Część siódma Autor Roman Simiński Kontakt roman.siminski@us.edu.pl www.us.edu.pl/~siminski Realizacja dziedzinowego systemu ekspertowego Niniejsze opracowanie zawiera skrót treści wykładu, lektura tych materiałów nie zastąpi uważnego w nim uczestnictwa. Opracowanie to jest chronione prawem autorskim. Wykorzystywanie jakiegokolwiek fragmentu w celach innych niż nauka własna jest nielegalne. Dystrybuowanie tego opracowania lub jakiejkolwiek jego części oraz wykorzystywanie zarobkowe bez zgody autora jest zabronione.
Inżynieria i akwizycja wiedzy Proces realizacji systemów ekspertowych różni się od procesu realizacji klasycznych systemów informatycznych. W przypadku tych ostatnich, kompleksowo rozumiany proces realizacji systemu jest przedmiotem inżynierii programowania. W przypadku systemów ekspertowych mówi się o inżynierii wiedzy: Inżynieria wiedzy (ang. knowledge engineering) to dziedzina sztucznej inteligencji zajmująca się projektowaniem i realizacją systemów ekspertowych. Jednym z kluczowych elementów inżynierii wiedzy jest akwizycja wiedzy. Przyjmijmy następującą jej definicję: Akwizycja wiedzy (ang. knowledge acquisition, knowledge elicitation) to proces pozyskiwania, gromadzenia i strukturalizowania wiedzy dziedzinowej niezbędnej do realizacji baz wiedzy systemu ekspertowego. Copyright Roman Simiński Strona : 2
Narzędzia i role uczestników procesu realizacji systemu ekspertowego testuje i ocenia Twórca narzędzi AI implementuje Ekspert dziedzinowy Baza wiedzy Narzędzia do budowy SE pozyskuje wiedzę Inżynier wiedzy projektuje, buduje, testuje i rozszerza System Ekspertowy Użytkownik systemu Copyright Roman Simiński Strona : 3
Inkrementacyjny model cyklu rozwojowego systemu ekspertowego Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Wybór i analiza podzbioru dziedziny, realizacja wstępnego prototypu SE Testowanie systemu Inżynieria wiedzy Rozszerzenie dziedziny, pozyskanie dodatkowej wiedzy, rozszerzenie systemu Nie Czy system spełnia wymagania? Tak Wdrożenie systemu Copyright Roman Simiński Strona : 4
Przykład wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Wiedza źródłowa pozyskana od ekspertów w zakresie narciarstwa: Narty z grupy slalomrace i gigantrace są przeznaczone do zawodów. Narta typu slalomrace do zawodów wymagających małego promienia skrętu (slalom, slalom carvingowy) a gigantrace dla zawodów o charakterze slalomu giganta. Narty z tych grup można stosować dojazdy rekreacyjnej, odpowiednio dla krótkiego i długiego skrętu, ale wymagają one wysokich umiejętności i dynamicznego stylu jazdy. Narty z grupy slalomtop stosuje się do jazdy rekreacyjnej, dla osób preferujących krótki skręt, o normalnym stylu jazdy i wysokich lub średnich umiejętnościach. Narty z grupy allroundtop stosuje się do jazdy rekreacyjnej, dla osób preferujących średni skręt, o agresywnym i normalnym stylu jazdy oraz wysokich umiejętnościach. Narty z grupy lifeski stosuje się do jazdy rekreacyjnej, dla osób preferujących średni skręt, o normalnym lub defensywnym stylu jazdy i średnich lub niskich umiejętnościach *. (...) * Uwaga, to tylko uproszczony tekst dla potrzeb omawianego przykładu. Copyright Roman Simiński Strona : 5
Przykład wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Porządkowanie uzyskanych informacji Narty z grupy slalomrace są przeznaczone do zawodów, które wymagają małego promienia skrętu (slalom, slalom carvingowy). Narty z grupy gigantrace są przeznaczone do zawodów, które wymagają dużego promienia skrętu (slalom gigant). Narty z grupy slalomrace są przeznaczone do jazdy rekreacyjnej krótkim skrętem, ale wymagają one wysokich umiejętności i dynamicznego stylu jazdy. Narty z grupy gigantrace są przeznaczone do jazdy rekreacyjnej długim skrętem, ale wymagają one wysokich umiejętności i dynamicznego stylu jazdy. Narty z grupy slalomtop stosuje się do jazdy rekreacyjnej krótkim skrętem, dla osób o normalnym stylu jazdy i wysokich lub średnich umiejętnościach. Narty z grupy allroundtop stosuje się do jazdy rekreacyjnej średnim skrętem, dla osób o agresywnym lub normalnym stylu jazdy oraz wysokich umiejętnościach. Narty z grupy lifeski stosuje się do jazdy rekreacyjnej średnim skrętem, dla osób o normalnym lub defensywnym stylu jazdy i średnich lub niskich umiejętnościach *. (...) Copyright Roman Simiński Strona : 6
Przykład wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Wyodrębniamy najistotniejsze informacje Narty z grupy slalomrace są przeznaczone do zawodów, które wymagają małego promienia skrętu (slalom, slalom carvingowy). Narty z grupy gigantrace są przeznaczone do zawodów, które wymagają dużego promienia skrętu (slalom gigant). Narty z grupy slalomrace są przeznaczone do jazdy rekreacyjnej krótkim skrętem, ale wymagają one wysokich umiejętności i dynamicznego stylu jazdy. Narty z grupy gigantrace są przeznaczone do jazdy rekreacyjnej długim skrętem, ale wymagają one wysokich umiejętności i dynamicznego stylu jazdy. Narty z grupy slalomtop stosuje się do jazdy rekreacyjnej krótkim skrętem, dla osób o normalnym stylu jazdy i wysokich lub średnich umiejętnościach. Narty z grupy allroundtop stosuje się do jazdy rekreacyjnej średnim skrętem, dla osób o agresywnym lub normalnym stylu jazdy oraz wysokich umiejętnościach. Narty z grupy lifeski stosuje się do jazdy rekreacyjnej średnim skrętem, dla osób o normalnym lub defensywnym stylu jazdy i średnich lub niskich umiejętnościach. (...) Copyright Roman Simiński Strona : 7
Przykład wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Wydobywamy najważniejsze informacje rodzajowe: Na decyzję dotyczącą: typnarty wpływ mają: preferowanyskręt umiejętności przeznaczenie styljazdy Copyright Roman Simiński Strona : 8
Identyfikacja cech, właściwości i ich wartości Cecha: typnarty i wartości tej cechy slalomrace gigantrace typnarty slalomtop lifeski allroundtop Copyright Roman Simiński Strona : 9
Identyfikacja cech, właściwości i ich wartości Cecha: preferowanyskręt i wartości tej cechy krótki preferowanyskręt średni długi Copyright Roman Simiński Strona : 10
Identyfikacja cech, właściwości i ich wartości Cecha: umiejętności i wartości tej cechy niskie umiejętności średnie wysokie Copyright Roman Simiński Strona : 11
Identyfikacja cech, właściwości i ich wartości Cecha: przeznaczenie i wartości tej cechy zawody przeznaczenie rekreacja Copyright Roman Simiński Strona : 12
Identyfikacja cech, właściwości i ich wartości Cecha: styljazdy i wartości tej cechy agresywny styljazdy normalny defensywny Copyright Roman Simiński Strona : 13
Identyfikacja podstawowych zależności Kiedy proponujemy nartę typu slalomrace? Narty z grupy slalomrace są przeznaczone do zawodów, które wymagają małego promienia skrętu (slalom, slalom carvingowy). (...) typnarty = slalomrace przeznaczenie = zawody preferowanyskręt = krótki Copyright Roman Simiński Strona : 14
Identyfikacja podstawowych zależności Kiedy proponujemy nartę typu gigantrace? (...). Narty z grupy gigantrace są przeznaczone do zawodów, które wymagają dużego promienia skrętu (slalom gigant). (...) typnarty = gigantrace przeznaczenie = zawody preferowanyskręt = długi Copyright Roman Simiński Strona : 15
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy reguły doboru typu nart zawodniczych: typnart = slalomrace if przeznaczenie = zawody, preferowanyskręt = krótki; typnart = gigantrace if przeznaczenie = zawody, preferowanyskręt = długi; typnart = slalomrace if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = krótki, styljazdy = agresywny, umiejętności = wysokie; typnart = gigantrace if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = długi, styljazdy = agresywny, umiejętności = wysokie;... Copyright Roman Simiński Strona : 16
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy reguły doboru typu nart grupy zaawansowanej: typnart = slalomtop if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = krótki, styljazdy = norma, umiejętności = wysokie; typnarty = slalomtop if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = krótki, styljazdy = norma, umiejętności = średnie; typnarty = allroundtop if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = średni, styljazdy = agresywny, umiejętności = wysokie; typnarty = allroundtop if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = średni, styljazdy = normalny, umiejętności = wysokie;... Copyright Roman Simiński Strona : 17
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy reguły doboru typu nart grupy popularnej: typnarty = lifeski if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = średni, styljazdy = normalny, umiejętności = średnie; typnarty = lifeski if przeznaczenie = rekreacja, preferowanyskręt = średni, styljazdy = defensywny, umiejętności = średnie; Opierając się na takich regułach, można już zbudować pierwszą wersję systemu ekspertowego.... Copyright Roman Simiński Strona : 18
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Pojawiają się kolejne pytania: Co to znaczy krótki, średni, długi skręt? Jak ocenić umiejętności wysokie, średnie, niskie? Co to znaczy agresywny, normalny, defensywny styl jazdy? Copyright Roman Simiński Strona : 19
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Wydobywamy kolejne informacje: Na decyzję dotyczącą: typnarty wpływ mają: preferowany skręt umiejętności przeznaczenie styljazdy Na decyzję dotyczącą: preferowanyskręt wpływ ma: promieńskrętu Na decyzję dotyczącą: styljazdy wpływ mają: preferowanprędkości preferowanetrasy dynamikajazdy Copyright Roman Simiński Strona : 20
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy atrybuty opisujące podproblemy: Atrybut preferowanetrasy: symboliczny o wartościach: czarne, czerwoneniebieskie, niebieskie. Atrybut dynamikajazdy: symboliczny o wartościach: wysoka, niska. Atrybut preferowaneprędkoś ci: symboliczny o wartościach: duż e, ś rednie, małe. Atrybut promieńskrę tu: symboliczny o wartościach: wię kszyod20m, od15do20m, mniejszyod15m. Copyright Roman Simiński Strona : 21
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy reguły określające styl jazdy: styljazdy = agresywny if preferowanepredkości = duże; styljazdy = agresywny if preferownetrasy = czarne; styljazdy = agresywny if preferownetrasy = czerwoneniebieskie, dynamikajazdy = wysoka; styljazdy = norma if preferowanepredkości = średnie;... Copyright Roman Simiński Strona : 22
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy reguły określające styl jazdy: styljazdy = norma if preferownetrasy = czerwoneniebieskie; styljazdy = defensywny if preferownetrasy = czerwoneniebieskie, dynamikajazdy = niska; styljazdy = defensywny if preferownetrasy = niebieskie; Copyright Roman Simiński Strona : 23
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy reguły określające preferowany skręt: preferowanyskręt = długi if promieńskretu = większyod20m; preferowanyskręt = krótki if promieńskretu = mniejszyod15m; preferowanyskręt = średni if promieńskretu = od15do20m; Copyright Roman Simiński Strona : 24
Wstępna analiza i definicja dziedziny problemu Przykład typowy problem wspomagania decyzji : dobór typu nart Definiujemy atrybuty opisujące podproblemy: Atrybut preferowanetrasy: symboliczny o wartościach: czarne, czerwoneniebieskie, niebieskie. Atrybut dynamikajazdy: symboliczny o wartościach: wysoka, niska. Atrybut preferowaneprędkoś ci: symboliczny o wartościach: duż e, ś rednie, małe. Atrybut promieńskrę tu: symboliczny o wartościach: wię kszyod20m, od15do20m, mniejszyod15m. Copyright Roman Simiński Strona : 25