Экспертная система

Материал из MachineLearning.

Версия 17:17, 20 апреля 2013

См. соответствующую статью на Википедии

Продукционные экспертные системы

Дуальные экспертные системы

Дуальной называется экспертная система, использующая и дедуктивный вывод, и вычисление решения по правилу, полученному на основе эмпирической индукции. Окончательные ответы в дуальной экспертной системе принимаютcя при сопоставлении результатов дедуктивного и индуктивного вывода. Для осуществления указанного сопоставления используются области дедуктивной (D-) и индуктивной (I-) выводимости целевого факта.

Дуальные экспертные системы содержат и совместно используют две машины вывода: дедуктивную, использующую продукции, содержащиеся в базе знаний, и индуктивную, обеспечивающую обобщение на основе накопленных в базе данных прецедентов. Совместное использование двух методов принятия решений расширяет возможности построения правил вывода за счет использования дополнительной информации и повышает надежность результатов. Дуальные экспертные системы, теоретические основы их построения и первая реализация - экспертная система ДУЭЛЬ - были разработаны в 1990-91 гг. Донским В. И.

Идея интеграции индукции и дедукции требует использования единого математического аппарата, каковым может являться теоретико-множественный подход в алгебре логики и теория дизъюнктивных нормальных форм. Применение двух методов вывода решений с получением результата в виде логических решающих (выводящих) функций, представленных в виде дизъюнктивных нормальных форм над одним и тем же множеством предикатов проблемной области, обеспечивает возможность дуального подхода.

Экспертная система ДУЭЛЬ

"ДУЭЛЬ" - ДУальная Экспертная Логическая система с продукционной дедуктивной составляющей <А,П>, где А - множество фактов, П - множество продукций, хранимых в базе знаний. Система была предназначена для решения задачи вычисления целевого предиката (факта) на основе накопленной базы знаний и экспериментальных наблюдений (1990, IBM PC XT). Решающие правила как результат обучения могут быть представлены в виде логических функций, которые могут запоминаться в памяти компьютера для их использования в последующих сеансах работы. Эти логические решающие правила формируются в дизъюнктивной нормальной форме, что позволяет использовать их для объяснения решений, описания понятий, определяющих найденные закономерности.

Индуктивная составляющая системы "ДУЭЛЬ" создает логическое описание области I-выводимости по экспериментальным данным при помощи обучающегося алгоритма синтеза решающего дерева. Основой дедуктивного синтеза правил является модифицированный алгоритм перебора в глубину на И/ИЛИ-графе, эквивалентном системе продукций. Принципиально важно, что этот алгоритм строит область дедуктивной выводимости, т. е. сразу все множество состояний проблемной области, любое из которых влечет заданный целевой факт. Область дедуктивной выводимости представляется в виде ее логического описания - синтезируемой дизъюнктивной нормальной формы выводящей функции для целевого факта, обозначаемой D-ДНФ. Индуктивное правило в системе сопровождается выдачей вероятности ошибки в случае нетривиального результата оценивания (при достаточно представительной выборке). Индуктивный синтез завершается построением области индуктивной выводимости, представленной ее логическим описанием - I-ДНФ. Дуальный синтез может быть осуществлен только тогда, когда уже построены области дедуктивной и индуктивной выводимости, и он состоит лишь в перемножении полученных I-ДНФ и D-ДНФ.

Экспертная система "ДУЭЛЬ" содержит ряд подсистем, которые обеспечивают следующие режимы работы:

Работа с предикатами, описывающими проблемную область. Работа с базой эмпирических данных. Формирование таблицы для индуктивного синтеза. Индуктивный синтез закономерностей. Работа с продукционной базой знаний. Дедуктивный синтез закономерностей. Синтез областей дедуктивной выводимости. Синтез областей совместной выводимости. Ввод вектора - описания проблемной области. Корректировка вектора - описания проблемной области. Индуктивный подход к принятию решения. Дедуктивный подход к принятию решения. Дуальный подход к принятию решения. Логическое объяснение полученных решений.

Литература

1. Донской В. И. Дуальные экспертные системы // Изв. РАН. Техническая кибернетика. – 1993. – №5. – С. 111-119.
2. Донской В. И. Логические продукционные системы: анализ и синтез // Кибернетика и системный анализ. – 1994. – №4. – С. 11-22.
3. Donskoi V. I. Set-theoretical approach to the analysis of dual expert systems // Journal of Mathematical Sciences. - 1994. - Vol. 72. - Issue 5. - P. 3344-3345.
4. Donskoi V. I. Dual expert systems with a production deductive component // Journal of Mathematical Sciences. - 1996. - Vol. 82. - Issue 2. - P. 3354-3359.
5. Donskoi V. I. The “DUEL” expert system: Implementation of a dual approach for IBM-compatible computers. - 1996. - Vol. 82. - Issue 3. - P. 3468-3471.