Экспертная оболочка ДИЭКС

Система ДИЭКС представляет собой инструментальное программное средство, предназначенное для разработки экспертных систем, создания и ведения экспертных баз знаний на персональных ЭВМ типа IBM PC. Система ориентирована на создание экспертных систем диагностического типа.

ДИЭКС может использоваться для создания экспертной системы в любой предметной области с неформализуемыми либо трудноформализуемыми процедурами диагностики. Ограничения на применение ДИЭКС накладываются не предметной областью, а характеристиками задачи. С помощью системы ДИЭКС можно решать задачи диагностики, где число решений по диагностике состояний объекта ограничено и каждое решение может быть заранее сформулировано в виде некоторого суждения.

Использование системы ДИЭКС предполагает взаимодействие с двумя категориями пользователей:

– экспертами-специалистами в некоторой профессиональной области, которые описывают процесс консультации и диалог в виде некоторой модели на языке консультаций – входном языке системы. Уровень языка консультаций не предполагает привлечения специалистов в области программирования либо каких-либо специальных знаний в области программирования;

– пользователями, которым требуется консультация в данной профессиональной области.

Система ДИЭКС состоит из трех компонент: генератора баз правил; генератора баз фактов; системы консультаций.

Генератор баз правил позволяет разработчику создавать, модифицировать и документировать синтаксически корректные базы правил.

Генератор баз фактов по базе правил генерирует программу управления базой фактов, которая позволяет собирать и хранить необходимые при консультации фактические данные об объектах. Факты в базе представлены в виде фреймов.

База правил и база фактов образуют базу знаний конкретного приложения. Система консультаций позволяет проводить окончательную отладку баз знаний и консультации по конкретным приложениям с их использованием.

Генератор баз правил содержит следующие подсистемы: редактор правил, текстовый редактор, компилятор правил, систему выдачи листингов базы правил.

Основой модели представления знаний в ДИЭКС служит сеть принятия решений на основе продукционных правил с элементами нечеткой логики и байесовского формализма.

Сеть принятия решений содержит продукционные правила верхнего уровня, которые называются целевыми гипотезами и делятся на субгипотезы различного уровня. Субгипотезы в свою очередь разбиваются на элементы, подтверждающие эти гипотезы. С каждым узлом сети связаны некоторая первичная степень достоверности гипотезы и правило вычисления результирующей степени достоверности по степеням достоверности субузлов.

В системе существуют следующие правила вычисления результирующей степени достоверности: нечеткие операции (И, ИЛИ, ЭКВИВАЛЕНТНО, НЕТ); формула Байеса.

В качестве элементов подтверждения используются запросы к базе фактов. В случае отсутствия информации по данному факту в базе фактов следует вопрос непосредственно к пользователю.

Вопросы, задаваемые пользователю, могут быть четырех видов:

• четкие, требующие ответов «ДА», «НЕТ», «НЕ ЗНАЮ»;
• нечеткие, требующие ввода субъективной степени уверенности полъзователя в том или ином факте;
• числовые, требующие ввода количественных значений показателей диагностируемого объекта;
• выбора, требующие выбора из предложенных альтернатив.

Во входном языке системы имеются средства для перевода числовых значений, полученных при вычислениях или в ходе запросов, в соответствующую степень достоверности некоторого факта.

Логический вывод осуществляется на основе совместного использования стратегий прямого и обратного выводов.

Процесс создания модели с помощью языка консультаций предполагает заполнение базы правил предложениями языка консультаций, в результате чего создается исходный текст модели. Этот процесс поддерживается редактором правил.

Редактор правил является фактически системой приобретения знаний на основе сетевого и текстового редакторов. Основные операции редактора позволяют создавать, модифицировать или удалять различные виды узлов и ребер сети. Редактор защищает пользователя от разного рода синтаксических ошибок и предоставляет ему возможность вначале только наметить "контуры" сети, а затем заняться детализацией структуры.

Редактор текстов вызывается из редактора правил при необходимости редактирования сообщений, которые будут выводиться на экран в диалоге консультации. Редактор текстов позволяет копировать, удалять, перемещать, заменять и вести поиск отдельных слов и фраз, а также поддерживает все другие действия, стандартные для редакторов экранного типа.

Компилятор правил ведет контроль корректности модели, выявляя отсутствие ссылок на отдельные предложения модели, наличие циклических ссылок и некоторые другие ошибки.

Система консультаций осуществляет консультацию, а также предоставляет некоторые возможности эксперту для отладки модели. Целью консультации является определение степени достоверности целевых гипотез, выраженных в модели на языке консультаций. Взаимодействие пользователя с ДИЭКС состоит в основном в ответах на вопросы системы и в запросах объяснений принятия решения. При объяснении пользователю предоставляется возможность просмотра на экране графического изображения сети принятия решений, выбора интересующего узла и получение исчерпывающей информации о нем, которая включает: текущую степень достоверности, тип узла, воздействие на степень достоверности вышележащих узлов, воздействие нижележащих узлов на степень достоверности текущего узла, полную формулировку гипотезы, связанной с этим узлом. В ходе консультации пользователь вводит свои оценки наблюдаемых признаков, а также количественные значения показателей диагностируемого объекта. В результате консультации пользователь получает отчет в виде списка достоверности исследованных гипотез с указанием как наиболее достоверных, так и заведомо ложных, не подтвердившихся гипотез. При желании ход консультации может быть запротоколирован. Во время консультации пользователь может:

• получить разъяснение, почему задан тот или иной вопрос, как вычисляется та или иная величина и проследить всю цепочку рассуждений эксперта, создавшего модель;
• сделать шаг назад – попробовать другой вариант ответа;
• просмотреть текущее состояние гипотез;
• просмотреть список вопросов, которые система намеревается задать, и приступить к ответу на произвольно выбранный вопрос;
• просмотреть список имеющихся гипотез и приступить к исследованию произвольно выбранной;
• в любой момент просмотреть протокол текущей достоверности гипотез;
• в любой момент прервать сеанс консультации и приступить к исследованию другой модели;
• прервать консультацию на любом шаге и получить отчет.

Особенности языка консультаций позволяют моделировать нечеткие, расплывчатые знания и представления, а система выполнения позволяет в некоторых случаях давать удовлетворительные заключения даже при неполных данных об объекте.

В целом система ДИЭКС обеспечивает достаточно высокий уровень экспертных заключений.

Интерфейс системы выполнен на основе окон и меню. Система написана на языках Пролог, Си.

Использование системы ДИЭКС избавляет от необходимости разрабатывать всю совокупность программ, необходимых для построения экспертной системы. Процесс создания экспертной системы значительно сокращается, так как он сводится к формированию базы знаний и ее отладке с помощью средств, имеющихся в системе ДИЭКС.