Разработка электронного учебника по Экспертным системам

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Российский  государственный  гуманитарный университет

Филиал  в г. Калуге 
 

Кафедра прикладной информатики 
 
 
 

Жуков Николай  Викторович 

Разработка электронного учебника

по Экспертным системам

Курсовая  работа по моделям и алгоритмам обработки  информации студента 2 курса  группы «ИО-206(1.2)»  
 
 
 
 
 

        Научный руководитель

                                           доктор техн. наук, профессор Комарцова Л.Г. 
 
 
 
 
 

Калуга  2008

СОДЕРЖАНИЕ 

      Введение  – стр. 3

I. Исследовательская часть.

     1.   Обзор методов построения книги – стр. 4

      1.1  Системы на основе линейного  текста – стр. 4

      1.2  Мультимедийные обучающие  системы – стр. 4

      1.3  Системы на основе гипертекста  – стр. 4

      1.4  Справочная система ОС Windows – стр. 5

      1.5  Пакет гиперметод – стр. 5

      1.6  Требования к учебнику –  стр. 6

II. Конструкторская часть.

1. Обоснование выбора среды программирования – стр. 7
2. Основные функции учебника – стр. 7
3. Разработка главной страницы – стр. 7
4. Используемы элементы – стр. 15
5. Экспертные системы, их особенности. Применение экспертных систем. История развития. – стр.15
6. Структура систем, основанных на знаниях. – стр.30
7. Стратегии управления выводом – стр.41

III. Технологическая часть.

1. Руководство пользователя – стр. 46

Заключение  – стр. 49

Список литературы – стр. 50 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  ВВЕДЕНИЕ.

Экспертные  системы (ЭС) возникли как значительный практический результат в применении и развитии методов искусственного интеллекта (ИИ)- совокупности научных дисциплин, изучающих методы решения задач интеллектуального (творческого) характера с использованием ЭВМ.

Область ИИ имеет более чем сорокалетнюю историю развития. С самого начала в ней рассматривался ряд весьма сложных задач, которые, наряду с другими, и до сих пор являются предметом исследований: автоматические доказательства теорем, машинный перевод (автоматический перевод с одного естественного языка на другой), распознавание изображений и анализ сцен, планирование действий роботов, алгоритмы и стратегии игр.

    ЭС - это набор программ, выполняющий  функции эксперта при решении  задач из некоторой предметной  области. ЭС выдают советы, проводят  анализ, дают консультации, ставят диагноз. Практическое применение ЭС на предприятиях способствует эффективности работы и повышению квалификации специалистов.

   Главным достоинством  экспертных  систем является возможность  накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличие от человека к любой информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество проводимой экспертизы. При решении задач, требующих обработки большого объема знаний, возможность возникновения ошибки при переборе очень мала.

    При создании ЭС возникает ряд затруднений.  Прежде всего, это связано с тем, что заказчик не всегда может точно сформулировать свои требования к разрабатываемой системе. Также возможно возникновение трудностей чисто психологического порядка: при создании базы знаний системы эксперт может препятствовать передаче своих знаний, опасаясь, что впоследствии его заменят “машиной”. Но эти страхи не обоснованы, т. к. ЭС не способны обучаться, они не обладают здравым смыслом, интуицией. Но в настоящее время ведутся разработки экспертных систем, реализующих идею самообучения. Также ЭС неприменимы в больших предметных областях и в тех областях, где отсутствуют эксперты.

    Экспертная система состоит из  базы знаний (части системы, в  которой содержатся факты), подсистемы  вывода (множества правил, по которым осуществляется решение задачи), подсистемы объяснения, подсистемы приобретения знаний и диалогового процессора.

    При построении подсистем вывода  используют методы решения задач  искусственного интеллекта.

В данной курсовой проведена разработка и создание электронного учебника по теме «экспертные системы». Данный учебник должен дать основные понятия, которые включает в себя ЭС (Экспертные системы). 
 
 
 
 

I.   Исследовательская часть.

1. Обзор методов пострения книги

      В настоящее время создано довольно большое количество автоматизированных обучающих систем и средств их создания. По виду представления учебного материала их можно разделить на три основных вида - в виде простого, мультимедийного или гипертекстового документов.

1.    Системы на основе линейного текста

      Представление материала в виде обычных документов, то есть линейного текста, подразумевает наличие некоторого текстового материала, разбитого на темы и страницы, может быть, содержащего некоторые рисунки. Ознакомление обучаемого с данным текстом идет в заранее определенной последовательности, которую он не может изменить. В лучшем случае подобная система предлагает вернуться на шаг назад или к начать обучение с самого начала.

      Системы с подобной организацией данных обычно не предполагают каких-либо тестовых программ, а если таковые имеются, то все на что они способны, это вернуть обучаемого к предыдущей пройденной теме или выставить ему оценку за прочитанный материал. Именно прочитанный, а не изученный.

      Как видно из вышеизложенного, системы подобного типа мало подходят для реализации сколько-нибудь серьезных задач обучения.

2.   Мультимедийные обучающие системы

      Мультимедийные  обучающие системы позволяют  гармонично объединить лекцию с демонстрацией учебного материала, практикум в виде компьютерного имитатора, тестирующую систему и все дополнительные материалы в едином интерактивном компьютерном учебнике. Мультимедийный учебник не просто разгружает преподавателя от каждодневных рутинных функций, но значительно повышает интерес обучаемых к предмету, ускоряет обучение и обеспечивает лучшее усвоение знаний. Но мультимедийные системы обучения требуют соответствующей аппаратной поддержки, занимают большие объемы памяти, что несколько ограничивает область их применения.

3. Системы на основе гипертекста

      Третьей разновидностью обучающих систем являются гипертекстовые системы обучения.

      Гипертекст  как подход к управлению информацией  отличается от других подходов (например, СУБД) тем, что основной вид деятельности пользователя при работе с ним  состоит не столько в поиске нужной информации, сколько в ознакомлении с определенным предметом посредством просмотра ряда информационных фрагментов, связанных между собой по смыслу. Ознакомление осуществляется в определенной последовательности, обусловленной целями пользователя. Возможность варьирования последовательности ознакомления с содержанием гипертекста, в отличие от линейного текста, осуществляется за счет разбиения информации на фрагменты (темы) и установления между ними связей, как правило, позволяющих пользователю перейти от изучаемой в текущий момент темы к одной из нескольких связанных с ней тем. Очевидно, что большей гибкостью в смысле удовлетворения различных целей пользователей обладает гипертекст с большим количеством связей между темами.

      Рассмотрим  некоторые средства создания гипертекстовых систем.

4.   Справочная система ОС Windows

     Один  из подходов состоит в создании структуры  данных на основе справочной системы Windows. Этот подход имеет несколько очевидных  плюсов, главный из которых - уже  реализованная навигационная система, включающая в себя систему поиска по ключевым словам, автоматическое создание глоссария, возможность вывода документов на печать. Файлы справочной системы могут содержать как форматированный текст, так и графику, и анимацию. Однако, создание таких файлов требует специального программного обеспечения, с помощью которого производится процесс компиляции, сами файлы справки не могут бать изменены "на лету" – для этого требуется компилятор. Файлы справки не могут содержать программных элементов, справочная система не содержит какого-либо внутреннего языка для их создания. Но, взамен этого, существует средство, с помощью которого мы можем запускать исполняемые файлы, находящиеся на жестком диске локального компьютера. Присутствует также некоторая разъединенность текстового материала и обучающих (или тестирующих) программ.

    Самым же главным минусом использования  справочной системы Windows является невозможность  ее модификации, невозможность изменения интерфейса. Окно просмотра учебника является встроенным в операционную систему объектом и возможности внести изменения в его навигационный механизм не предоставлено.

5.   Пакет ГиперМетод

      Система разработки Пакет ГиперМетод – инструмент для создания электронных каталогов, учебников и рекламных изданий  на CD-дисках, систем помощи и публикаций в Internet, а также других мультимедиа приложений и электронных изданий.

      ГиперМетод  позволяет создавать красивые и  сложные мультимедиа приложения, отвечающие самым современным стандартам, объединяя в одно целое звук, видео, рисунки, анимацию, текст и гипертекст.

      С помощью этого пакета сделаны  профессиональные мультимедиа продукты: образовательная энциклопедия "Русский  музей. Живопись", справочник "Российский софт", диск "Ваша собака", мультимедиа  учебник "Социальная компетентность", а также множество других электронных изданий, каталогов продукции, информационных систем.

      Стандартный вариант пакета содержит всего два  модуля - Монтажный Стол, предназначенный для общего дизайна и просмотра приложения и программу просмотра, представляющую собой тот же монтажный стол без элементов редактирования.

      Профессиональный  вариант пакета дополнен следующими модулями:     

• ассистент по связям - создает гипертекстовые связи автоматически по заданным разработчиком правилам;     
• ассистент по текстам - автоматически генерирует гипертексты из больших текстов;   
• ассистент по структуре - помогает проверять структуру разрабатываемого приложения;     
• ассистент по установке - автоматически создает дистрибутив мультимедиа CD ROM приложения.

      Как видно из вышеизложенного, данный пакет  более ориентирован на разработку мультимедиа-приложений, и не является специализированным средство для создания обучающих систем. Хотя в нем присутствуют некоторые возможности, которые необходимы при разработке обучающих систем, например, возможность анализа структуры, автоматическое генерирование гипертекстов и связей, но отсутствие таких вещей, как возможность вставки тестирующих программ и анализ их результатов делают эту систему непригодной для разработки качественной обучающей системы.

6.   Формулирование требований к учебнику

      Подводя итог всему вышесказанному, можно  отметить отсутствие или недостаточную  развитость во всех рассмотренных системах некоторых средств, весьма важных и  полезных для разработчиков и  пользователей автоматизированной обучающей системы. Можно сформулировать список возможностей, которые должны быть в автоматизированной обучающей системе.