Разработка экспертной системы на основе сетей Байеса для поддержки принятия решений при выборе автомобиля

Федеральное агентство по образованию и науке  РФ

Брянский  Государственный Технический Университет

 

 

Кафедра «Компьютерные технологии и системы»

 

 

 

 

 

 

 

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

 

по  дисциплине

  «Интеллектуальные информационные  системы»

на  тему:

«Разработка экспертной системы на основе сетей Байеса для под- 
держки принятия решений при выборе автомобиля»

 

 

 

 

Выполнил

студент группы 09-ИСТ

Лукьяненко И.Н.

 

Проверил преподаватель

Казаков П.В.

 

Дата сдачи работы:                   

«____»______________2012г

 

 

 

 

 

 

 

 

Брянск 2012

Содержание

Введение 3

1.Аналитическая часть. 6

     1.1. Экспертные системы в выборе автомобиля. Критерии выбора………..6

1.2. Определение экспертных систем, достоинство и назначение 9

1.3. Области применения экспертных систем 12

2. Проектная часть. 15

2.1. Использование Байесовых сетей 15

2.2. Пример построения простейшей байесовской сети 17

2.3. Реализация 21

2.4. Представление сети Байеса в программе Netica 23

3. Экспериментальная часть 26

Заключение 27

Список литературы 28

 

 

Введение

Любому  человеку, задумавшемуся о покупке  своей первой машины, а также многим, кто уже владел машиной ранее  или владеет сейчас и недоволен - хочется разобраться в том, какую  машину лучше всего купить, чтобы  не переплатить, но при этом удовлетворить  все свои текущие потребности. И как Вы уже поняли - у каждого автолюбителя свои критерии выбора, под которые максимально широко пытаются приспособиться все производители машин в мире, из-за чего часто мы получаем набор опций, в котором некоторые элементы нам вовсе не нужны, но так как они нужны большей части покупателей - то нам приходится за них переплачивать. Таковы законы авторынка, а собирать свою собственную машину своими силами в современном обществе, пожалуй - не самое разумное решение в силу различных обстоятельств.

Выбор автомобиля – довольно хлопотное дело, это  связано и с денежными затратами, и с техническими характеристиками будущего автомобиля. Главное, что нужно  учитывать при выборе транспортного  средства – это уровень безопасности, комфорта и класс.

 Очень  важна и такая деталь, как наличие  прав и опыта вождения. Хорошо, если этот вопрос уже давно  решен, если нет, то необходимо  начинать обучение вождению раньше, чем будет приобретен автомобиль. Чтобы не случилось, что машина  куплена, а получать права еще  не скоро.

Сегодня собственный автомобиль имеют многие. Автошколы буквально переполнены  желающими обрести заветный статус водителя. Однако стоит отметить, что этому моменту, могла предшествовать небольшая практика вождения. Но бывает и наоборот большая часть новоиспеченных водителей, не владеет транспортным средством. Для них приобретение новой ласточки еще впереди. Причем многие будущие автомобилисты задаются вопросом: «Какие критерии необходимо учитывать при выборе авто?». На первый взгляд, кажется, что нет ничего проще, чем купить машину, но на самом деле очень важно учесть массу нюансов, дабы потом, после приобретения ласточки не последовало разочарование.

На основе вышеперечисленных данных существует потребность в создании экспертной системы на основе байесовых сетей.

Байесовы сети представляют собой графовые модели вероятностных и причинно-следственных отношений между переменными в статистическом информационном моделировании. В байесовых сетях могут органически сочетаться эмпирические частоты появления различных значений переменных, субъективные оценки «ожиданий» и теоретические представления о математических вероятностях тех или иных следствий из априорной информации. Это является важным практическим преимуществом и отличает байесовы сети от других методик информационного моделирования.

Наблюдаемые события редко могут быть описаны  как прямые следствия строго детерминированных  причин. На практике широко применяется  вероятностное описание явлений. Обоснований тому несколько: и наличие неустранимых погрешностей в процессе экспериментирования и наблюдений, и невозможность полного описания структурных сложностей изучаемой системы, и неопределенности вследствие конечности объема наблюдений.

На пути вероятностного моделирования встречаются  определенные сложности, которые (если отвлечься от чисто теоретических проблем) можно условно разделить на две группы:

• технические (вычислительная сложность, «комбинаторные взрывы» и т.п.);
• идейные (наличие неопределенности, сложности при постановке задачи в терминах вероятностей, недостаточность статистического материала).

Их можно  решить в вероятностных байесовых сетях, которые представляют собой графовые модели причинно-следственных отношений между случайными переменными. В байесовых сетях могут органически сочетаться эмпирические частоты появления различных значений переменных, субъективные оценки «ожиданий» и теоретические представления о математических вероятностях тех или иных следствий из априорной информации. Это является важным практическим преимуществом и отличает байесовы сети от других методик информационного моделирования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Аналитическая часть

1. Экспертные системы в выборе автомобиля. Критерии выбора

Перед каждым, кто хочет влиться в большую  семью автолюбителей, а также  перед автовладельцами, желающими  поменять свою машину, встает вопрос, как  правильно выбрать автомобиль. У  каждого при этом свои потребности, пожелания и возможности, но всех объединяет желание купить «железного коня», качество и характеристики которого бы соответствовали его стоимости. Сделать правильный выбор, будь то новая  модель из автосалона или же подержанный  автомобиль, довольно сложная задача и трудоемкое задание, но в тоже время  очень интересное занятие. Каждый, кто  хочет подобрать себе надежного  помощника в пути, сталкивается с  множеством моментов, когда правильно  сделать покупку можно, только зная все возможные подводные камни. Часто приходится сталкиваться с  вопросами, как выбрать автомобиль, если бюджет ограничен, но есть четкие требования к нему или как купить автомобиль в Москве. И так обо  всем по порядку.

 

 Как выбрать подержанный  автомобиль? Первым делом следует определиться с бюджетом и правильно расставить приоритеты. Не нужно повторять ошибку многих покупателей, и обращать внимания на ненужные мелочи, среди которых магнитола, красивые литые диски или другие подобные элементы. Также не надо гнаться за известной маркой, если вы ограничены в средствах. Подбирая бывшую в использовании машину, приоритетным должно быть ее общее состояние и год выпуска. Ведь каждому понятно, что чем меньше лет и лучше состояние транспортного средства, тем больше оно прослужит у вас.

 

Теперь  несколько советов о том, как  выбрать автомобиль с пробегом. В  первом разговоре с продавцом, нужно  получить как можно больше информации. Интересоваться необходимо количеством  владельцев, датой выпуска (не путать с датой покупки), местом, где он стоит (или был) на учете (Москва или другой город), наличием документов из автосервиса. Итак, вопросы заданы, ответы получены. Дальше нужно понять, тратить ли свое время на осмотр. Идеально, если у автомобиля с пробегом был один владелец, а еще лучше, если он куплен в Москве или в том городе, где вы находитесь. Сразу необходимо поинтересоваться, было ли авто в ДТП, красились ли какие-нибудь детали, узнать техническое состояние на данный момент. Но не очень рассчитывайте на получение правдивых ответов.

 

 Если  уже подобран какой-то конкретный  вариант, то появляется проблема, как купить подержанный автомобиль  с пробегом и не пожалеть  об этом через 2-3 дня. По опыту  можно сказать, что хорошие  экземпляры с адекватной ценой  в Москве продаются максимум  за 3-5 дней, но более вероятно, что  они будут проданы за 1-2 дня.  Поэтому времени на раздумья  у вас немного, следовательно,  лучше сразу проводить диагностику  авто, в первый же просмотр  и на основе проверки, определяться. Далеко не каждый продавец, особенно  если он не с самой Москвы, согласится ехать в автосервис  тем более предложенный покупателем.  В таких случаях можно провести  проверку выбранного транспортного  средства с пробегом на месте  при помощи приглашенного вами  автоэксперта. Автоэксперт – лучший помощник в принятии правильного решения при выборе подержанного авто. Выбранный «железный конь» будет долго служить вам, если учесть изложенные выше советы. Автоэксперт же, как профессионал в своем деле, выступит гарантом того, что предпочтение будет отдано действительно хорошему, стоящему того подержанному автомобилю.

 

Приобретение  новой машины более простая, но при  этом не менее ответственная задача. Как правильно выбрать автомобиль, и при этом не быть обманутым автосалоном? Тут можно посоветовать выбирать крупный автосалон (лучше всего  в Москве), хоть это и не является стопроцентной гарантией отсутствия проблем, но облегчит их решение. Выбирать и покупать авто лучше всего из тех, которые находятся в салоне, а не делать заказ и оставлять предоплату. Если все-таки нет возможности купить имеющиеся в наличии авто после его осмотра, то не стоит делать полную предоплату, заказывать к нему дополнительное оборудование и заказывать постановку на учет в автосалоне. Эти действия стоит отложить к тому времени, когда доставленная машина будет осмотрена.

Поэтому, перед тем как подбирать себе авто, следует хорошо подумать, для каких целей необходим авто и подыскивать машину, которая удовлетворит всем требованиям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.Определение экспертных систем, достоинство и назначение

Экспертные системы - это яркое  и быстро прогрессирующее направление  в области искусственного интеллекта.  

Искусственный интеллект – самое  молодое научное направление. Появление  его было подготовлено развитием  мощности вычислительных машин.

Искусственный интеллект занимает исключительное положение. Это связано  со следующим:часть функций программирования в настоящее время оказалось возможным передать машине. При этом общение с машиной происходит на языке, близком к разговорному. Для этого в ЭВМ закладывают огромную базу знаний, способы решения, процедуры синтеза, программы, а также средства общения, позволяющие пользователю легко общаться с ЭВМ.В связи с внедрением ЭВМ во все сферы человеческой жизни становится возможным переход к безбумажной технологии обработки информации. Если раньше производство ориентировалось на обязательное участие человека, то в настоящее время находят применение безлюдные технологии, основанные на роботизации и автоматизации системы управления. Интеллектуальные системы в настоящее время начинают занимать ведущее положение в проектировании образцов изделий. Часть изделий невозможно спроектировать без их участия.

Системы, относящиеся к системам искусственного интеллекта в настоящее  время:

• экспертные системы. Первые системы, которые нашли широкое применение. Их элементы используются в системах проектирования, диагностики, управления и играх. Основаны на вводе знаний высококвалифицированных специалистов (экспертов) в ЭВМ и разработке специальной системы по их использованию.
• системы естественно-языкового общения (подразумевается письменная речь). Данные системы позволяют производить обработку связанных текстов по какой-либо тематике на естественном языке.
• системы речевого общения.
• системы обработки визуальной информации. Находят применение в обработке аэрокосмических снимков, данных, поступающих с датчиков.

Экспертная система - это набор  программ или программное обеспечение, которое выполняет функции эксперта при решении какой-либо задачи в  области его компетенции. Экспертная система, как и эксперт-человек, в  процессе своей работы оперирует  со знаниями. Знания о предметной области, необходимые для работы экспертных систем, определённым образом формализованы  и представлены в памяти ЭВМ в  виде базы знаний, которая может  изменяться и дополняться в процессе развития системы. Экспертные системы  выдают советы, проводят анализ, выполняют  классификацию, дают консультации и  ставят диагноз. Они ориентированы  на решение задач, обычно требующих  проведения экспертизы человеком-специалистом. В отличие от машинных программ, использующий процедурный анализ, экспертные системы решают задачи в узкой  предметной области (конкретной области  экспертизы) на основе дедуктивных  рассуждений. Такие системы часто  оказываются способными найти решение  задач, которые неструктурированны и плохо определены. Они справляются с отсутствием структурированности путём привлечения эвристик, то есть правил, взятых «с потолка», что может быть полезным в тех системах, когда недостаток необходимых знаний или времени исключает возможность проведения полного анализа.Главное достоинство экспертных систем - возможность накапливать знания, сохранять их длительное время, обновлять и тем самым обеспечивать относительную независимость конкретной организации от наличия в ней квалифицированных специалистов. Накопление знаний позволяет повышать квалификацию специалистов, работающих на предприятии, используя наилучшие, проверенные решения.  Практическое применение искусственного интеллекта на машиностроительных предприятиях и в экономике основано на экспертных системах, позволяющих повысить качество и сохранить время принятия решений, а также способствующих росту эффективности работы и повышению квалификации специалистов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Области применения экспертных систем

Области применения систем, основанных на знаниях, могут быть сгруппированы  в несколько основных классов: медицинская  диагностика, контроль и управление, диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах, обучение.

-   Медицинская диагностика.

Диагностические системы используются для установления связи между  нарушениями деятельности организма  и их возможными причинами. Наиболее известна диагностическая система MYCIN, которая предназначена для  диагностики и наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных  инфекциях. Её первая версия была разработана  в Стенфордском университете в середине 70-х годов. В настоящее время эта система ставит диагноз на уровне врача-специалиста. Она имеет расширенную базу знаний, благодаря чему может применяться и в других областях медицины.