Xreferat.com » Рефераты по информатике » Искуственный интеллект

Искуственный интеллект

│процедуры. │

├──────────────────────────────────┼─────────────────────────────────┤

│ Задачи решаются методом формаль- │ Задачи решаются процедурными ме-│

│ных рассуждений. │тодами, с помощью аналогии или │

│ │интуитивно. │

├──────────────────────────────────┼─────────────────────────────────┤

│ Знания статичны (неизменны). │ Знания динамичны (меняются со │

│ │временем). │

└──────────────────────────────────┴─────────────────────────────────┘


Вот лишь некоторые из обычных повседневных задач возникающих в

ВС, которые могут быть решены с помощью ЭС:

- составление расписаний занятий;

- диагностика аппаратуры;

- юридические консультации;

- планирование тактических операций;

- метеопрогнозы;

- обеспечение безопасности;

- анализ документов (отчетов);

- управление подразделением;

- обучение личного состава;

- медицинскоя диагностика.

По ранее указанным причинам, коммерческие ЭС не могут быть приме-

нены. Требуется система, обладающая следующими свойствами:

1) Высокое быстродействие.

2) Высокая надежность.

3) Простой в освоении интерфейс.

4) Низкая стоимость.

5) Низкая требовательность к машинным ресурсам.

6) Простота представления знаний.

Такая система бубет полностью удовлетворять нужды ВС.


Часть 2. Выбор средств для решения задачи


В своей повседневной деятельности командиру часто приходится стал-

киваться с различного рода информацией, необходимой ему в ходе рабо-

ты. Чаще всего это текстовая (план-конспекты, рапорта, инструкции),

графическая (схемы, планы, графики, диаграммы) и табличная (ведомос-

ти, план-задания) информация. Процесс ее обработки можно ускорить с

созданием так называемых автоматизированных рабочих мест командира.

Однако у командира возникают задачи другого рода, такие как, нап-

ример, диагностика аппаратуры, планирование рабочей недели, управле-

ние различного рода работами, анализ состояния воинской дисциплины и

много других, для решения которых нужна специальные программы - экс-

пертные системы. Для того, чтобы облегчить процесс решения такого ро-

да задач, следует в пакет прикладных программ для АРМ командира вклю-

чить и систему обработки знаний (ЭС).

Для разработки и последующего нормального функционирования проек-

тируемой ЭС для АРМ необходимы следующие аппаратные и программные

средства.


2.1. Выбор аппаратных средств для проектирования ЭС.


Чтобы создать ЭС с указанными ранее свойствами, необходимы следую-

щие требования к аппаратной части (указаны минимальные требования):

- персональный IBM-совместимый компьютер типа ЕС 1841 (желателен

компьютер IBM с процессором Intel 80386SX или выше);

- ОЗУ не менее 128 Кб (желательно - 640 Кб или выше);

- жесткий диск объемом не менее 10Мб (желателен - 120Мб и выше);

- видеокарта 128 Кб, EGA 14" (желательно - VGA или выше);

- манипулятор "мышь" (необязательно).

Аппаратных средств с такими требованиями вполне достаточно для

создания полнофункциональной ЭС, отвечающей всем ранее установленным

требованиям.

Персональный компьютер выбран как универсальное средво обработки

информации. Из всего многообразия персональных компьютеров выбор оста-

новлен именно на IBM-совместимых компьютерах, поскольку эти машины на-

иболее распространены в нашей стране, они обладают хорошими характе-

ристиками: модульно-магистральная архитектура, довольно высокая ско-

рость работы, распространенность программного обеспечения для этих

компьютеров и относительно низкая стоимость. Требования к ОЗУ и "вин-

честеру" обусловлены лишь требованиями программного обеспечения, необ-

ходимого для создания и реализации ЭС. Монитор желателен цветной, пос-

кольку часть обрабатываемой информации в проектируемой системе должна

выделяться цветом (на монохромном дисплее можно и не заметить разли-

чия в цвете различных компонентов ЭС). Хотя "мышь" и не обязательна

для разработки ЭС, ее желательно иметь, потому что создаваемая экспе-

ртная система ориентирована на "среднего" пользователя, среди которых

в последнее время "мышь" находит все большее распространение и в про-

цессе разработки ЭС может понадобиться проследить за реакцией курсора

"мыши".


2.2. Выбор программных средств для построения ЭС


В процессе создания ЭС потребуются следующие программные средства:

- операционная система (ОС), совместимая с MS-DOS (желательна

MS-DOS 6.2 и оболочка Norton Commander);

- операционная оболочка Windows 3.x (необязательна);

- система программирования Турбо-Паскаль 6.0 с библиотекой Turbo-

Vision 1.0.

Операционная система выбрана только исходя из вопросов распростра-

ненности, поскольку на IBM-совместимых компьютерах используются, как

правило, именно указанные ОС (MS-DOS, PC-DOS, DR-DOS, Альфа-ДОС).

Norton Commander желателен для удобства работы в среде MS-DOS. Поско-

льку проектируется система, совместимая в Windows, эта операционная

оболочка может тоже понадобиться при разработке для проверки совмести-

мости и установки связей между ними.

Из всех существующих ныне систем программирования выбран именно

Турбо-Паскаль по следующим причинам:

1) По сравнению с другими языками программирования, которые обыч-

но используются для создания систем искусственного интеллекта (LISP,

PROLOG, SMALLTALK), язык Паскаль проще в изучении; программы на Паска-

ле более читаемы.

2) От других обычных современных языков программирования (C++,

BASIC,MODULA 2,SIMULA) Паскаль отличается высокой структурированнос-

тью (а большинство из перечисленных языков - строчно-ориентированы).

3) Язык Паскаль обладает большим количеством типов данных, кото-

рых нет ни в одном языке программирования (такие структуры, как мно-

жества, записи).

4) В Паскале имеются средства работы с динамической памятью (в

паскале она называется "кучей") и возможность работы не только с типа-

ми данных, но и указателями на типы.

5) Паскаль обладает удобными средствами для работы со списками.

6) В системе Турбо-Паскаль 6.0 имеется объектно-ориентированная

библиотека Turbo-Vision, включающая в свой состав объекты для созда-

ния стандартного диалога с пользователем.

7) В Turbo-Vision имеется инструментарий, расширяющий возможности

как стандартного Паскаля, так и файловой структуры компьютера вообще

(коллекции, ресурсы, потоки).

8) В Турбо-Паскале очень удобная среда (интерфейс) и самый быст-

рый из всех систем программирования компилятор.


2.3. Выбор дополнительных средств для разработки


Проектируемая оболочка для ЭС должна представлять интегрированную

среду. Не выходя из среды ЭС, пользователь должен иметь доступ к дру-

гим программным или аппаратным средствам. Поэтому для отладки проце-

дур работы с этими средствами, при разработке системы желательно

иметь:

- принтер (для контроля создания процедур управления печатью);

- накопитель на флоппи-дисках 3,5" (для проверки переносимости

проектируемой системы) и сами дискеты;

- приложения пакета "АРМ командира" (для установки связи создавае-

мой ЭС с ними).

Кроме того для удобной и надежной работы следует иметь:

- пакет Norton Utilities (для повышения надежности работы компью-

тера);

- программу-антивирус типа Dr.Web, Adinf или Антивир (для защиты

разрабатываемой ЭС и других программ от вирусов;

- одну-две дискеты 3,5" (для создания резервных копий ЭС в качест-

ве защиты от несанкционированных случаев).


2.4. Выводы.


Итак, выбор аппаратных и программных средств сделан. Анализируя

сделанное, можно заметить такие характерные черты выбранных средств:

1) Разрабатываемая система имеет низкие требования к техническим

характеристикам аппаратного обеспечения.

2) Требуемое программное обеспечение достаточно распространено.

3) Программное обеспечение надежно, просто в обращении.

Таким образом, выбранное программное обеспечение полностью удов-

летворяет поставленным требованиям.


Часть 3. Состав системы "Консультант", разработка ее компонентов


3.1. Структура и назначение системы


3.1.1. Назначение, логическая структура и технические характерис-

тики системы "Консультант"


Система "Консультант" предназначена для проведения консультаций с

использованием баз знаний, а также для создания новых баз знаний,

просмотра и редактирования уже имеющихся и управления ими.

"Консультант" (далее по тексту просто "система") требует следую-

щих ресурсов:

- объем на жестком диске не менее 350 Кб,

- объем оперативной памяти не менее 128 Кб,

- компьютер IBM-совместимый не ниже ЕС 1841,

- операционная система типа DOS (MS-DOS,PC_DOS и им подобные),

- желательно наличие мыши.

система состоит из:

- интерфейса пользователя;

- системы управления базами знаний (СУБЗ);

- банка знаний (комплекса баз знаний);

- машины вывода;

- системы приобретения знаний (редактора знаний);

- системы объяснения (логически соединенной с машиной вывода).


3.1.2. Физическая (файловая) структура системы "Консультант"


Файловую структуру системы можно условно разделить на следующие

части:

- собственно ЭС (файлы, входящие в комплект поставки);

- вспомогательные программы (не входящие в комплект ЭС);

- исходные файлы программ (тексты программ на языке Паскаль);

- файлы пользователя (возникающие в ходе работы).

В состав ЭС входят следующие файлы:

1) START.BAT - запускающий файл системы. Вначале вызывает файл

SERVE.EXE, производящий начальные установки системы, затем запускает

EXPERT.EXE;

2) SERVE.EXE - производит установку запускающих ключей в файл

SERVE.KEY;

3) SERVE.KEY - установочный файл системы;

4) EXPERT.EXE - главный файл системы "Консультант". Содержит про-

цедуры вызова видимых компонентов системы из файла ресурсов EXPERT.

AIR, процедуры динамической подзагрузки библиотечных переменных, конс-

тант, типов данных и функций из стандартных и созданных вспомогатель-

ных библиотек (модулей), содержащихся в упакованном виде в файле

EXPERT.OVR;

5) EXPERT.AIR - файл ресурсов системы. Содержит все видимые компо-

ненты системы в собственном внутреннем представлении. Компоненты рас-

паковываются и извлекаются из файла по командам основной программы

(файла EXPERT.EXE);

6) EXPERT.OVR - оверлейный файл системы. Содержит библиотеки

объектов, команд, регистрационных записей объектов, процедур и функ-

ций, переменных и констант в упакованном виде. Служит для экономии

оперативной памяти;

7) EXPERT.BLC - содержит список имен баз знаний (банк знаний).

Вспомогательные файлы выполняют свои функции в процессе создания

ЭС. После они обычно уничтожаются. При создании "Консультанта" были

созданы следующие вспомогательные файлы:

1) MAIN.TPU - библиотечный модуль. Содержит основные компоненты

системы; при компиляции упаковывается в expert.ovr вместе с другими

стандартными (такими, как SYSTEM.TPU, APP.TPU, COLORSEL.TPU, OBJECTS.

TPU и другими) и демонстрационными (например, CALENDAR.TPU, CALC.TPU,

GAUGES.TPU и другими) модулями;

2) M_VISUAL.EXE - файл, создающий видимые объекты системы (окна,

меню, строку статуса, полосы скроллинга и другие) и записывающий их

указатели в файл EXPERT.AIR;

3) M_LIST.EXE - создает пустой список имен БЗ и помещает его в

файл EXPERT.BLC.

Следующие файлы - тексты программ и модулей на языке Паскаль:

1) EXPERT.PAS - текст основной управляющей программы системы. При

компиляции из него образуется два файла: EXPERT.EXE и EXPERT.OVR;

2) SERVE.PAS - текст установочной программы. Компилируется в файл

SERVE.EXE;

3) MAIN.PAS - текст модуля, описывающего созданные для нужд систе-

мы библиотеки. Компилируется в файл MAIN.TPU;

4) M_VISUAL.PAS - текст программы создания ресурсов. При компиля-

ции образует файл M_VISUAL.EXE;

5) M_LIST.PAS - текст программы, создающей файл EXPERT.BLC и поме-

щающей в нее список банка знаний. При компиляции создает файл M_

LIST.EXE.

При работе пользователь может, не выходя из системы, создавать

два вида файлов:

1) *.PRO - файлы, содержащие базы знаний в виде ресурсов. Первый

ресурс в файле - база фактов (данных), записывается под ключом 'Дан-

ные '+ <имя базы>. Второй ресурс - база правил, записывается в тот же

файл под ключом 'Правила '+ <имя базы>. Имена файлов присваиваются

системой автоматически по принципу 'base'+ <номер базы в банке> +'.

pro' и привязываются к реальным именам БЗ в списке баз файла expert.

blc;

2) *.REP - файлы, содержащие протоколы проведения консультаций.

После проведения консультации система, по просьбе пользователя, может

создать протокол и затем сохранить его на диске, записав его в файл,

которому автоматически присвоит имя <число> + <месяц> + <год> + поряд-

ковый номер протокола на данные сутки.


3.2. Информация, обрабатываемая в системе


3.2.1. Математическая модель информации в ЭС


База знаний представляет собой два множества: множество фактов {

f} и множество правил {r }, где n - общее количество фактов, m - об-

щее количество правил. Множество {f} можно представить в виде:


{f }={a ,q ,{v }}


где a - объект i-го факта, q - вопрос i-го факта, {v } - множество

значений i-го факта, l - количество значений в i-м факте. Множество

правил формируется таким образом:

так как v ={s,m,c }, где m,c Е{0,1} и для j-го правила имеем

следующую цепь преобразований:

если m =1, то s =l и если c =1, то c =1.

Таким образом, имеем сформированное множество правил.


3.2.2. Программная модель информации в "Консультанте"


База фактов и база правил представляют собой указатели на объекты

-потомки, порожденные от стандартного объекта - коллекции из библиоте-

ки Turbo-Vision:


TCOLLECTION───┬───TDATABASE

└───TRULEBASE


В коллекцию базы данных записываются факты, представляющие собой

также объекты-потомки от коллекции Turbo-Vision:


TCOLLECTION────────TFACT


Объект-потомок отличается от родителя наличием двух полей:

ATRIBUT - объект и QUESTION - вопрос. В коллекцию факта записываются

указатели на значения объекта. В объекте TFACT также перекрываются

два метода: конструктор LOAD и процедура STORE, позволяющие теперь

сохранить в потоке, кроме коллекции значений, еще и новые поля.

В свою очередь, значение - это потомок от базового объекта всей

иерархии стандартных объектов Turbo-Vision:


TOBJECT───────TVALUE


Этот потомок отличается от своего родителя тремя новыми полями:

SLOT - собственно значение (в виде строки), MARK - служебное поле,

применяющееся при создании базы правил и CON - поле-признак того, что

данное значение является заключением.

Такова структура базы фактов. В базу правил же записываются прави-

ла, каждое из которых представляет собой коллекцию, в свою очередь

каждый элемент которой - элемент правила. Элемент правила порожден от

TOBJECT и имеет следующие поля и методы:

- поле SLOT - номер помеченного в поле MARK значения;

- поле CON - поле-метка для определения предпосылки или заключе-

ния;

- метод LOAD - конструктор для загрузки данного объекта из потока;

- метод STORE - процедура для сохранения объекта в потоке.

Следует отметить, что каждый из этих объектов имеет методы LOAD и

STORE, поскольку предполагается, что БЗ будет сохранена в файле ресур-

сов, который представляет собой индексированный поток (поток с произ-

вольным доступом

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту
Нужна помощь в написании работы?
Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Пишем статьи РИНЦ, ВАК, Scopus. Помогаем в публикации. Правки вносим бесплатно.

Похожие рефераты: