Интеллектуальные информационные системы

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОТЕХНИКИ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

ФАКУЛЬТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ                                                   КАФЕДРА ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ И СИСТЕМ

ОТЧЕТ О ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

По  дисциплине

«Интеллектуальные информационные системы» 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент Володин Ю.В.

Шифр: Т-071056 Группа: ЗТ-2-07

Руководитель:  Гусева А.В. 
 

МОСКВА 2012 г. 

     Лабораторная  работа № 1 

      Построение  базы знаний экспертной системы на основе продукционной модели представления знаний. 

Цели  работы:

Изучение  взаимосвязи правил в базе знаний, построенной на основе продукционной  модели представления знаний.

Задание:

 

1. Изучите базу знаний ЭС, указанную преподавателем.
2. Постройте граф И/ИЛИ, взяв в качестве корневой вершины графа правило, указанное преподавателем.

Теоретическое введение 
 

1. Представление в оболочке экспертной системы Expert.

Экспертные системы предназначены для решения неформализованных задач на основе использования знаний экспертов, которые предварительно вводятся в базу знаний (БЗ) экспертной системы.

При создании ЭС для конкретных приложений часто используются так называемые оболочки ЭС (или пустые ЭС), т.е. ЭС с пустой базой знаний.

Каждая оболочка характеризуется фиксированным способом представления знаний, организации выводов и функционирования компонент, которые будут использоваться во всех приложениях, где будет применяться оболочка. .

Оболочки ЭС часто создаются на основе продукционной модели представления знаний, одной из таких оболочек является Expert..

2. Представление фактов ^

В ЭС факты часто представляются четверкой “объект - атрибут - значение - коэффициент доверия”. В оболочке Expert имя объекта объединяется с именем атрибута понятием “объект”, и факт представляется в виде

<объект>=<значение> КД=<коэффициент доверия>.

Коэффициент доверия выражает относительную уверенность в факте и представляется целым числом от 0 до 100. КД =100 означает абсолютную уверенность в факте.

Если коэффициент доверия опущен и факт представлен парой <объект> = <значение>, то по умолчанию принимается КД = 100. 

3. Многозначные объекты

Многозначным называется объект, который может иметь одновременно несколько абсолютно достоверных значений.

Объекты, не являющиеся многозначными, также могут иметь одновременно несколько значений, однако ни одно из этих значений не должно быть абсолютно достоверным. 

4. Разрешенные значения

  С каждым объектом, кроме списка значений,связан еще один список - список разрешенных значений объекта. Объект может принимать только те значения, которые перечислены в этом списке.

  Поскольку в условиях правил оболочки Expert нельзя использовать выражения вида <объект> больше <значение> или

              <объект> меньше <значение>, а допускаются только выражения вида <объект> = <значение>, то при использовании числовых значений объектов список возможных значений следует представить в виде нескольких интервалов.

5. Вопросы

  С каждым объектом, значение которого нужно получить от пользователя, связывается вопрос. Этот вопрос ЭС задает пользователю в процессе консультации. Вместе с текстом вопроса на экран выдается меню, сформированное из списка разрешенных значений и пользователю предлагается выбрать одно из них в качестве ответа на вопрос. Если для какого-либо объекта текст вопроса не задан, то он будет формироваться автоматически в виде “Каково значение ‘<объект>‘ ?”

6. Правила ^

  Правила в оболочке Expert представляются в виде

  Правило <номер>: ЕСЛИ <посылка>

ТО <заключение>.

  Посылка может состоять из нескольких пар <объект>=<значение>, связанных операцией “И”. С заключением может быть связан коэффициент доверия, т.е. заключение представляется в виде

<объект>=<значение> КД=<коэффициент доверия>. 

    Изучение базы знаний ЭС лучше всего начать с анализа концептуальной схемы, поскольку концептуальная схема дает наиболее общее представление о структуре базы знаний. 
 

Содержание  отчета о работе

 
    

1. Концептуальная  схема базы знаний.
2. Граф И/ИЛИ для одной из гипотез.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 
 

 

 

 
 

 
 

 

 
 
 
 

Рис. 1. Концептуальная схема ЭС. 
 

Как видно из рис. 1, концептуальная схема дает представление не только о структуре базы знаний, но и о подходе к решению задач ЭС. Однако на концептуальной схеме указываются только имена объектов и не указываются их значения, поэтому для более полного представления процесса решения задач необходимо использовать граф И/ИЛИ. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 
 

 
 

 

 

 
 

 

 
 

 
 
 

 
 

 
 
 

Рис. 2. Фрагмент графа И/ИЛИ для одной из гипотез. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Лабораторная  работа № 2 
 

     Выполнение  логических выводов  в ЭС.  

Цель  работы: практическое освоение методов выполнения логических выводов при решении задач ЭС. 
 

Задание:  

    

1. Составьте и выполните тестовый пример в режиме консультации с ЭС, отслеживая процесс его выполнения по графу И/ИЛИ, построенному при выполнении лабораторной работы №1.
2. Составьте таблицу, показывающую последовательность шагов, выполненных ЭС при решении тестового примера.

 

Теоретическое введение 

1. Выполнение  выводов в оболочке Expert

  В оболочке Expert используются обратные выводы. Цель задается пользователем в виде имени объекта. ЭС, используя имеющиеся в БЗ правила, пытается получить значение указанного объекта-цели. Вывод начинается с поиска правила, которое содержит объект-цель в своей правой части (заключение правила). Поскольку заключение правила представлено в виде <объект> = <значение> КД= <коэффициент доверия>, то выбор правила, содержащего объект-цель в заключении этого правила, по существу является выдвижением гипотезы о значении объекта-цели. Количество возможных гипотез определяется количеством имеющихся в БЗ правил, которые содержат в правой части объект-цель.

  Для проверки гипотезы рассматривается каждая из составляющих посылки выбранного правила. Эти составляющие посылки сопоставляются с заключениями других правил и в случае успешного сопоставления аналогично рассматривается посылка следующего выбранного правила (см. рис 3). Если на некотором шаге выводов не оказывается правила, заключение которого можно было бы сопоставить с проверяемой посылкой, то посылка сопоставляется с имеющимися фактами. Если имеющихся фактов недостаточно для подтверждения или опровержения посылки, то пользователю задается вопрос о значении объекта, указанного в посылке.  
 
 
 

    
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Рис.3. Выполнение выводов в оболочке Expert. 

2. Вычисление  коэффициентов доверия в процессе  выполнения выводов

  В оболочке Expert допускается использование коэффициентов доверия в фактах и в заключениях правил. Факты с коэффициентами доверия могут быть введены пользователем или получены в результате применения правил к имеющимся фактам.  

  Коэффициент доверия факта, указанного в заключении правила вычисляется по формуле

                  КД_{посылки} Х КД_{заключения}

   КД_факта=

                             100

  где КД заключения- коэффициент доверия, указанный в заключении правила.

  Если в процессе вывода получен некоторый факт с коэффициентом доверия КД1, а затем другим путем для той же пары “объект - значение” получен факт с коэффициентом доверия КД2, то для объединения значений КД1 и КД2 используется формула:

                             КД1*КД2

   КД=КД1+КД2-

                                100 

Содержание  отчета о работе

 
    

1. Протокол  диалога с ЭС при выполнении тестового  примера
2. Граф И/ИЛИ для тестового примера
3. Таблица, показывающая последовательность шагов при выполнении тестового примера.

 
 
 
 
 
 

1. Задается  цель:

 

 
 

2. Оценивается  объект «программирование».

 

 

3. Оценивается объект «языки программирования»

 

 

4. Оценивается объект « ОС».

 

 

5. Далее аналогичным  образом производится опрос по текстовому редактору, электронным таблицам и  трехмерному графическому редактору.
6. На основании полученных ответов, экспертная система выдает заключение.

 

 
 

На основании  последовательности событий можно  построить таблицу: 
 
 
 

Номер шага	Текущая гипотеза	Конфликтное множество	Правила выбранные  для конфликтного множества	Список подцелей	Факт
1	Выбор языка  программирования	Basic, C++, Paskal	3	Определить нужен ли язык программировани я, а если нужен то какой.	Visual C++ 6.0.
2	Выбор текстового редактора	Adobe, MS Word	11	Определить  текстовый редактор какого производителя  нужен.	MS Word 95
3	Выбор электронной  таблицы	Microsoft, borland	15	Определить электронные таблицы какого производителя нужны пользователю.	MS Exel 95
4.	Выбор операционной системы	Windows 3.1, Windows 95	3-20	Определить  какая ОС установлена на компьютере пользователя.	Windows 95