Зарегистрировано №______
«___»__________201_ г.
________ _____________
подпись (расшифровка подписи)
ФЕДЕРАЛЬНОЕ Государственное АВТОНОМНОЕ образовательное учреждение Высшего образования«БЕЛГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(НИУ «БелГУ»)
ИНСТИТУТ ИНЖЕНЕРНЫХ И ЦИФРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ
Кафедра прикладной информатики и информационных технологий
РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЫ ПО ВЫБОРУ ПЫЛЕСОСА БРЕНДА SAMSUNG
Курсовая работа
по дисциплине «Интеллектуальные информационные системы»
студента очной формы обучения
направления подготовки 09.03.03 Прикладная информатика
4 курса группы 12001504
МаркоC. Тангуила
Допущена к защите «___»_____201_ г. ________ ____________________ подпись (расшифровка подписи) | Научный руководитель: доцент (степень, должность) Зайцева Т.В. (Ф.И.О. руководителя) |
Оценка______________________ «___»____________201_ г. ________ ____________________ Подпись (расшифровка подписи) |
БЕЛГОРОД 2019
Содержание
Введение3
1Описание предметной области5
2Описание базы знаний12
3Разработка и тестирование системы17
Заключение27
Список использованных источников30
В основе решения многих задач лежит обработка информации. Для упрощения процесса обработки информации создаются экспертные системы.
Экспертная система – компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. ЭС начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление.
В экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, а базы знаний – как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности[8-10].
Существует ряд прикладных задач, которые решаются с помощью систем, основанных на знаниях, более успешно, чем любыми другими средствами. При определении целесообразности применения таких систем нужно руководствоваться следующими критериями. Данные и знания надежны и не меняются со временем. Пространство возможных решений относительно невелико.
Наиболее известные ЭС, разработанные в 60-70-х годах, стали в своих областях уже классическими. По происхождению, предметным областям и по преемственности применяемых идей, методов и инструментальных программных средств их можно разделить на несколько семейств.
Объектом данной работы является магазин по продаже бытовой техники, в частности пылесосов.
Предмет исследования по выбору пылесоса бренда samsung.
Целью написания данной работы является изучение особенностей создания экспертных систем, углубление полученных знаний путем создания экспертной системы.
Задачей курсовой работы является:
систематизация, закрепление и расширение полученных теоретических и практических знаний;
развитие навыков самостоятельной работы и овладение методикой научного исследования при решении разрабатываемых в курсовой работе проблемных вопросов;
разработка базы знаний;
тестирование экспертной системы.
Курсовая работа включает в себя введение, три раздела, заключение, список использованных источников. Первый раздел посвящен рассмотрению предметной области. Вторая глава содержит описание базы знаний, основных понятий. Третий раздел посвящен рассмотрению выбранной среды для создания БЗ, реализации и тестированию системы с помощью программной оболочки ESWin.
Работа изложена на 29 страницах и содержит 9 рисуноков .
Для создания экспертной системы была выбрана тема определения пылесоса брендаsamsung.
Покупка техники для дома – непростое занятие. Появляются новые производители, и старые не сдают позиций, постоянно обновляя продукцию. Современный рынок переполнен многообразием товаров. Отдав предпочтение одному бренду, например, Samsung не гарантирует лёгкий выбор. Компания Samsung всегда находилась в числе разработчиков самых передовых технологий в электронике и бытовой технике. Продукция включает в себя все существующие виды пылесосов: от традиционных с мешком для сбора пыли до роботов. Помимо широчайшего ассортимента, компания предлагает покупателям неизменное соотношение цены и качества.
Пылесосы Самсунг широко представлены на рынке домашней бытовой техники. Спрос на них постоянно повышается. Это объясняется отличным качеством сборки, хорошей мощностью, высокой эффективностью уборки и оптимальной стоимостью агрегатов. Они имеют фирменную гарантию, надежно служат, легко переносят интенсивные эксплуатационные нагрузки и помогают поддерживать в жилых помещениях идеальную чистоту и безупречный порядок.
Полезные и функциональные детали, которые найдутся в любой модели пылесосов бренда:
длинный шнур (6–7 м);
гофрированный шланг, поворачивающийся на 360 градусов;
телескопическая труба из стали или алюминия;
прорезиненые колёса и борта;
дополнительные маленькие колёсики под корпусом для лучшей манёвренности;
индикатор заполненности пылесборника.
В пределах каждой линии пылесосов любого типа можно найти модели, отвечающие индивидуальным запросам. Они отличаются:
набором насадок, что позволяет не переплачивать за лишние щётки;
типом управления (механическим или электронным);
расположением кнопок переключения (на рукоятке или на корпусе).
Все модели выпускаются в разных цветовых решениях.
Чтобы выбрать своего помощника в домашней уборке из предлагаемого ассортимента продукции, необходимо выяснить какой тип пылесоса подойдёт и почему.
Пылесосы Samsung предназначены для сухой чистки помещений, в том числе вертикальные и роботы. Каждый из них имеет свои особенности, преимущества и недостатки[14].
Инженеры компании делают всё возможное, чтобы усовершенствовать наиболее популярные мешковые пылесосы, внедряя в них новые технологии. Результатом стали модели линий SC41, SC52 и VCJG. Работа их усилена дополнительным циклонным фильтром EZClean Cyclone, прикреплённым к ручке пылесоса. Технология позволяет экономить на бумажных пакетах, а также сохраняет мощность всасывания на первоначальном уровне в 4 раза дольше. К сожалению, усовершенствование выводит эти пылесосы и на новый ценовой уровень, приближая к следующей категории товара.
Преимущества:
демократичная цена (от 3500 рублей);
разнообразие моделей;
большая мощность всасывания (250–450 Вт);
лёгкий вес (встречаются пылесосы до 7 кг, но основная часть — от 4,5 кг до 5,5 кг).
Недостатки:
негигиеничный и неэкономичный тип пылесборника. Использование бумажных пакетов предусматривает постоянную их покупку, что несет за собой дополнительные траты. Многоразовый тканевый мешок обладает меньшими фильтрационными свойствами, чем бумажные. Фильтры, которые призваны очищать воздух на выходе в таких пылесосах бывают слабые. Не смотря на то что, новые модели Samsung снабжены последними разработками в этой области, самые доступные по цене пылесосы с мешком не сравнятся с первоклассной системой фильтрации;
мощность всасывания значительно уменьшается при наполнении пылесборника;
при попадании крупного или острого мусора пакет может порваться.
Пылесосы циклонного типа – самая востребованная группа модельного ряда Samsung. Это изобретение последних десятилетий, которое уже прочно закрепило себя на рынке. Такие пылесосы пользуются сейчас большим спросом. Поэтому компания выпускает их в большом ассортименте. Вся пыль собирается и утрамбовывается в плотный комок в пластиковом контейнере при помощи центробежных сил. После уборки содержимое ёмкости выкидывают, её ополаскивают и вставляют обратно. Среди данного типа отмечают модели линий SC88 и VC20.
Преимущества:
большая мощность всасывания (250–450 Вт);
многообразие моделей с разной ценой;
экономия на расходном материале;
лёгкий вес (4–5 кг);
более гигиеничный тип пылесборника;
фильтры тонкой очистки.
Недостатки:
пылесосы громко работают;
при попадании волос, шерсти животных, а также крупного мусора в турбину падает мощность всасывания, и может даже произойти поломка;
мелкая пыль задерживается хуже, чем в бумажных пакетах. Соответственно, на выходные фильтры ложится больше нагрузки, и их чаще нужно менять.
В список пылесосов от корейского бренда Samsung, представленных в рассматриваемом магазине, входят как бюджетные классические модели с минимумом базовых функций, так и ультра-современные изделия с возможностью программирования работы. Объединяют их два параметра – популярность у потенциальных покупателей и отличные отзывы со стороны владельцев.
Пылесос модели SC4140 относится к бюджетным. Представляет собой классический агрегат средней мощности. Подходит для регулярных уборок жилых помещений.
В компактном корпусе предусмотрен отсек для удобного хранения насадок. Шланг удобно поворачивается на 360°, а радиус единовременной обработки составляет 9,2 м.
Технические характеристики: вид уборки – сухая, мощность – 1600 Вт, всасывающая способность – 320 Вт, фильтр – для тонкой очистки, тип и емкость пылесборника – мешок на 3 л, шумовой уровень – 83 дБ, сетевой шнур – 6 м, дополнительные опции – световой индикатор наполнения пылесборника, корпусный тумблер для регулировки мощности, комплектация – телескопическая труба, насадка стандартная, комби-щетка 2-в-1 для удаления пыли и обработки щелей, вес – 3,76 кг.
Среди достоинств особенно выделяют аккуратную сборку, хорошую маневренность, выраженную всасывающую способность, доступность расходных материалов и невысокую изначальную цену. В упрек модели ставят наличие на шнуре вилки включения, подходящей только к евророзетке, маленькие колеса, плохо передвигающиеся по ковровым покрытиям с глубоким ворсом, и не всегда корректную работу датчика наполнения пылесборного мешка.
Samsung VC20M25 – простой среднемощный пылесос укомплектованный фильтром HEPA 11. Улавливает пылевые частички микроскопических размеров и с 99,97% эффективности фильтрует выбрасываемый воздух. Помогает бороться с плесневыми проявлениями и пылевыми клещами. Ограничивает проникновение в воздух пыльцы, аллергенов и раздражителей.
Технические характеристики: вид уборки – сухая, мощность – 1800 Вт, всасывающая способность – 410 Вт, фильтр – HEPA 11, тип и емкость пылесборника – мешок на 4,2 л, шумовой уровень – 84 дБ, сетевой шнур – 6м, дополнительные опции – индикатор наполненности пылесборника, регулятор мощности на рабочей ручке, комплектация – труба телескопического типа, насадка пол/ковер, вес – 5,1 кг.
Лучшей особенностью является способность к активному всасыванию пыли и высококачественная фильтрация. Модель хорошо удаляет с поверхности ковров и паласов шерсть животных и прочие загрязнения. Функционал не имеет ничего лишнего и мгновенно осваивается даже пожилыми людьми. Среди минусов – довольно шумная работа, недостаточный объем мешка для сбора пыли, вес прибора и отсутствие в корпусе отсека для хранения насадок.
Samsung VC20M25 – недорогой пылесос с компактным корпусом оснащен удобными насадками, позволяющими без усилий проводить уборку даже в местах со сложным доступом. Несмотря на высокую мощность, мало весит и не издает в процессе работы значительного шума. Привлекательно выглядит и выпускается в нескольких ярких цветовых комбинациях.
Технические характеристики: вид уборки – сухая, мощность – 2000 Вт, всасывающая способность – 350 Вт, фильтр – HEPA11, тип и емкость пылесборника – мешок на 2,5 л либо циклонный фильтр для крупного мусора (в зависимости от комплектации), шумовой уровень – 80 дБ, сетевой шнур – 6 м, дополнительные опции – сигнальный индикатор наполненности пылесборника, корпусный тумблер для регулирования мощности, автонамотка шнура, возможность поставить на рабочую ручку циклонный фильтр Cyclone Filter EZClean для частичек крупного мусора, комплектация – телескопическая металлическая труба, насадка для гладких полов и ковра, комбинированная для обработки щелей вес – 4,3 кг.
Отмечается высокая рабочая мощность, хорошая подвижность и компактность агрегата. Расходные материалы доступны по цене и всегда есть в продаже. Как недостатки выделяют небольшой размер пылесборника и накапливание статики в процессе уборки комнат. У некоторых пользователей в течение полугода после покупки заедает механизм автонамотки шнура, и пылесос приходится отправлять в сервисный центр на обслуживание.
Samsung VCJG24JV выглядит броско и стильно. В процессе работы выбрасывает воздух вверх, что позволяет ставить его в любое положение во время уборки. Шланг отличается высокой подвижностью и не заедает даже при полном повороте. Крупные эргономичные колеса дают возможность модулю беспрепятственно передвигаться не только по линолеуму, но и по покрытиям с глубоким ворсом.
Технические характеристики: вид уборки – сухая, мощность – 2400 Вт, всасывающая способность – 440 Вт, фильтр – HEPA H13, тип и емкость пылесборника – мешок на 3 л, шумовой уровень – 75 дБ, сетевой шнур – 7 м, дополнительные опции – индикационное окошко, оповещающее о наполненности пылесборной емкости, регулятор мощности работы, механизм автонамотки шнура, комплектация – металлическая выдвижная трубка, турбо-щетка, насадки для ковра и пола, щелей и мебели вес – 5,4 кг.
Как главный плюс модели выделяют сочетание высокой мощности с низкой шумностью работы. Эффективная уборка комнат с линолеумом или паласом допускается на половине мощности. Прогрессивный фильтр обеспечивает высокоуровневую очистку выбрасываемого воздуха и освобождает его от пылевых частичек, аллергенов и прочих раздражителей. Отмечается большая длина шнура, что не слишком удобно в малогабаритных помещениях, и солидный вес агрегата.
Samsung SC8836 – крупный, тяжелый, но при этом маневренный пылесос с хорошей подвижностью справляется с серьезными нагрузками и за счет интенсивной всасывающей способности позволяет оперативно убирать большие территории. Радиус работы составляет 10 м. Удлиненный сетевой кабель дает возможность подключить агрегат к одной центральной розетке и в таком положении удалить пыль во всем помещении.
Технические характеристики: вид уборки – сухая, мощность – 2200 Вт, всасывающая способность – 430 Вт, фильтр – HEPA 12 тонкой очистки, тип и емкость пылесборника – фильтр циклонного типа на 2 л (без мешка), шумовой уровень – 79 дБ, сетевой шнур – 7 м, дополнительные опции – показатель наполненности пылесборника с цветовым индикатором, регулятор рабочей мощности, пылевой контейнер из двух камер, колеса с резиновым покрытием, комплектация – выдвижная всасывающая трубка, турбо-щетка, насадки: регулируемая на уборку пол/ковер, щелевая, обивочная и пылевая вес – 6 кг.
Больше всего отмечается мощность всасывания, и возможность менять ее уровень в процессе работы. Дополнительно отмечают способность пылесоса убирать глубоко въевшуюся пыль с ворсистых поверхностей и качественно удалять с покрытий кошачью и собачью шерсть. Неудобство в том, что кнопка, регулирующая мощность, находится на корпусе, а не на рабочей ручке. Выделяют самосматывание шнура в процессе уборки и проблемную покупку комплектующих (фильтр HEPA и турбощетка). В остальном изделие нареканий не вызывает.
Любая статическая ЭС состоит из следующих основных компонентов:
решателя (интерпретатора);
рабочей памяти (РП), называемой также базой данных (БД);
базы знаний (БЗ);
компонентов приобретения знаний;
объяснительного компонента;
диалогового компонента.
База данных (рабочая память) предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи. Этот термин совпадает по названию, но не по смыслу с термином, используемым в информационно-поисковых системах (ИПС) и системах управления базами данных (СУБД) для обозначения всех данных (в первую очередь долгосрочных), хранимых в системе[13].
База знаний (БЗ) в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.
Решатель, используя исходные данные из рабочей памяти и знания из БЗ, формирует такую последовательность правил, которые, будучи примененными к исходным данным, приводят к решению задачи.
Компонент приобретения знаний автоматизирует процесс наполнения ЭС знаниями, осуществляемый пользователем-экспертом.
Объяснительный компонент объясняет, как система получила решение задачи (или почему она не получила решение) и какие знания она при этом использовала, что облегчает эксперту тестирование системы и повышает доверие пользователя к полученному результату.
Диалоговый компонент ориентирован на организацию дружественного общения с пользователем как в ходе решения задач, так и в процессе приобретения знаний и объяснения результатов работы.
Семантическая сеть – информационная модель предметной области, имеющая вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги (рёбра) задают отношения между ними. Объектами могут быть понятия, события, свойства, процессы[12]. Таким образом, семантическая сеть является одним из способов представления знаний. В названии соединены термины из двух наук: семантика в языкознании изучает смысл единиц языка, а сеть в математике представляет собой разновидность графа – набора вершин, соединённых дугами (рёбрами), которым присвоено некоторое число. В семантической сети роль вершин выполняют понятия базы знаний, а дуги (причем направленные) задают отношения между ними. Таким образом, семантическая сеть отражает семантику предметной области в виде понятий и отношений.
Математика позволяет описать большинство явлений в окружающем мире в виде логических высказываний. Семантические сети возникли как попытка визуализации математических формул. Основным представлением для семантической сети является граф. Однако не стоит опускать то, что за графическим изображением непременно стоит строгая математическая запись и что обе эти формы отображают одно и то же.
Основной формой представления семантической сети является граф. Понятия семантической сети записываются в овалах или прямоугольниках и соединяются стрелками с подписями дугами. Это наиболее удобно воспринимаемая человеком форма. [11] Её недостатки проявляются, когда строят более сложные сети или пытаются учесть особенности естественного языка. Схемы семантических сетей, на которых указаны направления навигационных отношений, называют картами знаний, а их совокупность, позволяющая охватить большие участки семантической сети, атласом знания.
Наиболее часто возникает потребность в описании отношений между элементами, множествами и частями объектов. Отношение между объектом и множеством, обозначающим, что объект принадлежит этому множеству, называется отношением классификации (ISA). Говорят, что множество (класс) классифицирует свои экземпляры.[3] Иногда это отношение именуют также MemberOf, InstanceOf или подобным образом. Связь ISA предполагает, что свойства объекта наследуются от множества. Обратное к ISA отношение используется для обозначения примеров, поэтому так и называется – «Example», или по-русски «Пример». Иерархические отношения образуют древовидную структуру.
Отношение между надмножеством и подмножеством (называется AKO – «A Kind Of», «разновидность»). Элемент подмножества называется гипонимом, а надмножества – гиперонимом, а само отношение называется отношением гипонимии. Альтернативные названия – «SubsetOf» и «Подмножество». Это отношение определяет, что каждый элемент первого множества входит и во второе (выполняется ISA для каждого элемента), а также логическую связь между самими подмножествами: что первое не больше второго и свойства первого множества наследуются от второго. Отношение АКО (Род-Вид) часто используется для навигации в информационном пространстве.
Объект, как правило, состоит из нескольких частей, или элементов. Например, компьютер состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и т. д. В данной работе была использована иерархическая семантическая сеть.
База знаний для пылесосов определенного бренда состоит из самого понятия «Samsung» и его характеристик: «всасываемая способность», «фильтр», «тип и емкость пылесборника», «шумовой уровень».
В семантической сети, описывающей данную предметную область, были выделены 2 типа понятий предметной области: свойство – характеристика сущности, значение – конкретное значение свойства. Значения характеризуют свойства.
Связи семантической сети. Определено одностороннее отношение между всеми связанными понятиями в семантической сети в виде «Главное понятие» -> «Зависимое понятие» по какому-либо отношению.
Выделены следующие типы связей:
1 тип: имеет свойство (связь сущности и его свойства);
2 тип: имеет значение (связь свойства и его значения).
Ниже приведены по группам все связи, выделенные между понятиями семантической сети.
Имеет свойство: имеет свойство;
Имеет значение: имеет значение.
Графическое представление семантической сети. На рисунке 1 представлена описанная семантическая сеть.
Пылесос Samsung
Имеет свойство
Всасывающая способность
Фильтр
Тип и емкость пылесборника
Шумовой уровень
Имеет значение Имеет значение Имеет значение Имеет значение
Для тонкой очистки
84
320
Мешок на 3 л
320
80
НЕРА 11
Мешок на 2л
75
320
79
320
НЕРА 12
Мешок на 4,2 л
320
НЕРА Н13
Рисунок 1 – Графическое представление семантической сети
Иерархия показывает отношение включения понятий более низкого уровня в более высокий.
Программный продукт EsWin – является экспертной оболочкой для работы с фреймовыми системами, которые в свою очередь позволяют взаимодействовать с лингвистическими данными и характеризуются возможностью разрабатывать и запускать специализированные программы в виде exe-файлов, а также, в процессе решения задач использовать данные из баз данных, доступ к которым осуществляется при помощи SQL-запросов, формируемых автоматически. Данная экспертная система предназначена для решения задач методом обратного логического вывода. Система использует фреймы как структуры данных, которые включают в себя лингвистические переменные и вопросы, задаваемые пользователям [15-18].
Инструментальная оболочка ESWin 2.0. разработана на основе технологии гибридных экспертных систем с представлением знаний в виде фреймов, правил-продукций и лингвистических переменных. Данное программное обеспечение предоставляет возможность разрабатывать и запускать специализированные программы в виде exe-файлов. Экспертная система способна делать логические выводы на основании знаний в конкретной предметной области и обеспечивать решение специфических задач.
Ядром любой экспертной системы является база знаний, которая наполняется званиями по конкретной предметной области. В зависимости от программной оболочки, в которой создана экспертная система, применяются различные модели знаний, такие как фреймовые модели хранения знаний, продукционные модели, логические модели, семантические сети и др.[4-7] Для рассматриваемой инструментальной оболочки база знаний состоит из фреймов и правил-продукций. Фреймы в базе знаний используются для описания объектов, событий, ситуаций, прочих понятий и взаимодействия между ними. Среди фреймов выделяется специальный фрейм-класс «Цель», задающий цели логического вывода. Правила-продукции описывают отношения между объектами, событиями, ситуациями и прочими понятиями.
На основе отношений, задаваемых в правилах, выполняется логический вывод (решение выбранной задачи).
Инструментальная оболочка ESWin 2.0. предоставляет удобный и понятный интерфейс для реализации многочисленных правил-продукций при разработке экспертной системы. Количества правил-продукций, реализованных в процессе создания экспертной системы, рассчитывается как произведение изменяемых параметров по видам продукции, содержанию ингредиентов, стоимости, энергетической ценности[19-21].
Таким образом, умение спроектировать экспертную системы для нужд конкретного предприятия и его отделов, а также разработать клиентскую часть для работы с базой данных является неотъемлемой частью процесса подготовки специалиста по техническим направлениям.
База знаний - содержит в себе информацию об этапах тестирования завершенными или находящимися в процессе пользователями. В свою очередь делиться на два типа: постоянную и переменную базу знаний. Переменный тип включает в себя факты полученные факты в результате заключении логического вывода их количество, и результаты зависят от прохождения пользователями. Постоянный тип включает в себя данные, которые в процессе прохождения тестирования никаким образом не изменялись [1-3].
Фреймы – являются ключевыми объектами в экспертной системе, которые предназначены для описания структуры данных, событий, ситуаций и объектов.
В качестве методов представления знаний использованы:
правила-продукции с представлением нечеткости в виде коэффициентов достоверности с обратным логическим выводом;
фреймы для описания структуры предметной области и диалога с пользователем;
лингвистические переменные для описания нечетких понятий, входящих во фреймы.
База знаний включает в себя описание структуры фреймов, а также набор правил продукции. Были разработаны следующие фреймы:
TITLE=Выбор пылесоса
COMPANY = Тангуила Марко
Frame=Цель
Parent:
Выбрать пылесос
EndF
Frame=Характеристики
Parent:
Мощность всасывания Вт: (320;410;350;440;430)
Фильтр: (для тонкой очистки; НЕРА 11; НЕРА Н13; НЕРА 12)
Емкость пылесборника на л: (3;4,2;2)
Шумовой уровень дБ: (84;80;75;79)
EndF
База знаний содержит набор фреймов и правил-продукций. Формат внешнего представления базы знаний:
Рисунок 2 – Внешнее представление БЗ
База знаний состоит из двух частей: постоянной и переменной. Переменная часть базы знаний называется базой данных и состоит из фактов, полученных в результате логического вывода. Факты в базе данных не являются постоянными.
До начала работы с экспертной оболочкой база знаний находится в текстовом файле. В файле с расширением *.klb (KnowLedge Base) хранятся фреймы и правила-продукции (база знаний). Этот файл создается с помощью специального редактора или вручную. В файле с расширением *.dtb (DaTa Base) хранятся факты, полученные в процессе логического вывода (база данных). При начале работы с программной оболочкой наличие данного файла необязательно. Файл с базой данных создается программной оболочкой в процессе логического вывода.
Правила-продукции описывают отношения между объектами, событиями, ситуациями и прочими понятиями. На основе отношений, задаваемых в правилах, выполняется логический вывод (решение выбранной задачи). В условиях и заключениях правил присутствуют ссылки на фреймы и их слоты. Формат внешнего представления правил:
Rule 1
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;84)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )100
EndR EndR
Интерпретация правил начинается с выбора цели логического вывода или задачи. В качестве цели логического вывода используется один из целевых слотов, содержащихся во фрейме-классе со специальным именем «Цель».
После нахождения правила начинается его интерпретация (перебор и проверка условий). При проверке условия ищется соответствующий слот. Первоначальный поиск выполняется в базе данных. Если слот имеет значение, то оно используется при проверке условия. Если значения нет, то значение слота запрашивается у пользователя, с использованием меню выбора символьных значений, или окна для ввода численного значения, или того и другого в случае слота лингвистического типа. Слот в условии может указываться своим локальным именем или глобальным (с указанием имени фрейма). При локальном имени слота поиск начинается с фрейма, использованного последним при логическом выводе. Такой фрейм считается текущим. Имя текущего фрейма хранится в качестве значения слота специального фрейма, описывающего контекст диалога. Этот фрейм всегда доступен для проверки условия в правилах.
Для начала работы необходимо запустить программное средство (оболочку экспертной системы) EsWin. Далее необходимо подключить базу знаний (.klb). На рисунке 3 представлена загруженная база знаний.
Рисунок 3 – Общий вид основного окна
В данной работе представлена цель – выбор пылесоса определенного бренда, то есть пользователь должен поэтапно ввести подходящие ему характеристики.
Пункт меню «Поиск решения» – поиск первого подходящего решения для заданной цели логического вывода. Вид окна, отображающегося в процессе поиска решения, представлен на рисунке 4. В данном случае необходимо выбрать первую характеристику «мощность всасывания».
Рисунок 4 – Поиск решения
В данном случае необходимо выбрать первую характеристику «мощность всасывания». Выбрав желаемый параметр, нажатием кнопки «ОК» открывается окно с выбором следующей характеристики(рисунок 5).
Рисунок 5 – Выбор значения для характеристики «Фильтр»
Определив значения для параметра «Фильтр» открывается следующее окно с выбором параметра для емкости пылесборника, представленное на рисунке 6.
Рисунок 6 – Выбор значения для емкости пылесборника
Следующее окно показывает выбор значения для шумового уровня (рисунок 7).
Рисунок 7 – Выбор значения шумового уровня
Общий вид основного окна после нахождения решения заданной цели представлен на рисунке 8.
Рисунок 8 – Общий вид окна найденного решения
На рисунке 9 представлен просмотр базы данных найденного решения.
Рисунок 9 - Окнос фреймами-экземплярами базы данных
«Просмотр базы данных» – просмотр фреймов-экземпляров, полученных в результате логического вывода (интерпретации базы знаний), с возможностью удаления отдельного слота фрейма-экземпляра, отдельного фрейма-экземпляра и всех фреймов-экземпляров базы данных.
В результате тестирования экспертной системы было найдено решение по заданным параметрам.
В настоящее время технология экспертных систем используется для решения различных типов задач (интерпретация, предсказание, диагностика, планирование, конструирование, контроль, отладка, инструктаж, управление) в самых разнообразных проблемных областях, таких, как финансы, нефтяная и газовая промышленность, энергетика, транспорт, фармацевтическое производство, космос, металлургия, горное дело, химия, образование, целлюлозно-бумажная промышленность, телекоммуникации и связь и другое.
Инструментальная оболочка ESWin 2.0., разработанная на основе технологии гибридных экспертных систем с представлением знаний в виде фреймов, правил-продукций и лингвистических переменных, предоставила возможность разработать и запустить специализированные программы в виде exe-файлов. Экспертная система способна делать логические выводы на основании знаний в конкретной предметной области и обеспечивать решение специфических задач.
В ходе выполнения курсовой работы была создана экспертная система для определения необходимого пылесоса бренда Samsung.
В ходе работы были проведены систематизация, закрепление, расширение полученных теоретических и практических знаний, развиты навыки самостоятельной работы и освоена методика научного исследования при решении разрабатываемых проблемных вопросов, разработана и протестирована экспертная система. Создана база знаний для экспертной системы и протестирована её работа.
Таким образом, цель и задача данной работы были выполнены.
Приложение
TITLE=Выбор пылесоса
COMPANY = Тангуила Марко
Frame=Цель
Parent:
Выбрать пылесос
EndF
Frame=Характеристики
Parent:
Мощность всасывания Вт: (320;410;350;440;430)
Фильтр: (для тонкой очистки; НЕРА 11; НЕРА Н13; НЕРА 12)
Емкость пылесборника на л: (3;4,2;2)
Шумовой уровень дБ: (84;80;75;79)
EndF
Rule 1
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;84)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )100
EndR
Rule 1
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;84)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )100
EndR
Rule 2
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;80)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )75
EndR
Rule 3
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;75)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )75
EndR
Rule 4
=(Характеристики.Мощность всасыванияВт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;79)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )75
EndR
Rule 6
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;4,2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;84)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )75
EndR
Rule 7
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;4,2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;80)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )50
EndR
Rule 8
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;4,2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;75)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )50
EndR
Rule 9
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;4,2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;79)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )50
EndR
Rule11
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;84)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )75
EndR
Rule 12
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;80)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )50
EndR
Rule 13
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;75)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )50
EndR
Rule 14
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;для тонкой очистки)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;2)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;79)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )50
EndR
Rule 16
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;НЕРА 11)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;84)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )75
EndR
Rule 17
=(Характеристики.Мощность всасывания Вт; 320)
=(Характеристики.Фильтр;НЕРА 11)
=(Характеристики.Емкость пылесборника на л;3)
=(Характеристики.Шумовой уровень дБ;80)
Do
=(Цель.Выбрать пылесос; Вам подходит SC4140 )50
EndR
Болотова Л.С. Системы поддержки принятия решений. Часть 1. М. : Издательство Юрайт, 2018.
Гаврилов А.В. Системы искусственного интеллекта. Учебное пособие. Новосибирск: НГТУ, 2010.
Глушков, В.М. Машина доказывает / В.М. Глушков. - М.: Знание, 2015. - 372 c.
Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта. М.: Изд-во МГТУ им.Баумана, 2011.
Джарратано Д. Экспертные системы: принципы разработки и программирование / Д. Джарратано, Г. Райли. - М.: Вильямс, 2016. - 1152 с.
Джексон П. Введение в экспертные системы. М., СпБ., Киев: "Вильямс", 2010.
Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. — М.: Наука, 2017. — С. 575-576.
Круглов В.В., Борисов В.В. Искусственные нейронные сети. Теория и практика. М.: Горячая линия-Телеком, 2011.
Лорьер Ж.-Л. Системы искусственного интеллекта. М: Мир, 2011.
Любарский, Ю.Я. Интеллектуальные информационные системы / Ю.Я. Любарский. - М.: Наука, 2015. - 228 c.
Нейлор К. Как построить свою экспертную систему. М.: Энергоатомиздат, 2017.
Одинцов Б.Е. Проектирование экономических экспертных систем / Б.Е. Одинцов. - М.: ЮНИТИ, 2016.-166 с.
Попов Э.В. Экспертные системы: Решение неформализованной задачи в диалоге с ЭВМ. - М.: Наука, 2016
Поршнев А.Г. Управление организацией: Учебник. Под ред. З.П. Румянцевой, Н.А. Соломатина. – 2-изд, перераб. и доп. – М.: ИНФРА-М, 2016. – 669 с
Современные проблемы кибернетики. - М.: Знание, 2016. - 909 c.
Сотник С. Л. Конспект лекций по курсу "Основы проектирования систем искусственного интеллекта". М., 2018.
Тельнов Ю.Ф. Интеллектуальные информационные системы в экономике. Учебное пособие. М.: СИНТЕГ, 2010.
Форсайт Р. Экспертные системы: принципы и примеры. М.: Радио и связь, 2007.
Хайкин С. Нейронные сети. М.: Вильямс, 2016.
Частиков А.П. Разработка экспертных систем. Среда CLIPS / А.П. Частиков, Т.А. Гаврилова, Д.Л. Белов. - СПб.: БХВ-Петербург, 2013. - 608
Ясницкий Л.Н. Искусственный интеллект. М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2011.
