====== Лабораторная работа №5: Разработка простой экспертной системы на языке Visual Prolog ======
===== Цель работы =====
Реализация и отладка простой экспертной системы на языке Visual Prolog.
===== 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 согласовав предметную область с преподавателем.
- Произвести 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 | Экспертная система с __прямой__ цепочкой рассуждений для выработки рекомендаций студенту по планированию его времени для успешной сдачи экзаменов. |
| ::: | Количество возможных рекомендаций -- 10. |
| ::: | Количество факторов, влияющих на выработку рекомендации -- 4. |
| ::: | Максимальная глубина дерева определения причины по соответствующим факторам -- 5. |
===== Содержание отчёта =====
* Цель работы.
* Краткое изложение основных теоретических понятий.
* Постановка задачи с кратким описанием порядка выполнения работы.
* Результаты работы программы для различных исходных ситуаций (скриншоты экрана с результатами работы программы). Объяснения результатов программы
* Общий вывод по проделанной работе.
* Код программы.