Тема 13. Искусственный интеллект. Экспертные системы

Тема 13. Понятие
искусственного интеллекта.
Экспертные системы
Основные вопросы




Понятие искусственного интеллекта
Экспертные системы и их структура
Системы поддержки принятия
решений
Реинжинеринг бизнес-процессов
Искусственный интеллект

Научной задачей искусственного
интеллекта (ИИ) является
воссоздание (имитация) с помощью
искусственных устройств разумных
рассуждений и действий человека.
Понятие искусственного
интеллекта




1. ИИ – условное обозначение кибернетических систем,
моделирующих некоторые стороны интеллектуальной
(разумной) деятельности человека: логическое и
аналитическое мышление.
2. ИИ – способность робота или компьютера к имитации
человеческих навыков, используемых для решения задач,
изучения проблем, рассуждений и самоусовершенствования.
3. ИИ – научное направление, связанное с разработкой
алгоритмов и программ для автоматизации деятельности,
требующей человеческого интеллекта.
4. ИИ – одно из направлений информатики, цель которого –
разработка аппаратно-программных средств, позволяющих
пользователю-непрограммисту ставить и решать свои
задачи, традиционно считающиеся интеллектуальными,
общаясь с ЭВМ на ограниченном подмножестве
естественного языка.
Интеллект

– это способность мышления,
рационального познания
Критерий, позволяющий определить
может ли машина мыслить

Машина может быть признана
мыслящей, если эксперт, ведя с ней
диалог по достаточно широкому кругу
вопросов, не сможет отличить ее
ответов от ответов разумного
человека.
ИИ разделяется на два
научных направления

нейрокибернетику
(или искусственный
разум)

кибернетику
«черного ящика»
(или машинный
интеллект).
Кибернетика


– это наука об управлении, связи и
переработке информации.
Кибернетика исследует объекты
независимо от их материальной
природы (живые и неживые
системы).
Нейрокибернетика

– базируется на аппаратном
моделировании работы головного
мозга человека, основой которого
является большое число (около 14
миллиардов) связанных и
взаимодействующих нервных клеток
– нейронов.
Нейронные сети
(или нейросети)

- это системы искусственного
интеллекта, которые моделируют
работу головного мозга
Для кибернетики «черного
ящика»


- не имеет значения, какова
конструкция «мыслящего»
устройства.
Главное, чтобы на заданные входные
воздействия оно реагировало также,
как человеческий мозг.
Экспертные системы,
построенные на идеях ИИ

- аккумулируют опыт, знания, навыки
специалистов (экспертов) для того,
чтобы в нужный момент передать их
любому пользователю ЭВМ.
GPS (General Problem Solver)

Она способна однотипным способом
решать такие непохожие задачи, как
расчет интегралов, разгадывание
логических головоломок,
доказательство теорем,
грамматический анализ фраз.
Алгоритм нейросетевого
исследования



Выход последнего слоя нейронов сравнивается с
образцом обучения и из разницы между
желаемым и действительным делается вывод о
том, каковы должны быть связи нейронов
последнего слоя с предыдущим.
Затем подобная операция производится с
нейронами предпоследнего слоя. Таким образом,
по нейросети от выхода к входу бежит волна
изменения весов связей.
В итоге получается система, которая может
построить приближение для широкого класса
функциональных зависимостей между входом и
выходом.
Экспертная система

– это интеллектуальная вычислительная
система, в которую включены знания
опытных специалистов (экспертов) о
некоторой предметной области (финансы,
медицина, право, геология, страхование,
поиск неисправностей в радиоэлектронной
аппаратуре и т.д.), и которая в пределах
этой области способна принимать
экспертные решения (давать советы,
ставить диагноз).
Экспертная система


позволяет накапливать,
систематизировать и сохранять
знания, профессиональный опыт тех
экспертов, которые решают
конкретные задачи наилучшим
образом.
Накопленные в ЭС знания могут быть
использованы на практике
неограниченное число раз.
Экспертные системы
используются


где нет твердо устоявшейся теории, в тех
предметных областях, где слишком много
переменных величин (факторов,
показателей, симптомов), затрудняющих
создание полной теории, точной
математической модели.
в этих предметных областях искусные
практики при решении задач опираются на
свой опыт, навыки и интуицию.
База знаний (БЗ)

представляет собой совокупность
знаний по данной предметной
области, почерпнутых из публикаций,
а также введенных в процессе
взаимодействия эксперта (или
нескольких экспертов) с экспертной
системой.
Решатель (другое название –
машина логического вывода)


– это программа, моделирующая
(имитирующая) ход рассуждений
эксперта на основании знаний,
имеющихся в БЗ, и данных,
введенных пользователем.
– это «мозг» ЭС. С помощью
решателя обрабатываются введенные
данные и делаются соответствующие
выводы.
Подсистема объяснений


– программа, позволяющая
продемонстрировать, каким образом
получен результат, то есть показать
цепочку рассуждений электронного
эксперта.
Подсистема объяснений облегчает
когнитологу выявление ошибок и
модернизацию ЭС.
Особенности экспертных
систем






1. ЭС ограничена определенной предметной
областью.
2. ЭС способна рассуждать при сомнительных
исходных данных.
3. ЭС способна объяснить цепочку сделанных ею
рассуждений.
4. Факты и механизм (программа) формирования
выводов четко отделены друг от друга.
5. ЭС строится так, чтобы имелась возможность
постепенного ее наращивания (расширения) и
модернизации.
6. В результате работы ЭС формируется диагноз,
рекомендация, совет, как нужно поступать в
конкретной ситуации или предположение о том, что
произошло с исследуемым объектом.
Примеры ЭС




Экспертная система MYCIN (Станфордский
университет) предназначена для диагностики
инфекционных заболеваний.
Юридическая ЭС – JUDITH позволяет юристам
получать экспертные заключения по гражданским
делам.
Экспертная система INTERNIST диагностирует
несколько сотен болезней с точностью, которая
сопоставима с точностью диагноза, сделанного
квалифицированным врачом.
PROSPECTOR – экспертная система, которая
помогает геологам в поиске новых полезных
ископаемых.
Примеры ЭС




Система TIMM (разработчик General Research)
оказывает помощь военному пилоту вертолета во
время боевых действий.
Экспертная система Management Advisor
(консультант менеджера) помогает руководителю в
планировании своей коммерческой деятельности.
Система XCON (Carnegie-Melon University)
предназначена для определения конфигурации
компьютеров при их продаже.
Экспертная система EXPERTAX (Coopert and Lybrand)
готовит рекомендации ревизорам и налоговым
специалистам в подготовке расчетов по налогам и
подготовке финансовых деклараций. База знаний
отражает опыт свыше 20-ти экспертов.
Процесс принятия решений

интуитивноэмпирическая
схема (основанная
на сравнении
проблемной
ситуации с ранее
встречавшимися
схожими
ситуациями)

формальноэвристическая
схема (основанная
на построении и
исследовании
модели
проблемной
ситуации)
Информационное
обеспечение управления

- это совокупность информационных
ресурсов, средств, методов и
технологий, способствующих
эффективному проведению всего
процесса управления, в том числе
разработке и реализации
управленческих решений.
Система поддержки
принятия решений (СППР).

– система, обеспечивающая лицо,
принимающее решение (ЛПР),
необходимыми для принятия решения
данными, знаниями, выводами и/или
рекомендациями.
Информационно-аналитические
СППР (ИА СППР).

– это класс человеко-машинных
систем, предназначенных для
оказания помощи ЛПР в их
профессиональной деятельности по
использованию данных, знаний и
моделей при подготовке и принятии
обоснованных решений.
Назначение СППР

«улучшить деятельность работников
умственного труда (knowledge
workers) в организациях путем
применения информационной
технологии».
Уровни СППР:



1. Прикладные СППР служат для поддержки
решения отдельных прикладных задач в конкретных
ситуациях. С ними работают конечные пользователи
(отдельные лица или группы людей).
2. Генераторы представляют собой пакеты
программных средств поиска и выдачи данных,
моделирования и т.д., которые используются
разработчиками прикладных СППР для создания
специализированных систем. Генераторы могут быть
быстро «встроены» в прикладную систему.
3. Инструментальные СППР соответствуют высшему
уровню технологичности и предоставляют в
распоряжение разработчиков наиболее мощные
комплексы средств, связанных единой
методологией.
Инжиниринг Реинжинеринг

представляет собой
приемы и методы,
используемые для
проектирования новых
структур и процессов
в соответствии с их
целями и задачами.

фундаментальное
переосмысление и
радикальное
перепроектирование
существующих
процессов для
получения резких,
скачкообразных
изменений по
улучшению (в
диапазоне 500-1000%
и более).
Реинжинеринг

- это фундаментальное
переосмысление и радикальное
перепроектирование деловых
процессов для достижения резких,
скачкообразных улучшений в
решающих, современных показателях
деятельности компании, таких, как
стоимость, качество, сервис и темпы.
Деловой процесс

- это упорядоченная совокупность
действий по производству товаров
или оказанию услуг клиентам,
удовлетворяющих их по стоимости,
времени, качеству и сервису
Бизнес-процесс

- это множество внутренних шагов
(видов) деятельности, начинающихся
с одного и более входов и
заканчивающихся созданием
продукции, необходимой клиенту.
Задача реинжиниринга

перепроектирование деловых
процессов компаний или других
структур для достижения новых
целей.
Проект реинжиниринга
включает:





1) разработку системы съема информации, точно
отражающей аспекты деятельности компании
(структуры) и организацию ее обработки;
2) построение модели компании (структуры),
адекватно отражающей суть происходящих в ней
процессов, потоков материальных и информационных
ресурсов и системы управления;
3) анализ эффективности деятельности компании и
отдельных ее звеньев, выявление негативных сторон
деятельности и неэффективных составляющих модели
и поиск путей решения проблемы;
4) моделирование и прогнозирование деятельности
компании с учетом внутренних и внешних факторов;
5) выбор наилучшего решения перепроектирования
деятельности компании и его практическую
реализацию.
СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!