Тема 10. Интеллектуальные информационные технологии

 

Цель и задачи: Рассмотреть назначение и принципы использования интеллектуальных информационных технологий и их применение в управленческой деятельности.

 

Вопросы темы:

1.  Знания.

2.  Понятие искусственного интеллекта.

3.  Экспертные системы.

4.  Нейросетевые технологии.

 

Вопрос 1. Знания.

 

Информационные технологии имеют дело с информацией в виде фактов, данных, документов. Интеллектуальные информационные технологии преобразуют информацию в знания.

Знания – это вид информации, хранимой в базах знаний и отражающей знание человека-специалиста (эксперта) в определенной предметной области.

База знаний – это аналог базы данных, только для хранения знаний. Они включают множество всех текущих ситуаций в предметной области и способы перехода от одного описания объекта к другому. Другими словами, знания – это связи и закономерности предметной области (принципы, модели, законы), полученные в результате практической деятельности и профессионального опыта, позволяющего специалистам ставить и решать задачи в данной области.

Отдельные понятия, факты, знания, связаны между собой отношениями индуктивного (от частного к общему), дедуктивного (от общего к частному) или индуктивно-дедуктивного вывода и формализуются соответствующими формальными структурами: древовидными, морфологическими, реляционными и др.

Для знаний характерны:

     внутренняя интерпретируемость (толкование);

     структурируемость;

     связность;

     активность.

 

Говоря образно,

 

знания = факты + убеждения + правила.

 

Различают знания:

     Понятийные.

     Конструктивные.

     Процедурные.

     Фактографические.

     Метазнания.

 

Понятийные знания – набор понятий, используемых при решении данной задачи, например, в фундаментальных науках и теоретических областях наук, т.е. это понятийный аппарат науки (например, информация).

Конструктивные знания – наборы структур, подсистем и взаимодействий между их элементами, например, схема компьютера по Фон Нейману.

Процедурные знания – методы, процедуры (алгоритмы) их реализации, например, в прикладных науках или в экспериментальных науках.

---

Фактографические – количественные и качественные характеристики объектов и явлений.

Метазнания – знания о порядке и правилах применения знаний (знания о знаниях).

Представление знаний – это процесс, конечной целью которого является представление информации в виде информативных сообщений:

     фраз устной речи;

     предложений письменной речи;

     страниц книги;

     понятий справочника;

     объектов географической карты и т.п.

 

Вопрос 2. Понятие искусственного интеллекта.

 

Искусственный интеллект – это свойство автоматических и автоматизированных систем выполнять отдельные функции интеллекта человека, например, выбирать и принимать оптимальные решения на основе ранее полученного опыта и рационального анализа внешних условий.

Создание искусственного интеллекта связано с моделированием высшей нервной деятельности человека. Выделяют два основных подхода к его исследованию и моделированию:

1)       имитационный;

2)       прагматический.

 

Цель имитационного подхода – имитировать и результаты работы мозга, и принципы его действия, т.е. понять, как именно работает мозг.

Прагматический подход не интересуется тем, как работает мозг. Он ставит цель найти методы, позволяющие машине решать сложные интеллектуальные задачи, какие умеет решать только человек.

Оба метода дополняют друг друга. Имитационный подход порождает основные идеи, а прагматический доводит их до стадии практически полезных разработок.

В имитационном подходе обучение строится следующим образом.

Накапливается статистическая информация о комбинации входных сигналов (образов). В тот момент, когда система «понимает», что некая комбинация входных сигналов не случайна, она обучается распознавать эту комбинацию как образ. Распознавание комбинации образов обучает систему формировать более сложные образы.

Имитационный подход позволил создавать системы, способные находить способ управления в соответствии с меняющимися окружающими условиями и даже корректировать этот способ, т.е. создавать саморазвивающиеся самообучающиеся системы. Цель такой системы – улучшение своего состояния.

Под интеллектуальными информационными технологиями (ИИТ) обычно понимают такие информационные технологии, в которых предусмотрены следующие возможности:

---

     наличие баз знаний, отражающих опыт конкретных людей, групп, обществ, человечества в целом, при решении творческих задач в определенных сферах деятельности, традиционно считавшихся прерогативой интеллекта человека (например, такие плохо формализуемые задачи, как принятие решений, проектирование, извлечение смысла, объяснение, обучение и т.п.);

     наличие моделей мышления на основе баз знаний: правил и логических выводов, аргументации и рассуждения, распознавания и классификации ситуаций, обобщения и понимания и т.п.;

     способность формировать вполне четкие решения на основе нечетких, нестрогих, неполных, недоопределенных данных;

     способность объяснять выводы и решения, т.е. наличие механизма объяснений;

     способность к обучению, переобучению и, следовательно, к развитию.

 

ИИТ строятся с использованием технологий гипертекста, мультимедиа, когнитивной графики совместно с методами имитационного и информационного моделирования, лингвистических процессоров, семантических и нейронных сетей и др.

Уникальная особенность ИИТ – их «универсальность». Они практически не имеют ограничений по применению в таких областях, как управление, проектирование, машинный перевод, диагностика, распознавание образов, синтез речи и т. д.

ИИТ используются для:

     создания экспертных систем;

     нахождения решений в сфере управления;

     решения задач аналитического характера на основе структуризации текста для создания аналитических докладов, записок;

     прогнозирования природных, экологических катастроф, техногенных аварий;

     нахождения решений в социальной и политической сферах с повышенной напряженностью и т.д.

 

Еще одно эффективное применение ИИТ – поиск информации в Интернете и других глобальных сетях, ее структуризация и доставка заказчику.

 

Вопрос 3. Экспертные системы.

 

Назначение и структура экспертных систем.

На основе ИИТ наиболее широкое применение получили экспертные системы. Такие информационные системы используют знания, полученные от экспертов, т.е. квалифицированных специалистов в заданной области. Главная идея использования технологии экспертных систем заключается в том, чтобы получить от эксперта его знания и, загрузив их в память компьютера, использовать всякий раз, когда в этом возникнет необходимость.

---

Экспертная система (ЭС) представляет собой сложную автоматизированную информационную систему, которая, взаимодействуя с человеком на естественном языке, обрабатывает символьную информацию и использует неполные данных для построения логических выводов, причем знания отделены от обслуживающих их программных средств и вводятся в систему описательным способом. Данные системы позволяют избежать не только технической, но и интеллектуальной работы людей с информацией, соответственно многократно повышают производительность труда за счет увеличения скорости обработки неструктурированной информации.

Экспертные системы представляют собой компьютерные программы, трансформирующие опыт экспертов в какой-либо области знаний в форму эвристических правил (эвристик). Эвристики не гарантируют получения оптимального результата с такой же уверенностью, как обычные алгоритмы, используемые для решения задач в рамках технологии поддержки принятия решений. Однако часто они дают в достаточной степени приемлемые решения для их практического использования. Все это делает возможным использовать технологию экспертных систем в качестве советующих систем.

Экспертная система работает в двух режимах:

1)       режиме приобретения знаний;

2)       режиме решения задачи (называемом также режимом консультации или режимом использования ЭС).

 

В режиме приобретения знаний общение с ЭС осуществляет эксперт через посредничество инженера по знаниям. Эксперт – человек, который за годы обучения и практики научился чрезвычайно эффективно решать задачи, относящиеся к конкретной предметной области.

В этом режиме эксперт, используя компонент приобретения знаний, наполняет систему знаниями, которые позволяют ЭС самостоятельно (без эксперта) решать задачи из проблемной области. Эксперт описывает проблемную область в виде совокупности данных и правил.

Данные определяют объекты, их характеристики и значения, существующие в области экспертизы. Правила определяют способы манипулирования с данными, характерные для рассматриваемой области.

В режиме консультации общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, которого интересует результат и (или) способ его получения.

В зависимости от назначения ЭС пользователь может не быть специалистом в данной проблемной области (в этом случае он обращается к ЭС за результатом, не умея получить его сам), или быть специалистом (в этом случае пользователь может сам получить результат, но он обращается к ЭИС с целью либо ускорить процесс получения результата, либо возложить на ЭИС рутинную работу).

---

В режиме консультации данные о задаче пользователя после обработки их диалоговым компонентом поступают в рабочую память. Решатель на основе входных данных из рабочей памяти, общих данных о проблемной области и правил из БЗ формирует решение задачи.

ЭС при решении задачи не только исполняет предписанную последовательность операции, но и предварительно формирует ее.

Если реакция системы непонятна пользователю, то он может потребовать объяснения: «Почему система задает тот или иной вопрос?»

Сходство информационных технологий, используемых в экспертных системах и системах поддержки принятия решений, состоит в том, что обе они обеспечивают высокий уровень поддержки принятия решений. Однако имеются три существенных различия.

1.  Первое связано с тем, что решение проблемы в рамках систем поддержки принятия решений отражает уровень ее понимания пользователем и его возможности получить и осмыслить решение. Технология экспертных систем, наоборот, предлагает пользователю принять решение, превосходящее его возможности.

2.  Второе отличие выражается в способности экспертных систем пояснять свои рассуждения в процессе получения решения. Очень часто эти пояснения оказываются более важными для пользователя, чем само решение.

3.  Третьеотличие связано с использованием нового компонента информационной технологии – знаний.

 

Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются (рис. 43):

     интерфейс пользователя;

     база знаний;

     интерпретатор;

     модуль создания системы.

 



 

Рис. 43. Основные компоненты ИТ экспертных систем

 

Пользователь (специалист) использует интерфейс для ввода информации и команд в экспертную систему и получения выходной информации из нее. Он может использовать четыре метода ввода информации: меню, команды, естественный язык и собственный интерфейс.

Технология экспертных систем предусматривает возможность получать в качестве выходной информации не только решение, но и необходимые объяснения.

База знаний содержит факты, описывающие проблемную область, а также логическую взаимосвязь этих фактов. Центральное место в базе знаний принадлежит правилам. Правило определяет, что следует делать в данной конкретной ситуации, и состоит из двух частей:

---

Смотрите также файлы

• Овладение умениями и навыками техники речи, необходимыми для её выразительности.docx

• Трансперсональная психология.pptx

• Задание на контрольную работу по дисциплине Машины и механизмы для трубопроводного строительства для потоков стз21, стдз21, стдсз22.pdf

• Курсовая работа По профессиональному модулю пм. 02 Управление логистическими процессами в закупках, произведение и распределении.docx

• Краткие теоретические сведения. Понятие семейного права Семейное право.doc