Разработка экспертной системы «Выбор страны отдыха»

Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Пермская государственная сельскохозяйственная академия имени академика Д.Н.Прянишникова

 

 

 

 

Кафедра Информационных систем

 

Курсовой проект

 

по дисциплине: «Интеллектуальные информационные системы»

на тему:

«Разработка экспертной системы «Выбор страны отдыха»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:

профессор

 

 

 

 

Пермь-2011

Содержание

1. Первая часть: реферат на тему «Интеллектуальный интерфейс»

Введение....................................................................................................................3

1.1 Интеллектуальный интерфейс....................................................................5

1.2 Принципы разработки интеллектуальных интерфейсов..........................9

Список литературы...................................................................................................12

2. Вторая часть: разработка экспертной системы «Выбор страны отдыха»
0. 2.1 Постановка задачи............................................................................................13
0. 2.2 Дерево решений, таблица переменных и база знаний.......................................13
0. 2.3 Преобразование дерева решений в правила....................................................14
0. 2.4 Структуры данных экспертной системы.........................................................19
0. 2.5 Интерфейс программы и программная реализация........................................23
0. Литература.............................................................................................................29

 

 

 

Введение

Сегодня наблюдается очевидная потребность в современном универсальном программном обеспечении, которое должно использоваться в рамках решаемых управленческих задач. Чтобы учесть специфику его конкретного применения, предусмотрены средства настройки (адаптации) программ. Среди них есть конфигураторы и встроенные языки. Так, например, имеется конфигуратор в системе «1С: Бухгалтерия» (фирма «1С»), встроенные языки – в программных продуктах серии «БЭСТ» (фирма «Интеллект-Сервис») и др. Однако следует отметить, что подобные средства ориентированы, в большей степени, на специалистов по информационным технологиям.

Динамика развития информационных технологий, методов и средств их поддержки делает возможным создание интеллектуального интерфейса, который, в свою очередь, предоставляет возможность делать связные информационные процессы максимально управляемыми, обеспечивающими получение необходимых данных и знаний в максимально короткие промежутки времени.

При решении задач управления требуется упрощать процесс пользования информационной системой. Взаимодействие «человек-компьютер» должно предусматривать увеличение доли компьютерной обработки данных. При этом значительное внимание уделяется повышению способности компьютерной системы к самостоятельному, в автоматическом режиме, решению управленческих задач.

Прежде всего, информационные системы управления необходимо строить таким образом, чтобы радикально упростить процессы их эксплуатации и сопровождения. Для того чтобы глубже понять характер затруднений пользователя при взаимодействии с системой, нужно подчеркнуть, что традиционная технология обычно основывается на формальной модели решения задачи. Как правило, множество понятий и терминов, в которых формулируются и описываются задачи, в большей мере связаны с математической моделью, а не с конкретной областью ее применения. В то же время предметная область характеризуется системой содержательных исполнительных понятий, которыми оперирует пользователь при решении задач.

В традиционной технологии обработки данных, как правило, не совпадают системы предметной области: система понятий и формальная модель. Это различие и является основной причиной затруднений, возникающих при взаимодействии пользователя с информационной системой. Нельзя не согласиться с мнением о том, что решение таких задач интерфейса, как адаптация к потребностям пользователя, его предпочтениям и привычкам, уровню знаний о системе, потребует использования всех современных достижений в области искусственного интеллекта и итологии (науки об информационных технологиях).

Пользовательские интерфейсы будущего, скорее всего, основной упор будут делать на обучающие примеры, тактильные ощущения, распознавание речи и образов. Процесс взаимодействия будет основан на базе знаний, что позволит сократить когнитивную дистанцию между пользователем и информационной системой. Соответствующие исследования начались в 90-х гг. прошлого столетия, но пока подобные интерфейсы не получили широкого распространения.

Для построения интерфейса будущего большое значение имеет визуализация информации, особенно вопросы пространственных метафор (например, трехмерный ландшафт как альтернатива двухмерной метафоре «рабочего стола»). Такие интерфейсы – последовательные шаги в направлении более мощного и естественного интерфейса.

Интерфейс будущего соединяет в себе лучшие средства пользовательского взаимодействия через интерфейс с косвенным управлением, обеспечиваемым сертифицированными и заслуживающими доверия агентами, которые могут предугадывать потребности пользователя и работать для него в автономном режиме вместе с другими агентами, распределенными по информационной сети.

 

 

1.1 Интеллектуальный интерфейс

Информационная система (ИС) представляет собой совокупность технического, программного и организационного обеспечения. Основной задачей ИС является удовлетворение конкретных информационных потребностей в рамках конкретной предметной области [5].

Основой взаимодействия всех современных информационных систем являются интерфейсы. Интерфейс фактически является совокупностью средств и методов взаимодействия между элементами системы, в том числе  информационной.

В вычислительной системе взаимодействие может осуществляться на пользовательском, программном и аппаратном уровнях. В соответствии с этой классификацией можно выделить (пример):

1) Интерфейс пользователя. Совокупность средств, при помощи которых пользователь общается с различными устройствами.

2) Интерфейс командной строки: инструкции компьютеру даются путём ввода с клавиатуры текстовых строк (команд).

3) Графический интерфейс пользователя: программные функции представляются графическими элементами экрана.

4) Диалоговый интерфейс. Естественно-языковой интерфейс: пользователь «разговаривает» с программой на родном ему языке.

5) Физический интерфейс. Способ взаимодействия физических устройств. Чаще всего речь идёт о компьютерных портах.

6) Сетевой интерфейс. Шлюз (телекоммуникации) — устройство, соединяющее локальную сеть с более крупной, например, Интернетом, Шина (компьютер).

7) Нейро-компьютерный интерфейс (англ. brain-computer interface): отвечает за обмен между нейронами и электронным устройством при помощи специальных имплантированных в организм электродов.

Большинство распространённых  интерфейсов являются «слепыми». Другими словами, их работа состоит в простом преобразовании (интерпретировании) действий пользователя в результаты, которые возникают на экране монитора, на принтере и т.п. В последние годы проводятся активные исследования и имеются определённые разработки по проблеме интеллектуального интерфейса, то есть, интерфейса, который может думать и в процессе ввода корректировать входящие данные, «общаясь» с пользователем.

 Среди современных систем  с интеллектуальным интерфейсом  можно выделить следующие типы:

1) интеллектуальные базы данных;

2) естественно-языковый интерфейс;

3) гипертекстовые системы;

4) системы контекстной помощи;

5) системы когнитивной графики.

Интеллектуальные базы данных (БД) позволяют в отличие от традиционных БД обеспечивать выборку необходимой информации, не присутствующей в явном виде, а выводимой из совокупности хранимых данных.

Естественно-языковой интерфейс применяется для доступа к интеллектуальным базам данных, контекстного поиска документальной текстовой информации, голосового ввода команд в системах управления, машинного перевода с иностранных языков. Данный интерфейс пока ещё не нашёл своего широкого применения из-за ряда проблем интерпретации человеческой речи. Для реализации естественно-языкового интерфейса необходимо решить проблемы морфологического, синтаксического и семантического анализа, а также задачу синтеза высказываний на естественном языке. При морфологическом анализе осуществляются распознавание и проверка правильности написания слов в словаре. Синтаксический контроль предполагает разложение входных сообщений на отдельные компоненты, проверку соответствия грамматическим правилам внутреннего представления знаний и выявление недостающих частей. Семантический анализ обеспечивает установление смысловой правильности синтаксических конструкций. В отличие от анализа синтез высказываний заключается в преобразовании цифрового представления информации в представление на естественном языке. Большинство современных серийных устройств речевого ввода распознают лишь ограниченный диапазон (200-300 слов) отдельных произношений и обычно должны настраиваться на конкретного говорящего. Они обеспечивают «голосовые кнопки», аналогичные экранным кнопкам интерфейсов непосредственного манипулирования.

Гипертекстовые системы используются для реализации поиска по ключевым словам в базах данных с текстовой информацией. Для более полного отражения различных смысловых отношений терминов требуется сложная семантическая организация ключевых слов. Решение этих задач осуществляется с помощью интеллектуальных гипертекстовых систем, в которых механизм поиска сначала работает с базой знаний ключевых слов, а затем - с самим текстом. Аналогичным образом проводится поиск мультимедийной информации, включающей кроме текста графическую информацию, аудио- и видеообразы.

Системы контекстной помощи относятся к классу систем распространения знаний. Такие системы являются, как правило, приложениями к документации. Системы контекстной помощи - частный случай гипертекстовых и естественно-языковых систем. В них пользователь описывает проблему, а система на основе дополнительного диалога конкретизирует ее и выполняет поиск относящихся к ситуации рекомендаций. В обычных гипертекстовых системах, наоборот, компьютерные приложения навязывают пользователю схему поиска требуемой информации.

Системы когнитивной графики ориентированы на общение с пользователем информационной системы посредством графических образов, которые генерируются в соответствии с изменениями параметров моделируемых или наблюдаемых процессов. Когнитивная графика позволяет в наглядном и выразительном виде представить множество параметров, характеризующих изучаемое явление, освобождает пользователя от анализа тривиальных ситуаций, способствует быстрому освоению программных средств и повышению конкурентоспособности разрабатываемых интерфейсов информационных систем. Применение когнитивной графики особенно актуально в системах мониторинга и оперативного управления, в обучающих и тренажерных системах, в оперативных системах принятия решений, работающих в режиме реального времени.

Существующие сегодня системы на естественном языке (NLS) могут рассматриваться как тенденция к развитию языков высокого уровня в программировании, которые при инициативе диалога со стороны пользователя снимают ограничения на взаимодействие. Естественный язык отличается от ограниченного естественного языка по диапазону допустимых конструкций, системы на естественном языке могут правильно интерпретировать любые конструкции естественного языка, относительно которых предполагается, что человек может их понять. Однако интерфейсы на естественном языке требуют сложной модели мира решаемой задачи, чтобы обеспечить контекст для интерпретации, а также процессоров ввода-вывода, которые отражают многосторонние аспекты общения, включая жесты и интонацию, и дополняют фразы естественного языка.

Интеллектуальный интерфейс можно схематически представить на рисунке (см. рис. 1).

 

Рисунок 1 – Интеллектуальный интерфейс

Таким образом, интеллектуальные интерфейсы расширяют взаимодействие между человеком и компьютером с помощью:

1) увеличения диапазона способов  ввода и вывода, посредством которых происходит взаимодействие;

2) обогащения грамматики ввода  и вывода;

3) попытки объединения с пользователем  в достижении поставленных целей.

Эти расширения отражают многорежимный характер, богатый синтаксис, семантику и обобщение подхода к взаимодействию между людьми. Все они требуют, чтобы интеллектуальный интерфейс имел модель мира задачи, в которой работают системы и пользователь, и которая близко соответствует модели этого мира в уме пользователя. Поскольку у системы может быть много различных пользователей, и каждая пользовательская модель может со временем изменяться, система должна быть способна к адаптации своей модели к различным пользователям путем распознавания профиля пользователя.

1.2 Принципы разработки  интеллектуальных интерфейсов