Лабораторная работа №5: Разработка простой экспертной системы на языке Visual Prolog

Цель работы

Основные теоретические положения

Экспертные системы (ЭС) -- это системы искусственного интеллекта (интеллектуальные системы), предназначенные для решения плохо формализованных и слабо структурированных задач в определенных проблемных областях на основе заложенных в них знаний специалистов-экспертов. В настоящее время ЭС внедряются в различные виды человеческой деятельности, где использование точных математических методов и моделей затруднительно или вообще невозможно. К ним относятся: медицина, обучение, поддержка принятия решений и управление в сложных ситуациях, различные деловые приложения и т.д.

Основными компонентами ЭС являются рабочая память, называемая также базой данных (БД), база знаний (БЗ), блоки поиска решения, объяснения, извлечения и накопления знаний, обучения и организации взаимодействия с пользователем. Рабочая память, БЗ и блок поиска решений образуют ядро ЭС.

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.

База знаний в ЭС предназначена для хранения долгосрочных данных, описывающих рассматриваемую предметную область (а не текущих данных), и правил, описывающих целесообразные преобразования данных этой области.

Для конструирования ЭС используются различные инструментальные средства: универсальные языки программирования, языки искусственного интеллекта, инструментальные системы и среды и системы-оболочки. Системы-оболочки являются наиболее простым средством формализации (автоформализации) экспертных знаний, практически не требующие участия посредников в лице инженера по знаниям или программиста при их использовании. Инженер по знаниям только помогает эксперту выбрать наиболее подходящую для его проблемной области оболочку.

Рассматриваемая в данной работе экспертная система функционирует следующим образом. Например, при работе с предметной областью <<Бытовая техника>>, определяется предикат technique_is(string), позволяющий идентифицировать бытовую технику, которая более всего удовлетворяет указанным пользователем признакам. При этом БЗ экспертной системы задается перечислением свойств объектов, которые у них имеются или же отсутствуют:

technique_is ("CD-плейер") :- it_is ("аудио"), positive ("работает с", "CD-дисками"), negative ("имеет", "динамик").

Предикаты positive и negative необходимы для того, чтобы запросить у пользователя ответ о наличии у объекта какого-то свойства и сохранить этот ответ в рабочей памяти:

positive(X,Y) :- xpositive(X,Y),!. positive(X,Y) :- not(xnegative(X,Y)), ask(X,Y,Answer), remember(X,Y,Answer), Answer = yes. negative(X,Y) :- xnegative(X,Y),!. negative(X,Y) :- not(xpositive(X,Y)), ask(X,Y,Answer), remember(X,Y,Answer), Answer = no. ask(X,Y,yes) :- write(X," ",Y,"?"), readln(Reply), frontchar(Reply,'y',_),!. ask(_,_,no). remember(X,Y,yes) :- assertz(xpositive(X,Y)). remember(X,Y,no) :- assertz(xnegative(X,Y)).

Два встроенных предиката asserta и assertz позволяют добавлять новые утверждения в базу данных. Оба предиката действуют в точности одинаковым образом, за тем исключением, что asserta добавляет утверждение в начало базы данных, в то время как assertz (или assert) добавляет утверждение в ее конец.

Постановка задачи

Разработать в среде Visual Prolog простую ЭС в соответствии с вариантом задания либо предложив свою предметную область, предварительно согласовав её с преподавателем.

Порядок выполнения работы

Разработать простую ЭС в соответствии с вариантом задания либо .

Произведите отладку ЭС в среде Visual Prolog для различных наборов ответов пользователя на задаваемые экспертной системой вопросы.

Варианты заданий

№ варианта	Описание
1	Экспертная система с обратной цепочкой рассуждений для определения заболевания пациента. Количество возможных видов заболеваний -- 3. Количество признаков заболеваний -- 15. Максимальная глубина дерева определения заболевания по соответствующим признакам -- 4.
2	Экспертная система с прямой цепочкой рассуждений для определения заболевания пациента. Количество возможных видов заболеваний -- 15. Количество признаков заболеваний -- 7. Максимальная глубина дерева определения заболевания по соответствующим признакам -- 4.
3	Экспертная система с обратной цепочкой рассуждений для определения причины неработоспособности компьютера. Количество возможных причин неработоспособности -- 4. Количество признаков неработоспособности -- 15. Максимальная глубина дерева определения причины неработоспособности по соответствующим признакам -- 3.
4	Экспертная система с прямой цепочкой рассуждений для определения причины неработоспособности компьютера. Количество возможных причин неработоспособности -- 12. Количество признаков неработоспособности -- 6. Максимальная глубина дерева определения причины неработоспособности по соответствующим признакам -- 4.
5	Экспертная система с обратной цепочкой рассуждений для определения причины, по которой не заводится автомобиль. Количество возможных причин -- 4. Количество признаков, позволяющих определить причину -- 11. Максимальная глубина дерева определения причины по соответствующим признакам -- 3.
6	Экспертная система с прямой цепочкой рассуждений для определения причины, по которой не заводится автомобиль. Количество возможных причин -- 6. Количество признаков, позволяющих определить причину -- 7. Максимальная глубина дерева определения причины по соответствующим признакам -- 5.
7	Экспертная система с обратной цепочкой рассуждений для выработки рекомендаций студенту по планированию его времени для успешной сдачи экзаменов. Количество возможных рекомендаций -- 4. Количество факторов, влияющих на выработку рекомендации -- 11. Максимальная глубина дерева определения причины по соответствующим факторам -- 4.
8

Количество факторов, влияющих на выработку рекомендации -- 4.
Максимальная глубина дерева определения причины по соответствующим факторам -- 5. |

Содержание отчёта