Обзор существующих экспертных систем

Система "Expert" выполняет  следующие функции:

• автоматизация процесса разработки экспертной системы:
• визуальное представление компонентов экспертной системы;
• автоматизация процесса создания компонентов системы;
• автоматизация процесса построения системы логических правил;
• автоматическая система контроля целостности системы;
• оптимизированный алгоритм исполнения, позволяющий в некоторых случаях уменьшить время принятия решения на 50%;
• сохранение, экспорт и импорт данных в формате XML;
• автоматизация процесса разработки экспертной системы (помимо вышеперечисленного):
• автоматизированный сбор информации;
• сохранение и загрузка профиля пользователя;
• вывод отчетов.

Сфера применения подобной системы весьма широка – от медицины и образования до контроля производства и автоматизации отдела кадров (тестирование). Следует отметить наличие готовых  экспертных систем, являющихся электронными версиями известных психологических тестов с интерпретацией результатов, а также обучающие системы для различных специальностей.[16]

2.2  Финансовые экспертные системы      

Экспертные системы завоевывают признание и на финансовых рынках. Примерами этому является установка систем в крупных банках по всему миру. Японский Sanwa Bank, один из крупнейших мировых банков, применяет экспертную систему Best Mix для улучшения качества своей информации по инвестициям.

Компания IDS Financial Services, подразделение  финансового планирования American Express Company, классифицировали финансовые экспертизы своих лучших управляющих для  создания экспертной системы, названной Insight. Одним из основных результатов применения экспертной системы в компании IDS стало то, что процент покинувших фирму клиентов упал более чем наполовину.

Приведем самые известные  финансовые экспертные системы:

Система FLiPSiDE: система  логического программирования финансовой экспертизы. Система создана Сase Western Reserve University и решает следующие задачи: мониторинг состояния рынка ценных бумаг; мониторинг состояния текущего портфеля ценных бумаг; поддержка обзора будущих условий рынка; планирование и выполнение продаж.

В системе использована парадигма “Классная доска”, описанная Ньюэллом. Система написана на языке Пролог.

Система Splendors: система  управления портфелем ценных бумаг  в режиме реального времени. Система  нацелена на достижение разнообразных  инвестиционных целей в условиях быстро меняющихся данных. Для создания системы был использован язык Profit и внедрена большая гибкость в создании портфеля для опытных программистов на C. Система позволяет создавать портфель непрограммирующему финансовому аналитику и формирует оптимальные инвестиционные портфели в реальном масштабе за счет игры на учете быстрых изменений на фондовой бирже.

Экспертная система PMIDSS – это система поддержки принятия решений при управлении портфелем. Разработчиком системы является финансовая группа Нью-Йоркского университета. Система дает возможность выбрать портфель ценных бумаг, долгосрочно планировать инвестиции. В PMIDSS использована смешанная система представления знаний, разнообразные механизмы вывода – логика, направленные семантические сети, фреймы, правила.

Экспертная система Le Courtier создана фирмой Cognitive System Inc. Система призвана помогать инвесторам в определении своих инвестиционных целей. Система использует правила и имеет мощный естественно-языковой интерфейс.

Экспертная система PMA – это система-советчик управляющему портфелем. Система РМА создана компанией Athena Group. Система формирует портфель и дает рекомендации по его сопровождению.

Рейтинг облигаций вычисляет экспертная система ArBoR, созданная College of Business Administration Univercity of Nebraska. Система создана для конструирования вычислительной модели в области рейтинга облигаций и для применения модели в качестве экспертной системы. Система работает на основе применения качественного и количественного анализа и использования стандартной оболочки экспертной системы.

Система Intelligent Hedger (Information System Department, New York University) использует основанный на знаниях подход в задачах страхования  от риска.

Система с успехом  решает проблему огромного количества постоянно растущих альтернатив страхования от рисков, обеспечивает быстрое принятие решений менеджерами по рискам в ускоряющемся потоке информации. Разработка страхования от риска сформулирована как многоцелевая оптимизационная задача.[17]

2.3 Экспертные системы диагностики заболеваний      

Одним из важнейших направлений  внедрения современных компьютерных технологий в медицину является применение экспертных систем, предназначенных для решения задач диагностики и лечения заболеваний, особенно в тех случаях, когда учет слишком большого объема входной информации или реализация сложного алгоритма принятия решения представляет серьезные затруднения для практического врача. Указанное весьма актуально при составлении схем лечения для методов рефлексотерапии. Большое количество акупунктурных точек (более 800) и необходимость оценки множества факторов при выборе зон и доз стимуляции заставляет врача - рефлексотерапевта пользоваться упрощенным и шаблонным подходом к составлению рецепта воздействия, что очевидно снижает результативность применяемой терапии.

Экспертная система «Лазерная рефлексотерапия»   реализованной на персональном компьютере и предназначенной для автоматизации синтеза рецептур по методикам лазерной рефлексотерапии.

В основу программы положены алгоритмы, применяемые специалистами  при составлении реальных рецептур лазерной рефлексотерапии. Данные алгоритмы были формализованы для адекватного их представления с помощью существующих технологий программирования.

«Входным» документом экспертной системы служит диагностическое заключение, которое формулируется врачом на основе данных клинических и инструментальных исследований. Диагностическое заключение включает следующую информацию:

• возраст и пол больного;
• развернутый клинический диагноз - нозологическая форма, ведущие синдромы и симптомы заболевания;
• сведения о нейрометамерной иннервации патологических очагов, пораженных внутренних органов и зон патологических ощущений (боль, зуд, парестезии и т.п.);
• сведения об анатомической локализации патологических очагов и пораженных внутренних органов.

«Выходным» документом экспертной системы является рекомендуемая схема курса лазерной рефлексотерапии для данного больного. Схема включает перечень и количество акупунктурных точек, а также удельные дозы лазерного воздействия для каждой процедуры.

Экспертная система реализована для операционных систем MS DOS, Windows. [14]

Экспертная система SYSTEM D (SYSTEM for Diagnostic problem solving) диагностирует  вероятные причины головокружения. Система побуждает врача ввести факты (например, принимаемые лекарства) и проявления (скажем, ощущение подступающего обморока) и выдает диагноз, включая оценку относительных вероятностей конкурирующих возможностей. SYSTEM D работает с ситуациями, в которых несколько причин головокружения могут присутствовать одновременно. Знания, содержащиеся в системе, включают как информацию о конкретных случаях, так и знания о диагностике причин головокружения. Диагностические знания распределены между несколькими медицинскими специальностями, соответствующими многочисленным возможным причинам головокружения. В системе применены основанная на фреймах схема представления знаний и механизм вывода последовательного порождения и проверки. Система реализована на языке KMS, разработана в Университете штата Мэриленд.

Экспертная система THYROID MODEL помогает врачам диагностировать нарушения функции щитовидной железы, такие как гипотиреоз. Система получает первоначальный набор данных о пациенте (например, пол, возраст, симптомы, результаты лабораторных исследований) и запрашивает дополнительные данные, необходимые для постановки диагноза. Знания системы состоят из правил диагностических рассуждений и таксономической структуры патологии и функции щитовидной железы. Система THYROID MODEL — это основанная на правилах система с прямой цепочкой рассуждений. Она объясняет, почему гипотезы подтверждены, показывая примененные правила принятия решений и ассоциированные с ними коэффициенты уверенности. Система реализована на языке EXPERT. Она разработана в Рутжерском университете.

Экспертная система VM выдает диагностические и терапевтические предложения о послеоперационных больных, помещенных в блоки интенсивной терапии. Система определяет потенциально опасные состояния, распознает ошибочные данные, характеризует состояние пациента и предлагает полезные терапевтические меры. Система интерпретирует количественные измерения, получаемые от установленного в блоке интенсивной терапии монитора и включающие частоту пульса, давление крови, и параметры, описывающие режим работы аппарата искусственного дыхания, обслуживающего больного. Интерпретация основана на знаниях об истории болезни данного пациента и об ожидаемом диапазоне значений наблюдаемых параметров. VM — это основанная на правилах система, реализованная на языке INTER-LISP. Она разработана в Станфордском университете и протестирована в Тихоокеанском медицинском центре и в Медицинском центре при Станфордском университете.

Экспертная система WHEEZE диагностирует наличие и степень  тяжести легочного заболевания, интерпретируя результаты функциональных дыхательных проб. Система основывает свой диагноз на измерениях, выполненных в клинической лаборатории (например, общей емкости легких), и истории болезни пациента (скажем, возрасте, продолжительности и интенсивности курения). Знания системы состоят в правилах, применяемых системой WHEEZE, представленных в виде фреймов. Эти фреймы содержат два типа коэффициентов уверенности: один, указывающий вероятность некоторого утверждения при условии, что симптомы, отвечающие этому утверждению, считаются присутствующими, и другой, указывающий, насколько данное утверждение правдоподобно в контексте конкретной консультации. Схема управления системы обеспечивает некую разновидность прямой и обратной цепочек рассуждений, реализованных применением плана действий, причем каждое предполагаемое утверждение помещается в план в соответствии с приписанным ему приоритетом. Система WHEEZE реализована на языке RLL. Она разработана в Станфордском университете.[11, с. 585 ]

2.4 Военные экспертные системы      

Экспертная система ACES (AI Cartographic Expert System) наносит нагрузку на карты. Система получает исходные данные карты без нагрузки и данные, описывающие, в каких точках расположены объекты и какая строка текста и вид условного знака должны быть нанесены на карту рядом с каждой точкой. На выходе система выдает карту, содержащую все желаемые условные обозначения и названия, красиво размещенные без взаимного наложения. Система выбирает размещение символов, гарнитуру и кегль шрифта для текстов названий и уровень описания, наиболее подходящие для данной карты. Она применяет объектно-ориентированную схему представления знаний и реализована на языке LOOPS для работы на АРМ Xerox Dolphin. Система разработана компанией ESL.

Экспертная система OCEAN SURVEILLANCE разработана компанией Science Applications, Inc. и реализована на языках OPS5 и FRANZ LISP. Система помогает персоналу на борту разведывательного корабля определять пункт назначения и задание судна, обнаруженного приборами дистанционного слежения. OCEAN SURVEILLANCE использует информацию о записях регистрирующих приборов, связанных с этим судном, его истории, местонахождении и состоянии, чтобы определить вероятное место назначения, время прибытия и возможное задание. Знания системы включают историю применения различных типов судов, текущую военно-морскую деятельность США и их союзников в данном регионе и данные о действиях и маневрах разведывательного судна. Система использует основанное на правилах представление с прямой цепочкой рассуждений и коэффициентами уверенности и простой блок объяснений.

Экспертная система TATR (Tactical Air Target Re-commender) помогает разрабатывать  планы воздушного нападения на аэродромы  противника. Под интерактивным руководством планировщика система упорядочивает  эти аэродромы по степени предпочтительности для атаки, выбирает цели, которые следует поразить на них, и определяет, какие системы оружия будут наиболее эффективными против этих целей. Система прогнозирует последствия реализации составленного плана на период в несколько дней, так что планировщик может пересмотреть план, если он окажется несоответствующим целям нападения. TATR— это основанная на правилах система с прямой цепочкой рассуждений, реализованная на языке ROSIE. Она разработана корпорацией «Рэнд» и доведена до уровня исследовательского прототипа.

Экспертная система TWIRL (Tactical Warfare In the ROSS Language) помогает военным тактикам, обеспечивая моделирование наземных столкновений между двумя противоборствующими сторонами и среду для разработки и оттачивания боевых тактических приемов. Система использует модель, форсирования реки с ходу в качестве примера для изучения контрмер против командования, управления и связи, электронной войны и электронного боя. Ее знания обеспечивают моделирование управления и тактики боя в наступлении и в обороне. В TWIRL применена объектно-ориентированная схема представления знаний, в которой правила определяют поведение объектов. Система включает средства цветной графики для представления хода боя с помощью движущихся изображений. Она реализована на языке ROSS, разработана корпорацией «Рэнд» и доведена до уровня исследовательского прототипа.

Экспертная система SCENARIO-AGENT помогает организовывать военные игры, строя модель поведения участника  стратегического конфликта, не принадлежащего к числу великих держав. Эта  система предоставляет пользователю и системе, посредством которой ведутся военные игры, информацию о том, получат ли такие участники право доступа к стратегическим ресурсам великих держав (включая использование военных баз) и примут ли их вооруженные силы участие в основном конфликте. Эти знания закодированы в виде правил, описывающих поведение неосновных участников в различных конфликтных ситуациях. В системе применен механизм вывода, ориентированный на процедуры и основанный на правилах с прямой цепочкой рассуждений. Система SCENARIO-AGENT реализована на языке ROSIE. Она разработана в Rand Corporation и доведена до уровня демонстрационного прототипа.[3, с. 285]