Sisteme Expert

1. Introducere

Un sistem expert (SE) este un program care urmăreşte un grup de cunoştinţe pentru obţinerea în acelaşi mod ca şi experţii umani a rezultatelor despre activităţi dificil de examinat. Principala caracteristică a sistemelor expert este derivată dintr-o bază de cunoştinţe, împreună cu un algoritm de căutare specific metodei de raţionare. Un sistem expert tratează cu succes probleme pentru care o soluţie algoritmică clară nu există.

Sistemele expert sunt produse ale inteligenţei artificiale, ramură a ştiinţei calculatoarelor ce urmăreşte dezvoltarea de programe inteligente. Ceea ce este remarcabil pentru sistemele expert este aria de aplicabilitate ce a cuprins multe domenii de activitate .

Inteligenţa artificială este un termen tehnic provenit din limba engleză: Artificial Intelligence, prescurtat AI, care se referă la un domeniu de cercetare în cadrul informaticii. În vorbirea curentă este un produs rezultat în urma desfăşurării acestei activităţi.

O trăsătură des întâlnită a inteligenţei artificiale este că sistemul respectiv este capabil să înveţe, cu scopul de a se îmbunătăţi permanent, şi fără ajutoare externe.

Un sistem expert este format din cinci componente:

• Baza de cunoştinţe serveşte pentru stocarea tuturor pieselor de cunoaştere (fapte, reguli, metode de rezolvare, euristici) specifice domeniului aplicativ, preluate de la experţii umani sau din alte surse.

• Motorul de inferenţe este un program care conţine cunoaşterea de control, procedurală sau operatorie, cu ajutorul căruia se exploatează baza de cunoştinţe pentru efectuarea de raţionamente în vederea obţinerii de soluţii, recomandări sau concluzii.

• Interfaţa de dialog permite dialogul cu utilizatorii în timpul sesiunilor de consultare, precum şi accesul utilizatorilor la faptele şi cunoştinţele din bază pentru adăugarea sau actualizarea cunoaşterii.

• Modulul de achiziţie a cunoaşterii ajută utilizatorul expert să introducă cunoştinţe într-o formă recunoscută de sistem şi să actualizeze baza de cunoştinţe.

• Modulul explicativ are rolul de a explica utilizatorilor atât cunoaşterea de care dispune sistemul, cât şi procesul de raţionament pe care îl desfăşoară sau soluţiile obţinute în sesiunile de consultare. Explicaţiile într-un astfel de sistem, atunci când sunt proiectate corespunzător, îmbunătăţesc modul în care utilizatorul percepe şi acceptă sistemul .

2. Caracteristicile sitemelor expert

O caracteristică specifică sistemelor expert este că acestea pot fi adaptive, adică, schimbările efectuate la diferite intervale de timp nu determină modificări ale programelor.

O altă caracteristică specifică sistemelor expert este organizarea pe reguli în loc de instructiuni; adică, sistemele expert constau dintr-o colecţie de reguli ce nu sunt executate secvenţial decât atunci când condiţia de aplicabilitate este indeplinită. Conceptual, punctul de vedere este rezonabil pentru că în sistemele expert fiecare linie incepe cu cuvântul IF, care în accepţiunea clasică inseamnă ca grupul de instrucţiuni din corpul său sunt executate numai dacă valoarea condiţiei este true (adevărată).

Metodele inginereşti pot fi caracterizate dupa B. V. Koen prin „utilizarea algoritmilor euristici în scopul determinării celei mai bune soluţii într-o situaţie concretă dată” .

Algoritmi euristici se pot grupa după două aspecte:

-construcţia unui arbore de căutare;

-izolarea si căutarea doar într-o parte a arborelui de căutare.

O regula euristică este o regulă ce oferă o metodă de rezolvare a problemelor, sau o metodă de căutare. Ea nu dă rezultate corecte la orice moment de timp si nu este garantata că găseşte cea mai buna soluţie, dar in acelaşi timp poate reduce timpul de căutare.

În practica inginerească sunt utilizaţi algoritmi clasici, dar mai ales metodele euristice bazate pe experienţa de exploatare a tehnologiilor.

Utilizarea unui sistem expert la nivelul unei bucle de reglare porneşte de la sarcina de armonizare a algoritmilor de aplicaţie numerici la procesul fizic.

Algoritmi numerici pot fi imparţiţi in trei grupe:

-algoritmi de reglare - ce pot fi de complexitate variabilă de la simplii PI, PID la algoritmii optimali;

-algoritmi de identificare – care pot fi simpli algoritmi de stimare sau algoritmi complecsi bazaţi pe metoda celor mai mici pătrate

-algoritmi de monitorizare a celor din primele doua categorii.

Supervizarea se referă la detectarea erorilor staţionare, depăşirea limitelor de alarmare, instabilitate.

Rezultatul aplicării unui algoritm sporeşte cunoasterea in jurul procesului fizic condus şi afectează modul de realizare în viitor a problemei conducerii.

Combinarea sistemului expert, algoritmi numerici pentru reglare impune mai multe particularitaţi, cum ar fi:

-divizarea execuţiei: algoritmi, logică secvenţială de execuţie;

-modul de scriere a rutinelor ce implementează algoritmi numerici va fi adecvat pentru a putea fi executaţi în paralel cu sistemul expert;

-rentabilizarea codului fapt ce va simplifica dezvoltările programelor în vederea modernizarii;

-rularea personalului operator de proces, cât şi cresterea transportabilităţii programelor;

-combinarea mai multor algoritmi de control, posibiltatea de modificare a perioadei de eşanţionare şi de utilizare a algoritmilor adaptivi;

-schimbarea intr-o manieră facilă a interfeţei utilizator;

-posibilitatea exploarării adecvate a informaţiilor primare disponibile în jurul parţii fixate.

Algoritmi numerici si sistemul expert se vor implementa ca procese paralele separate, ţinându-se cont de faptul că timpii de rulare sunt diferiti.

Daca timpul de execuţie al algoritmului numeric este dependent de partea fixată, timpul de răspuns al sistemului expert poate să fie cu câteva ordine de mărime mai mare.