Реферат: Инструментальные средства разработки систем искуственного интеллекта

<m:mathPr> <m:mathFont m:val=«Cambria Math»/> <m:brkBin m:val=«before»/> <m:brkBinSub m:val="--"/> <m:smallFrac m:val=«off»/> <m:dispDef/> <m:lMargin m:val=«0»/> <m:rMargin m:val=«0»/> <m:defJc m:val=«centerGroup»/> <m:wrapIndent m:val=«1440»/> <m:intLim m:val=«subSup»/> <m:naryLim m:val=«undOvr»/> </m:mathPr>

Министерство образования республикиБашкортостан

Уфимский государственный авиационныйтехнический университет

Кафедраинформатики

филиалг. Туймазы

РЕФЕРАТ

натему:

Инструментальные средства разработкисистем ИИ

Выполнил:студент группы

ВТТ-203дЛатыган А. В.

Проверил:к.т.н., старший преподаватель кафедры информатики Низамова Г. Ф.

<st1:metricconverter ProductID=«2007 г» w:st=«on»>2007 г</st1:metricconverter>.
Оглавление

 TOC o «1-3» h z u Введение. PAGEREF _Toc183545355 h 3

Инструментальныесредства разработки экспертных систем. PAGEREF _Toc183545356 h 5

MatLab. PAGEREF _Toc183545357 h 10

PROLOG… PAGEREF _Toc183545358 h 13

Заключение. PAGEREF _Toc183545359 h 16

Списокиспользованных источников. PAGEREF_Toc183545360 h 17

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:Arial; mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">
Введение

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

Искусственный интеллект занимает исключительное положение.Это связано со следующим:

1.<span Times New Roman"">                      

2.<span Times New Roman"">                      

3.<span Times New Roman"">                      

4.<span Times New Roman"">                      

Системы, относящиеся к системам ИИ в настоящее время:

1.<span Times New Roman"">                            

2.<span Times New Roman"">                            

3.<span Times New Roman"">                            

·<span Times New Roman"">       

·<span Times New Roman"">       

4.<span Times New Roman"">                            

5.<span Times New Roman"">                            

6.<span Times New Roman"">                            

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:Arial; mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">
Инструментальные средства разработки экспертныхсистем

Экспертные системы (ЭС) — это системы искусственногоинтеллекта (интеллектуальные системы), предназначенные для решенияплохоформализованных и слабоструктурированных задач в определенных проблемныхобластях, на основе заложенных в них знаний специалистов-экспертов. В настоящеевремя ЭС внедряются в различные виды человеческой деятельности, гдеиспользование точных математических методов и моделей затруднительно или вообщеневозможно. К ним относятся: медицина, обучение, поддержка принятия решений иуправление в сложных ситуациях, деловые различные приложения и т. д.

Основными компонентами ЭС являются базы данных (БД) и знаний(БД), блоки поиска решения, объяснения, извлечения и накопления знаний,обучения и организации взаимодействия с пользователем. БД, БЗ и блок поискарешений образуют ядро ЭС.

Для конструирования ЭС используются различныеинструментальные средства: универсальные языки программирования, языкиискусственного интеллекта, инструментальные системы и среды и системы-оболочки.Системы-оболочки являются наиболее простым средством формализации(автоформализации) экспертных знаний, практически не требующие участияпосредников в лице инженера по знаниям или программиста при их использовании.Инженер по знаниям только помогает эксперту выбрать наиболее подходящую для егопроблемной области оболочку.

Известны три основные разновидности исполнения экспертныхсистем:

•        — Экспертные системы,выполненные в виде отдельных программ, на некотором алгоритмическом языке, базазнаний которых является непосредственно частью этой программы. Как правило, такиесистемы предназначены для решения задач в одной фиксированной предметнойобласти. При построении таких систем применяются как традиционные процедурныеязыки PASCAL, C и др., так и специализированные языки искусственного интеллектаLISP, PROLOG.

•        — Оболочкиэкспертных систем — программный продукт, обладающий средствами представления знанийдля определенных предметных областей. Задача пользователя заключается не в непосредственномпрограммировании, а в формализации и вводе знаний с использованиемпредоставленных оболочкой возможностей. Недостатком этих систем можно считатьневозможность охвата одной системой всех существующих предметных областей.Примером могут служить ИНТЕРЭКСПЕРТ, РС+, VP-Expert.

•        — Генераторыэкспертных систем — мощные программные продукты, предназначенные для полученияоболочек, ориентированных на то или иное представление знаний в зависимости от рассматриваемойпредметной области. Примеры этой разновидности — системы KEE, ART и др..

Системы EXSYS и GURU относятся к системам дедуктивногопродукционного типа, причем система GURU (в ее современной версии,ориентированной на рабочие станции) по сути является инструментальной средой,поддерживающей различные режимы конструирования прикладных ЭС и обладающейдостаточно развитыми средствами обработки фактора неопределенности. Эта системаориентирована на различные классы пользователей в зависимости от их подготовкив области искусственного интеллекта и программирования, имеет развитыйинтерфейс с современными СУБД и электронными таблицами, средства сборастатистики и т. д. Система может работать на различных вычислительныхплатформах под управлением различных операционных систем, а также имеетподдержку сетевой конфигурации.

Экспертная система Exsys представляет собой интеллектуальнуюсистему, которая может быть использована для разработки базы знаний в любойпредметной области. При этом знания представляются в виде продукционных правил.В систему включены средства отладки и тестирования программы, редактированиядля модификации знаний и данных.

В списке наиболее распространенных в настоящее время зарубежом экспертных систем и их оболочек можно выделить следующие наименования: INSIGT,LOGIAN, NEXPERT, RULE MASTER, KDS, PICON, KNOWLEDGE CRAFT, KESII, S1, TIMM идр.

В качестве критериев, по которым можно судить о возможностисоздания экспертной системы следует отметить следующие:

1.      — Необходимостьсимвольных рассуждений, очевидно, нет смысла разрабатывать экспертную системудля численных расчетов, например, для преобразований Фурье, интегрирования, решениясистем алгебраических уравнений и др.

2.      — Наличиеэкспертов, компетентных в избранном круге вопросов, которые согласнысотрудничать при создании ЭС.

3.      — Поставленная проблемадолжна быть достаточно важной и актуальной. Это могут быть проблемы, требующиевысокого уровня экспертизы, либо простые, но трудоемкие многократноповторяющиеся проверки. Нет смысла тратить время на решение проблем, которыевозникают редко и могут быть разрешены человеком с обычной квалификацией.

4.      — Необходимочетко ограничивать круг решаемых задач, т.е. предметная область выбираетсядостаточно «узкой», чтобы избежать «комбинаторного взрыва» объемаинформации необходимой для компетентного решения поставленной задачи.

5.      — Необходимасогласованность мнений экспертов о том, как следует решать поставленные задачи,какие факты необходимо использовать и каковы общие правила вынесения суждений.В противном случае невозможно расширить базу знаний за пределы опыта одногочеловека и осуществить сплав экспертных знаний из нескольких областей.

6.      — Должно быть достаточноисходных данных для проверки работоспособности экспертной системы в выбранной предметной

7.      области, чтобы разработчикисмогли убедиться в достижимости некоторого заданного уровня еефункционирования.

8.      — Должнаобеспечиваться возможность постепенного наращивания системы. База знаний должналегко расширяться и корректироваться, так как правила часто меняются споявлением новых фактов.

 Ценностьиспользования ЭС проявляется в следующих аспектах:

a)      — В сборе, оперативномуточнении, кодировании и распространении экспертных знаний.

b)      — В эффективномрешении проблем, сложность которых превышает человеческие возможности и длякоторых требуются экспертные знания нескольких областей.

c)       — В сохранениинаиболее уязвимой ценности коллектива — коллективной памяти.

 Создание баз знанийоткрывает широкие возможности, которые обусловлены безошибочностью и тщательностью,присущими ЭВМ и синтезом знаний экспертов. Если база знаний объединяетинформацию по нескольким дисциплинам, то такой «сплав» знаний приобретаетдополнительную ценность.

 Экспертная система позволяетрешить проблему сохранения экспертных знаний, связанную с утратой наиболееквалифицированных экспертов в результате их продвижения по службе, смерти, переходана другую работу или выхода на пенсию, а также позволит сделать знания легко доступнымидля тех, кто займет места ушедших экспертов.

Экспертная система VP-Expert представляет собой «пустую»оболочку, хорошо зарекомендовавшую и получившую достаточно широкоераспространение. ее применение возможно на IBM совместимых персональныхкомпьютерах с операционной системой MS DOS, имеющих не менее 256 К оперативной памятии адаптеры графических дисплеев подобные CGA, EGA или HERKULES. Важнойособенностью оболочки, существенно расширяющей ее возможности, являетсясовместимость с файлами созданными dBASE II, dBASE III и dBASE III+.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:Arial; mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">
MatLab

Зарождение системы MATLAB относится к концу 70-х годов, когда первая версия этойсистемы была использована в Университете Нью Мехико и Станфордском университетедля преподавания курсов теории матриц, линейной алгебры и численного анализа. Вэто время активно разрабатывались пакеты прикладных программ по линейнойалгебре LINPACK и EISPACK на языке FORTRAN, и авторы системы MATLAB искали способыиспользовать эти пакеты, не программируя на языке FORTRAN.

Сейчас возможности системы значительно превосходятвозможности первоначальной версии матричной лаборатории MatrixLaboratory. Нынешний MATLAB — этовысокоэффективный язык инженерных и научных вычислений. Он поддерживаетматематические вычисления, визуализацию научной графики и программирование сиспользованием легко осваиваемого операционного окружения, когда задачи и ихрешения могут быть представлены в нотации, близкой к математической. Наиболееизвестные области применения системы MATLAB:

·<span Times New Roman"">       

·<span Times New Roman"">       

·<span Times New Roman"">       

·<span Times New Roman"">       

·<span Times New Roman"">       

·<span Times New Roman"">       

MATLAB — это интерактивная система, основным объектом которой является массив, длякоторого не требуется указывать размерность явно. Это позволяет решать многиевычислительные задачи, связанные с векторно-матричными формулировками,существенно сокращая время, которое понадобилось бы для программирования наскалярных языках типа Cили FORTRAN.

Версия MATLAB7 — это последнее достижение разработчиков; она содержит существенные измененияи улучшения в каждом разделе, начиная от встроенных математических функций иновых конструкций программирования и заканчивая новыми структурами данных,объектно-ориентированным подходом, новыми средствами визуализации и графическиминтерфейсом пользователя.

Фирма TheMathWorks,Inc. поддерживаеттесные связи с университетским миром и предлагает для образовательных версийзначительные скидки. В настоящее время студенческая версия StudentEditionofMATLAB ничем не отличается откоммерческой версии, но имеет невысокую цену и предназначена для студентов,работающих на персональном компьютере дома или в общежитии.

Одно из назначений математики — служить языком общения междуучеными и инженерами. Матрицы, дифференциальные уравнения, массивы данных,графики — это общие объекты и конструкции, используемые как в прикладнойматематике, так и в системе MATLAB.Именно эта фундаментальная основа обеспечивает системе MATLAB непревзойденную мощь идоступность. Стоит прислушаться к следующему афористичному мнению: «Причина,по которой MATLAB стольполезен для обработки сигналов, состоит в том, что он не проектировалсяспециально для этой цели, а создавался для математиков».

Система MATLAB — это одновременно и операционная среда и язык программирования. Одна из наиболеесильных сторон системы состоит в том, что на языке MATLAB могут быть написаны программы длямногократного использования. Пользователь может сам написать специализированныефункции и программы, которые оформляются в виде М-файлов. По мере увеличенияколичества созданных программ возникают проблемы их классификации и тогда можнопопытаться собрать родственные функции в специальные папки. Это приводит кконцепции пакетов прикладных программ (ППП), которые представляют собойколлекции М-файлов для решения определенной задачи или проблемы.

В действительности ППП — это нечто большее, чем просто наборполезных функций. Часто это результат работы многих исследователей по всемумиру, которые объединяются в зависимости от области применения — теорияуправления, обработка сигналов, идентификация и т. п. Именно поэтому пакетыприкладных программ — MATLABApplicationToolboxes,входящие в состав семейства продуктов MATLAB, позволяют находиться на уровне самых современных мировыхдостижений.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:Arial; mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">
PROLOG

Пролог (Prolog)— язык логического программирования, основанный на логике дизъюнктов Хорна,представляющей собой подмножество логики предикатов первого порядка.

Разработка языка Prolog началась в <st1:metricconverter ProductID=«1970 г» w:st=«on»>1970 г</st1:metricconverter>. Аланом Кулмероэ иФилиппом Русселом. Будучи декларативным языком программирования, Прологвоспринимает в качестве программы некоторое описание задачи, и сам производитпоиск решения, пользуясь механизмом бэктрекинга и унификацией. Целью разработкиязыка Prolog было предоставить возможность задания спецификаций решения и позволитькомпьютеру вывести из них последовательность выполнения для этого решения, а незадание алгоритма решения задачи, как в большинстве языков.

Интерес к Прологу поднимался и затихал несколько раз,энтузиазм сменялся жёстким неприятием. Наиболее высоко был поднят интерес кязыку Пролог как к языку будущего во время разработок японской национальнойпрограммы компьютеры пятого поколения в 1980-х годах, когда разработчикинадеялись, что с помощью Пролога можно будет сформулировать новые принципы,которые приведут к созданию компьютеров более высокого уровня интеллекта.Неправильная оценка этой перспективы явилась одной из причин неудачи проекта.

В настоящее время Пролог, несмотря на неоднократныепессимистические прогнозы, продолжает развиваться в разных странах и вбирает всебя новые технологии и концепции, а также парадигмы императивногопрограммирования. В частности, одно из направлений развития языка (в том числеи в России) реализует концепцию интеллектуальных агентов.

Пролог реализован практически для всех известныхоперационных систем и платформ (в том числе для Java и .NET). В число операционных систем входятOS для мэйнфреймов, всёсемейство Unix, Windows, OS для мобильных платформ.

Многие современные реализации языка имеют внутреннеерасширение за счет ООП-архитектуры. Кроме проприетарных решений такжесуществуют реализации Пролог на условиях opensource. Важно, что для языка существует стандарт ISO принятый как ISO/IECJTC1/SC22/WG17.

Базовым принципом языка является равнозначностьпредставления программы и данных (декларативность), отчего утверждения языкаодновременно являются и записями, подобными записям в базе данных, и правилами,несущими в себе способы их обработки. Сочетание этих качеств приводит к тому,что по мере работы системы Пролога знания (и данные и правила) накапливаются.Поэтому Пролог-системы считают естественной средой для накопления базы знаний.

Очень интересно, что в России применялось одноименное ПО —«ПРОЛОГ» для реализации одного из самых амбициозных и технологически успешныхпроектов ВПК — «Буран». Также существуют весьма интересные, но спорные мнения иреализации по поводу применения Пролог в области задач искусственногоинтеллекта и экспертных систем.

Пролог критикуется в первую очередь за свою недостаточнуюгибкость, отчего решения на обычных языках программирования (типа C++, Java) в сочетании с базами данныхоказываются более технологичными, чем аналогичные решения на Прологе.Негибкость заключается в трудности изучения языка, более высоких требований кквалификации программиста на Прологе, трудности отладки программы, неразвитоститехнологии программирования, плохой контролируемости промежуточных результатов.

Перспектива развития всемирной Сети, известной как проектВеб 2.0 поддерживает особый интерес к семантике распределенных данных и ихобработке декларативными методами. В связи с этим появились концепции языка OWL основанного на концепции First-OrderLogic(FOL) реализацию которой, в свою очередь,можно рассматривать как значительно более расширенную технику классического Prolog.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:Arial; mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">
Заключение

Нами были расмотрены некоторые инструментальные средстваразработки систем ИИ. Создание ИИ – задача трудоемкая. Для сложного ИИнеобходимо представлять область применения, базы данных для обработки,специалистов для отладки, компетентных инженеров и программистов. Для созданияже простой ИИ необходим лишь навык работы с каким – либо готовым программнымсредством разработки ИИ, как MatLab или Prolog. Но с возрастаниемкомпьютеризации и мощности ПК можно говорить о скором возникновении таких видовИскуственного интеллекта, которые смогут пройти тест Тьюринга, получать призыЛёбнера, и будут во всём неотличимы от человека.

<span Times New Roman",«serif»; mso-fareast-font-family:«Times New Roman»;mso-bidi-font-family:Arial; mso-font-kerning:16.0pt;mso-ansi-language:RU;mso-fareast-language:RU; mso-bidi-language:AR-SA">
Список использованных источников

1.<span Times New Roman"">    

http://ru.wikipedia.org/wiki/Тест_Тьюринга.

2.<span Times New Roman"">    

3.<span Times New Roman"">    

4.<span Times New Roman"">    

еще рефераты
Еще работы по программированию, базе данных