Введение к работе
Актуальность темы. В последние годы проводятся активные исследования в области разработки экспертных систем (ЭС). В основе этих систем лежат методы представления и обработки знаний, отражающие опыт и процедуры принятия решений экспертов и специалистов в конкретной предметной области.
При создании систем, основанных на знаниях, возникает проблема моделирования приближенных рассуждений и обработки неопределенностей, присущих суждениям, которыми оперирует человек в своей деятельности. При этом необходимо учитывать, что экспертам и пользователям ЭС свойственно оперировать суждениями, которые, как правило, носят качественный характер. Применение количественных шкал для оценки правдоподобности качественных суждений не всегда может быть обосновано, и наиболее достоверным в этих случаях является использование порядковых шкал.
Различными исследованиями отмечались следующие недостатки методов обработки неопределенностей в ЭС:
неустойчивость решений первого типа, когда малые изменения значений исходных оценок правдоподобности (оп) посылок приводят к существенным изменениям значений оценок правдоподобности заключений;
неустойчивость решений второго типа, когда малые изменения значений оценок правдоподобности посылок, не меняющие их взаимную упорядоченность, приводят к изменению упорядоченности выводов, получаемых ЭС, на противоположную.
отсутствие строгой монотонности операций агрегирования неопределенной информации;
поэтапный пересчет оценок правдоподобности гипотез на каждом шаге процесса вывода вместо совокупного анализа всей цепочки посылок и правил, приводящих к гипотезе.
Первые два недостатка связаны с численным представлением оценок правдоподобности и использованием количественных операций (умножения, деления и т.п.), третий характерен для операций min и шах, применяемых в порядковых шкалах, последний недостаток свойственен традиционным подходам к обработке неопределенностей в процедурах вывода (Поспелов Д.А. ).
Методы представления и обработки качественной информации об оценках правдоподобности, лишенные указанных недос-
татков, могут быть основаны на списковом представлении оценок правдоподобности, используемых в процессе вывода.
В диссертационной работе исследуются методы, обобщающие алгебру основных операций (rain и max), используемых в нечеткой логике, и основанные на понятии лексикографических оценок правдоподобности, представляющих собой упорядоченные списки операндов, сравнение которых между собой производится лексикографически.
Цель работы заключается в разработке методов обработки неопределенностей, измеренных в порядковых шкалах, на основе алгебры лексикографических оценок правдоподобности и их реализация в процедурах вывода ЭС.
В соответствии с этой целью задачами работы являются:
разработка алгебры лексикографических оценок правдоподобности фиксированной длины;
разработка методов представления нечеткой информации в ЭС с лексикографическими оценками правдоподобности;
разработка алгоритмов обработки лексикографических оценок правдоподобности в процедурах логического вывода ЭС и их программная реализация;
разработка оболочки экспертных систем (ОЭС) ЛЕКСИКО со встроенным механизмом обработки лексикографических оценок правдоподобности;
создание на базе ОЭС ЛЕКСИКО экспертных систем для решения различных прикладных задач.
Методы исследования. Для решения поставленных задач использовались методы исследования операций, теории нечетких множеств, дискретной математики, методы проектирования экспертных систем.
Научная новизна работы заключается в следующем:
разработаны и исследованы свойства алгебры лексикографических оценок правдоподобности фиксированной длины:
разработаны алгоритмы обработки лексикографических оценок правдоподобности в процедурах логического вывода ЭС;
разработана оболочка экспертных систем ЛЕКСИКО со встроенным механизмом обработки лексикографических оценок правдоподобности;
на базе ОЭС ЛЕКСИКО разработана гибридная экспертная
система моделирования процесса полимеризации полипропилена в химическом реакторе (СМОПЛЕКС), содержащая подсистему формирования нечетких понятий, определенных на множествах числовых значений параметров процесса.
Практическая ценность. Научно-исследовательская работа над разделами диссертации выполнялась по проектам в рамках государственных научно-технических программ "Перспективные информационные технологии","Технические университеты России".
ОЭС ЛЕКСИКО реализована на языках ПАСКАЛЬ и СИ для персональных компьютеров семейства IBM. Редактор базы знаний реализован также и в виде отдельного программного 'модуля, что позволяет организовать работу с ним вне среды ЛЕКСИКО.
Результаты диссертационной работы (ОЭС ЛЕКСИКО, гибридная ЭС СМОПЛЕКС) внедрены в институте ТатНИПИнефть (г.Бугульма), в учебный процесс на кафедре информатики и прикладной математики и кафедре технологии пластических масс КГТУ (КХТИ) в курсах "Информационные технологии", "Процессы и реакторы производства полимеров", "Химия и физика полимеров".
На защиту выносятся следующие результаты:
разработка и исследование свойств алгебры лексикографических оценок правдоподобности фиксированной длины;
оболочка экспертных систем ЛЕКСИКО со встроенным механизмом обработки лексикографических оценок правдоподобности;
гибридная экспертная система СМОПЛЕКС (разработана на базе ОЭС ЛЕКСИКО), содержащая подсистему формирования нечетких понятий, отражающих состояние процесса полимеризации полипропилена, являющаяся средством построения нечетких алгоритмов управления технологическим процессом полимеризации в химическом реакторе.
Апробация работы. Диссертационная работа, отдельные ее разделы и результаты докладывались и обсуждались на Всесоюзном научно-техническом совещании "Интеллектуальные системы в задачах, проектирования, планирования и управления в условиях неполноты информации" (Казань, 1990), на Всесоюзной конференции "Создание и применение гибридных экспертных систем" (Рига; 1990). на Всесоюзной научно-практической конференции "Гибридные интеллектуальные системы" (Ростов-на-Дону,
.-4-
1991), на VI Всесоюзном семинаре "Разработка и применение программных средств ПЭВМ в учебном процессе" (Казань. 1991), на XXIX областной научно-технической конференции "Методы и средства повышения эффективности автоматических и автоматизированных систем управления" (Пермь, 1991), на 1-м Европейском конгрессе по нечетким и интеллектуальным технологиям (Германия. 19ЭЗ), на 1-м Международном совещании по нечеткой логике и интеллектуальным технологиям в ядерных исследованиях (Бельгия. 1994), на Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы математического моделирования и автоматизированного проектирования в машиностроении" (Казань. 1995).
Публикация результатов работы. По теме диссертации опубликовано 11 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы ( 98 наименований) и приложений. Диссертация изложена на -158 страницах машинописного текста.
Похожие диссертации на Разработка и реализация методов обработки неопределенной информации в экспертных системах
