Разработка экспертной системы «Выбор страны отдыха»

Проблема разработки крупномасштабных компьютерных сетей относится к NP-полным задачам, которые невозможно решить только математическими методами. Следовательно, система проектирования вычислительных сетей должна поддерживать гибридные модели представления знаний, работать с нечетко представленными и с разноформатными данными, то есть быть открытой. Более того, система должна иметь возможность общаться с пользователем на языке близком к естественному.

Применение гибридных моделей представления знаний, то есть моделей использующих совместно символьное и нейросетевое представления знаний, имеет ряд важных преимуществ: во-первых, появляется возможность использовать в интеллектуальной системе максимально широкий спектр экспертных знаний о предметной области, во-вторых, осуществляется организация обмена знаниями между различными модулями интеллектуальной системы (в том числе и между модулями, использующими различные парадигмы представления и получения экспертных знаний).

Отличием от существующих разработок является открытость для добавления модулей с различными методами обработки данных. Гибридная модель представления знаний позволяет описывать решение сложной задачи в виде взаимосвязанной совокупности более простых подзадач, для каждой из которых возможно использовать различные парадигмы представления знаний. В итоге система поддержки принятия решения (СППР) может представлять собой сложную конструкцию из взаимосвязанных нейронных сетей, фрагментов символьных баз данных, статистических моделей и т.д.

Открытость системы позволяет подключать модули и для преобразования данных из внешних разноформатных баз во внутренний формат программы для пополнения базы знаний, что делает систему гибкой и независимой от формата поступающих извне данных.

Структура базы знаний задается в виде направленного графа, узлы которого представляют модули обработки данных, а ребра задают направление и последовательность решения подзадач.

Классическим способом описания графовых моделей является использование матриц инциденции и матриц смежности. Однако в данном случае проблема машинного представления графа усложняется тем, что вместе со структурой графа необходимо хранить описание отдельной задачи.

Для представления структуры знаний в теории систем искусственного интеллекта разработан язык семантических сетей. Однако для описания иерархически декомпозированных задач такой подход может оказаться избыточным, так как задачи связаны однородными дугами. Кроме того, процедуры вывода по древовидному графу значительно проще процедур вывода по семантической сети.

Основой для разработки послужила модель, используемая в системе "Аналитик" [2]. Отличительная особенность графовой модели - возможность использования нескольких парадигм представления знаний при решении одной задачи. Для отдельной задачи может быть сформировано несколько баз знаний. Они будут иметь общий целевой параметр (группу параметров), но могут использовать для решения различные наборы исходных данных.

Общение пользователя и системы- диалог на ограниченном естественном языке (ЕЯ). ЕЯ-диалог- отдельный DLL-модуль с многоуровневым лингвистическим процессором (ЛП), который состоит из пяти блоков: лексический анализатор, блок определения слов, чисел и констант, блок трансляции во внутренний формальный язык, блок трансляции в формальный язык запросов к базе знаний и блок непосредственного выполнения запроса. Интенсивное развитие информационных технологий в России, необходимость обмена огромными массивами информации внутри предприятий и между ними, критичность к скорости передачи данных и к их надежности делают проблему проектирования корпоративных сетей одной из первоочередных и обеспечивают большой интерес к данной разработке.

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Додж М. и др. Эффективная работа MS Office Excel 2003. – СПб.: Питер, 2005. – 1088 с.
2. Ковалёва В.Д., Хисамудинов В.В. Автоматизированное рабочее место экономиста. – М.: Финансы и статистика, Инфра-М, 2009. – 336 с.
3. Маликов Л.В., Пылькин А.Н. Практический курс по электронным таблицам  MS Office Excel. – М.: Горячая Линия – Телеком, 2006. – 244 с.
4. Минько А.А. Статистический анализ в MS Excel. – М.: Диалектика, 2004. – 448 с.
5. Провалов В.С. Информационные технологии управления: учебное пособие. – М.: Флинта, 2008. – 20 с.

 

 

2. Разработка экспертной системы «Выбор страны отдыха»

 

2.1 Постановка задачи.

Прежде всего, поставим задачу, для решения которой будет разрабатываться экспертная система. В данном курсовом проекте будет рассматриваться задача выбора страны отдыха.

На первый взгляд, задача проста, но на выбор подходящей страны отдыха влияет множество факторов, таких как стоимость поездки, предпочитаемый климат, вид отдыха.         

 Поскольку в задаче надо  выбрать один из нескольких  возможных вариантов, для её решения  можно воспользоваться обратной  цепочкой рассуждений. Человеку, осуществляющему выбор страны отдыха необходимо ответить на такие вопросы, ответы на которые дадут возможность сделать правильный выбор.

Итак, задача поставлена. Теперь нужно наглядно ее представить. Для описания подобных задач обычно используются диаграммы, которые называются деревьями решений. Деревья решений дают необходимую наглядность и позволяют проследить ход рассуждений.

 

2. 2 Разработка дерева решений.

Дерево решений – это ориентированный граф, вершинами которого являются условия и выводы, а дугами результат выполнения (проверки) условий.

Диаграммы называются деревьями решений потому, что, подобно настоящему дереву, имеют ветви. Ветви деревьев решений заканчиваются логическими выводами. Многие задачи сложны, и их непросто представить (или для их решения не собираются использовать экспертную систему). Дерево решений помогает преодолеть эти трудности.

В приложении 1 показано дерево решений для задачи выбора страны отдыха. Видно, что диаграмма состоит из кружков и прямоугольников, которые называются   вершинами. Каждой вершине присваивается номер. На вершины можно ссылаться по этим номерам. Номера вершин можно выбрать произвольно, т.к они  и служат только для удобства идентификации. Линии, соединяющие вершины, называются дугами. Совокупность вершин и дуг называется ветвями.

Кружки, содержащие вопросы, называются вершинами условий. Прямоугольники содержат логические выводы. Линии (стрелки) показывают направление диаграммы. Подписи  возле линий это ответы на вопрос, содержащийся в вершине условия. Вершины условий могут иметь сразу по нескольку выходящих  линий (стрелок), связывающих их с другими вершинами. В этом случае  каждая линия (стрелка)  должна быть четко определена. Не может быть две линии, у которых подписи одинаковые, например,  подпись «Да». Выбор выходящей из вершины ветви определяется проверкой условия (вопроса), содержащегося в вершине. Можно сказать, что вершины содержат переменные, а пути - это условия, в соответствии с которыми переменным присваиваются значения.

После того как для проблемной области сформулированы правила, эти условия становятся условными частями (ЕСЛИ) правила. Прямоугольники содержат выводы

В дереве решений могут быть локальные (частные) выводы или цели. Локальный вывод - это также составляющая условной части (ЕСЛИ) правила.

 

2.3 Преобразование дерева решений в правила

Как уже говорилось, правило «ЕСЛИ-ТО» состоит из двух частей. Часть ЕСЛИ может включать несколько условий, которые связываются между собой логическими операторами И, ИЛИ и НЕ. Часть ТО правила включается в работу только в том случае, если истинны все условия в условной части. В дереве решений обеим частям правила соответствуют связанные между собой вершина(ы) логического условия(ий) (кружки) и вершина логического вывода (прямоугольник). Условная часть содержит все вершины условия, находящиеся на пути к логическому выводу.  Вывод же составляет часть ТО правила.

Процесс формирования правил для всех возможных логических выводов состоит из следующих шагов:

1. Выбрать из дерева решений вершину вывода (прямоугольник) и зафиксировать её.
2. В обратном направлении линии (стрелки) найти вершину условия (кружок) и зафиксировать её.
3. Повторять шаг 2 до тех пор, пока не будут исчерпаны все вершины условия, расположенные в обратном направлении стрелок от зафиксированной вершины вывода, или не встретится вершина локального вывода. Если встретилась вершина локального вывода, то её надо зафиксировать и прекратить выполнение шага 2.
4. Каждая вершина условия (кружок), составляющая путь, - это одна из переменных части ЕСЛИ правила. Эти вершины объединяются логическим оператором И.
5. Выбранный на шаге 1 логический вывод перенести в часть ТО правила.

Для каждой вершины логического вывода определяется путь и записывается правило. В рассматриваемом дереве решений имеется 26  вершин логического вывода (прямоугольников), значит  будет составлено 26 правил.

В действительности все вершины содержат переменные, имеющие уникальные имена. Список имен переменных, текст, который они заменяют, и номера вершин пути сводят в таблицу, (табл.1). Использование переменных вместо полного текста упрощает формирование и запись правил.

 

Таблица 1 - Таблица имён переменных

 

Имя переменной	Условия	Вершина(ы)
VID_OTD	Какой вид отдыха Вы предпочитаете?	1
KLIMAT	Какой климат Вы любите?	2
RAZVLECH	Какой вид развлечения Вам по душе?	3
PLYAG	Какой пляж любите?	4
VR_PEREL	Какая длительность перелета для Вас приемлема?	8
EKZ	Любите ли Вы экзотику?	12
DENGI	Какую сумму денег Вы можете потратить на отдых?	13
KDS	Нужны ли Вам круизы/дайвинг/серфинг?	17
EXKYRS	Нужны ли Вам дополнительно экскурсии по стране?	20
KOLDNEI	Количество дней на отдыхе?	21
YAZIK	Какой язык лучше знаете?	22
DETI	С Вами будут дети?	26
ANIM	Нужна ли Вам будет анимационная программа?	29
VID_EXKYRS	Какой вид экскурсий предпочитаете?	32
SHOP	Нужен ли Вам шоппинг?	33
KAZ	Собираетесь ли Вы посещать кабаре/стрип-бары/казино?	34
TEATR	Собираетесь ли Вы посещать театры/галереи/выставки?	37
YAVLEN	Вы интересуетесь природными явлениями(вулканы/гейзеры)?	40
ISTOR	Хотите посетить исторические места?	41
TRANSP	Какой вид транспорта предпочитаете?	44
STRANA	Какие страны предложены клиенту?	5,6,7,9,10,11,14,15,16,18,19,23, 24,25,27,28,30,31,35,36,38,39,42,43,45,46

 

В таблице 2 приведены все правила для дерева решений. Правила соответствуют всем путям, ведущим к возможным целям дерева решений. Правила желательно пронумеровать. Совокупность правил является формализованными знаниями  и представляет собой базу знаний.

Таблица.2 - База знаний

№ правила	Правило	Путь
10	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=умеренно жаркий  И  RAZVLECH=пляж И PLYAG=галька ТО STRANA= Черногория	5,4,3,2,1
20	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=умеренно жаркий  И  RAZVLECH=пляж И PLYAG=любой ТО STRANA= Испания	6,4,3,2,1
30 30	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=умеренно жаркий  И  RAZVLECH=пляж И PLYAG=песок ТО STRANA= Хорватия	7,4,3,2,1
40	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=умеренно жаркий  И  RAZVLECH=активная ночная жизнь И VR_PEREL<10часов ТО STRANA= Тайланд	9,8,3,2,1
50	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=умеренно жаркий  И  RAZVLECH=активная ночная жизнь И VR_PEREL>=10 и <=13 часов ТО STRANA= Доминикана	10,8,3,2,1
60	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=умеренно жаркий  И  RAZVLECH=активная ночная жизнь И VR_PEREL>13 часов ТО STRANA= Сейшеллы	11,8,3,2,1
70	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=влажный/тропический И EKZ=да И DENGI<30т.р. ТО STRANA=Греция	14,13,12,2,1
80	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=влажный/тропический И EKZ=да И DENGI>=30т.р.И <=50т.р. ТО STRANA=Кипр	16,13,12,2,1
90	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=влажный/тропический И EKZ=да И DENGI>50т.р. ТО STRANA=Мальдивы	15,13,12,2,1
100	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=влажный/тропический И EKZ=нет И KDS=да ТО STRANA=Филиппины	18,17,12,2,1
110	ЕСЛИ VID_OTD=пляжные туры И KLIMAT=влажный/тропический И EKZ=нет И KDS=нет ТО STRANA=Индия	19,17,12,2,1
120	ЕСЛИ VID_OTD=зимний И EKSKYRS=да И KOLDNEI<=8 И YAZIK=французский ТО STRANA=Франция	23,22,21,20,1
130	ЕСЛИ VID_OTD=зимний И EKSKYRS=да И KOLDNEI<=8 И YAZIK=немецкий ТО STRANA=Германия	24,22,21,20,1
140	ЕСЛИ VID_OTD=зимний И EKSKYRS=да И KOLDNEI<=8 И YAZIK=итальянский ТО STRANA=Италия	25,22,21,20,1
150	ЕСЛИ VID_OTD=зимний И EKSKYRS=да И KOLDNEI>8 И DETI=да ТО STRANA=Франция	27,26,21,20,1
160	ЕСЛИ VID_OTD=зимний И EKSKYRS=да И KOLDNEI>8 И DETI=нет ТО STRANA=Швейцария	28,26,21,20,1
170	ЕСЛИ VID_OTD=зимний И EKSKYRS=нет И ANIM=да ТО STRANA=Словения	30,29,20,1
180	ЕСЛИ VID_OTD=зимний И EKSKYRS=нет И ANIM=нет ТО STRANA=Австрия	31,29,20,1
190	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=города И SHOP=да И KAZ=да ТО STRANA=Италия	35,34,33,32,1
200	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=города И SHOP=да И KAZ=нет ТО STRANA=Великобритания	36,34,33,32,1
210	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=города И SHOP=нет И TEATR=да ТО STRANA=Чехия	39,37,33,32,1
220	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=города И SHOP=нет И TEATR=нет ТО STRANA=Германия	38,37,33,32,1
230	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=природа И YAVLEN=да И ISTOR=нет ТО STRANA=Россия	42,41,40,32,1
240	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=природа И YAVLEN=да И ISTOR=да ТО STRANA=Исландия	43,41,40,32,1
250	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=природа И YAVLEN=нет И TRANSP=автобус ТО STRANA=Чехия	45,44,40,32,1
260	ЕСЛИ VID_OTD=экскурсионный И VID_EKSKYRS=природа И YAVLEN=нет И TRANSP=авиаперелет ТО STRANA=Норвегия	46,44,40,32,1