)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Philips Xenium X1510" << endl;
}
else if(price == 1 && size == 1 && camera == 1 && screen == 2 && flash == 2)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Nokia 2330c" << endl;
}
else
{
cout << "Вам не подходит ни одна из представленных моделей телефонов." << endl;
}
system("PAUSE");
return 0;
}


Программа 2 (семантическая модель):

#include <iostream>
using namespace std;

int main()
{
setlocale(LC_ALL, "Russian");

int price;
int camera;
int screen;
int flash;

cout << "=================================" << endl;
cout << "=== Выбор мобильного телефона ===" << endl;
cout << "=================================" << endl;

cout << "В телефоне есть(должна быть) камера? 1 - есть, 2 - нет" << endl;
cin >> camera;
if (camera == 1)
{
cout << "В телефоне должен быть сенсорный экран? 1 - да, 2 - нет" << endl;
cin >> screen;
if (screen == 1)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Samsung Galaxy S4" << endl;
}
else if (screen == 2)
{
cout << "Желаемая цена телефона? 1 - маленькая, 2 - большая" << endl;
cin >> price;
if (price == 1)
{
cout << "В телефоне должна быть поддержка карты памяти? 1 - да, 2 - нет" << endl;
cin >> flash;
if (flash == 1)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Nokia 301" << endl;
}
else if (flash == 2)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Nokia 2330c" << endl;
}
}
else if (price == 2)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Nokia 515 Dual Sim" << endl;
}
}
}
else if (camera == 2)
{
cout << "Вам подойдет телефон модели Philips Xenium X1510" << endl;
}


system("PAUSE");
return 0;
}




Контрольные вопросы
ЧтоВыпонимаетеподэкспертнойсистемой?
Компьютерная система, способнаячастичнозаменитьспециалиста-экспертавразрешениипроблемнойситуации.
Дайтеопределениебазызнанийэкспертнойсистемы?
В информатике экспертныесистемырассматриваютсясовместнос базами знаний как модели поведения экспертов вопределеннойобластизнанийсиспользованиемпроцедурлогическоговыводаи принятия решений, а базы знаний — каксовокупностьфактовиправиллогическоговыводаввыбраннойпредметнойобластидеятельности.
База знаний состоит из правил анализа информации отпользователяпоконкретнойпроблеме. ЭС анализирует ситуацию и, в зависимости от направленности ЭС, даетрекомендациипоразрешениюпроблемы.
Как правило, базазнанийэкспертнойсистемысодержит факты (статическиесведенияопредметнойобласти) и правила — набор инструкций, применяякоторыекизвестнымфактамможнополучатьновыефакты.
Чтопредставляетсобойподсистемавыводаэкспертнойсистемы?
Описание задачи (запрос) пользователя на входном языке экспертнойсистемычерезрешательпоступаетвподсистемулогическоговывода, которая, используя информацию из базы знаний, генерируетрекомендациипорешениюискомойзадачи. Модульотображенияиобъяснениярешенийпоказываетпользователюпромежуточныеиокончательныерезультатырешениязадачиспояснениемдействийэкспертнойсистемы.
Чемотличаетсяпрямойиобратныйпорядоклогическоговывода?
Логическийвыводможетпроисходитьмногимиспособами, изкоторыхнаиболеераспространенные - прямой порядок вывода и обратный порядок вывода.

Прямой порядок вывода - от фактов, которыенаходятсяврабочеммножестве, к заключению. Если такое заключение удается найти, то оно заносится в рабочее множество. Прямой вывод часто называют выводом, управляемым данными.
Обратный порядок вывода: заключенияпросматриваютсядотехпор, поканебудетобнаруженыврабочейпамятиилиполученыотпользователяфакты, подтверждающие одно из них. Всистемахсобратнымвыводомвначалевыдвигаетсянекотораягипотеза, азатеммеханизмвыводавпроцессеработы, как бы возвращается назад, переходя от нее к фактам, и пытается найти среди них те, которые подтверждают эту гипотезу
Длярешениякакогоклассазадачцелесообразноприменятьэкспертныесистемы?
Данныеизнаниянадежныинеменяютсясовременем.
Пространствовозможныхрешенийотносительноневелико.
Впроцессерешениязадачидолжныиспользоватьсяформальныерассуждения. Существуют системы, основанные на знаниях, покаещенепригодныедлярешениязадачметодамипроведенияаналогийилиабстрагирования (человеческиймозгсправляетсясэтимлучше). Всвоюочередьтрадиционныекомпьютерныепрограммыоказываютсяэффективнеесистем, основанных на знаниях, в тех случаях, когдарешениезадачисвязаносприменениемпроцедурногоанализа. Системы, основанные на знаниях, более подходят для решения задач, гдетребуютсяформальныерассуждения.
Долженбытьпокрайнеймереодинэксперт, которыйспособенявносформулироватьсвоизнанияиобъяснитьсвоиметодыпримененияэтихзнанийдлярешениязадач.
Области применения систем, основанных на знаниях, могутбытьсгруппированывнесколькоосновныхклассов: медицинская диагностика, контроль и управление, диагностиканеисправностейвмеханическихиэлектрическихустройствах, обучение.
КакиемоделипредставлениязнанийВызнаете?
Концептуальныемоделииспользуютэвристическийметод, чтопозволяетприраспознаваниипроблемы уменьшатьвремядляеепредварительногоанализа. Концептуальноеописаниенедаетгарантиитого, что метод может быть применен вовсехсоответствующихпрактическихситуациях. Практическоеиспользованиеконцептуальноймоделивлечетза собойнеобходимостьпреобразованияеевэмпирическуюмодель.
2. Эмпирические модели – это модели, как правило, описательного характера. Они могут варьировать от прос-тогонабораправилдополногоописания.
3. Декларативныемоделипредставлениязнанийосновываютсяна предположении, чтопроблемапредставлениянекоейпредметнойобластирешаетсянезависимооттого, какэтизнанияпотомбудутиспользоваться. Поэтомумоделькакбысостоитиздвухчастей: статическихописательныхструктурзнанийимеханизма вывода, оперирующегоэтимиструктурамиипрактическинезависимогоотихсодержательногонаполнения. При этом в какой-то степениоказываютсяраздельнымисинтаксическиеисемантическиеаспектызнания, чтоявляетсяопределеннымдостоинствомуказанныхформпредставленияиз-за возможностидостиженияихопределеннойуниверсальности. Этимоделипредставляютсобойобычномножествоутверждений. Предметнаяобластьпредставляетсяввидесинтаксическогоописанияеесостояния. Выводрешенийосновываетсявосновномнапроцедурахпоискавпространствесостояний.
4. Процедурныемоделипредставляютсобоймодели, вкоторыхзнаниясодержатсявпроцедурахнебольшихпрограмм, которые определяют, как выполнять характерные действия. Приэтомможнонеописыватьвсевозможныесостояниясредыилиобъектадляреализациивывода. Достаточнохранитьнекоторыеначальныесостоянияипроцедуры, генерирующиенеобходимыеописанияситуацийидействий.
Какиефункциивыполняетинженерпознаниям?
специалистпоискусственномуинтеллекту, проектирующийисоздающийэкспертнуюсистему. Обычноинженерпознаниямвыступаетвролипосредникамеждуэкспертомибазойзнаний.
Чемотличаетсябазаданныхотбазызнаний?
База знаний - семантическая модель, описывающаяпредметнуюобластьипозволяющаяотвечатьнатакиевопросыизэтойпредметнойобласти, ответынакоторыевявномвиденеприсутствуютвбазе. Базазнанийявляетсяосновнымкомпонентоминтеллектуальныхиэкспертныхсистем.

База данных - совокупность связанных данных, организованныхпоопределеннымправилам, предусматривающимобщиепринципыописания, хранения и манипулирования, не зависимая от прикладных программ. Базаданныхявляетсяинформационноймодельюпредметнойобласти. Обращениекбазамданныхосуществляетсяспомощьюсистемыуправлениябазамиданных (СУБД).
Чем отличаются знания от данных?
Данные - это отдельные факты, характеризующие объекты, процессыиявленияпредметнойобласти, а так же их свойства.
Знания - это хорошо структурированные данные, или данные о данных, или метаданные.


СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
им. А. А. УГАРОВА
(филиал) федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
Кафедра АИСУ



ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

по дисциплине: «Интеллектуальные системы и технологии»
на тему:
«Изучение возможностей экспертных систем»



Выполнил:
ст. гр. ИП-11-1д

Проверил:






Старый Оскол, 2014