Экспертная система в Prolog — это компьютерная программа на языке программирования Prolog, которая в определенной сфере может проявлять степень познаний равнозначную степени познания человека-эксперта.
Введение
Экспертной системой является компьютерная программа, которая, подобно любой другой программе способна получать какие-либо данные на входе и формировать необходимые пользователю данные на выходе. Но в данном случае имеется особенность, которая состоит в том, что задачей функционирования экспертной системы является замена эксперта, то есть, человека, в определенной предметной сфере.
Функционируют такие программы по заранее заданному алгоритму. От других типов интеллектуальных систем экспертные системы отличает большой объем знаний, который необходим для выработки и принятия решения. К примеру, система, контролирующая температуру в мангале при изготовлении шашлыка не может считаться экспертной системой.
Экспертная система в Prolog
Экспертные системы могут создаваться для самых разных предметных сфер, к примеру, существуют:
- Системы медицинской диагностики, которые по совокупности симптомов могут назначить анализы, по результатам которых можно определить диагноз и сформировать курс лечения.
- Экспертные системы, которые способны следить за соблюдением правил дорожного движения.
Но в любом случае, в процессе эксплуатации в систему должны попасть сведения от пользователя. Наиболее часто это может происходить в формате диалога, причем система должна формировать вопросы на основании данных, имеющихся в базе, и предоставленных раньше ответов.
Все экспертные системы, независимо от предметной сферы, обладают схожей структурной организацией, так как, на самом деле нет разницы «угадывает» ли система диагноз по имеющимся симптомам или персонажа мультфильма по его характеристикам. Это означает, что для проектирования может использоваться специализированный набор инструментов для формирования типовых систем, или заготовки систем, в которые эксперту необходимо только занести данные и правила, например, заготовки, выполненные на языке Prolog.
Экспертная система, в таком случае состоит из следующих частей:
- Базы знаний.
- Механизма вывода.
- Системы пользовательского интерфейса.
В отдельных системах может быть модуль, предназначенный для объяснения решения, который способен пояснить пользователю результаты работы (к примеру, по какой причине выставлен именно такой диагноз). Часто, система может обучаться в ходе диалога с пользователями, причем в базу данных могут заноситься новые данные (факты).
Следует подчеркнуть, что база данных должна содержать набор фактов, а база знаний правила вывода решений на базе фактов и заданных пользователем данных. Правила являются, по существу, исходным кодом программы, то есть, именно поэтому для создания экспертных систем считается удобным применять языки программирования типа SWI Prolog. Они могут позволить добавить новые правила в программу непосредственно во время ее выполнения.
Так как основанием всех экспертных систем является база данных, то разработка программы должна начинаться с анализа предметной сферы. Здесь необходимо понять какие критерии стоит учитывать при создании базы данных. То есть, база знаний представляет собой центральную часть экспертной системы. Она должна содержать правила, которые описывают отношения или явления, способы и знания для решения задач из области использования системы.
Можно формировать базу знаний, которая будет состоять из фактических знаний и знаний, используемых для вывода других знаний. Утверждение «Джон Ф. Кеннеди был 35-м президентом Соединенных Штатов» является примером фактических знаний. А фраза «Если у вас болит голова, то следует принять пару таблеток цитрамона» является примером знания для вывода. Сама база знаний, как правило, должна располагаться на жестком диске или другом носителе.
Механизм вывода, должен содержать принципы и правила работы. Механизм вывода должен «знать», каким образом вести использование базы знаний таким образом, чтобы можно было получить разумные и согласованные заключения (выводы) из информации, которая находится в ней.
Когда экспертная система получает вопрос, механизм вывода должен сделать выбор способа использования правил базы знаний для решения задачи, представленной в вопросе. Практически, механизм вывода выполняет запуск экспертной системы в работу, путем определения конкретных действий. А именно, какие правила следует вызвать и организовать доступ к ним в базе знаний. Механизм вывода должен выбрать правила, определить, когда найдено правильное решение и передать результаты программе интерфейса с пользователем. Когда вопрос должен быть предварительно обработан, то доступ к базе знаний осуществляется через интерфейс с пользователем.
Интерфейс является частью экспертной системы, которая обеспечивает взаимодействие с пользователем. Обычно пользователи слабо осведомлены об организации базы знаний, поэтому интерфейс должен оказать им помощь в работе с экспертной системой даже если они не представляют, как она организована. Интерфейс способен также объяснить пользователям, каким образом экспертная система может осуществить вывод результата.
В любой экспертной системе присутствует зависимость между входным потоком данных и данными в базе знаний. Во время выполнения консультации входные данные должны сопоставляться с данными в базе знаний. Результатом сопоставления должен стать отрицательный или утвердительный ответ.
