Компоненты системы ИИ

Программная система ИИ должна иметь все элементы, составляющие процесс принятия решения человеком – цели, факты, правила, механизмы вывода и упрощения.

Все они однотипны; основные компоненты таких систем показаны на рис 2.1. Главное отличие системы ИИ от традиционных программных систем заключается в том, что различные компоненты её структуры определяются раздельно и модификация любой её части не затрагивает общей структуры. Благодаря такому подходу можно выделить отдельные составляющие мыслительного процесса человека, решающего задачу, и включить их в систему ИИ. Определив, как человек мыслит на каждой стадии процесса принятия решения, в программу легко можно включить блок, реализующий действия, аналогичные человеческому мышлению на этой же стадии. Рассмотрим теперь задачу, которая более подробно будет описана в гл. 3 при обсуждении проектов реальных систем ИИ. Цель заключается в том, чтобы определить, есть ли у ребенка трудности при изучении арифметики. Эта задача сильно отличается от предыдущей, но именно поэтому она и выбрана. Задача понять, что основные мыслительные процессы человека остаются одинаковыми при решении многих задач, а одну базовую систему ИИ можно использовать при решении огромного числа задач, какими бы разными они не казались.

 

Рис 2.1. Компоненты системы ИИ.

 

Определение целей.

Рассматриваемую цель можно разбить на подцели, относящиеся к разным разделам арифметики и сформулировать их следующим образом:

•  Испытывает ли ЧЕЛОВЕК трудности при изучении СЛОЖЕНИЯ?

•  Испытывает ли ЧЕЛОВЕК трудности при изучении ВЫЧИТАНИЯ?

•  Испытывает ли ЧЕЛОВЕК трудности при изучении УМНОЖЕНЯ?

Переменная ЧЕЛОВЕК введена для достижения общности.

Определение фактов.

Факты – важная часть системы ИИ, без них нельзя достичь цели. Выбирая автобус, человеку требовались только нужные для этого факты. Очевидно, что поскольку у каждой нестандартной ситуации - свой сценарий, у каждой цели – свои факты. Для того чтобы разобраться, как используются факты, рассмотрим одну из подцелей рассматриваемой задачи.

Испытывает ли ЧЕЛОВЕК трудности при изучении ВЫЧИТАНИЯ?

Вычитание требует определенных математических навыков. Навыки и являются теми фактами, которые рассматриваются при достижении цели. Для выполнения вычитания ребенок должен уметь:

•  Вычитать два числа без переноса (2).

•  Вычитать два числа с переносом в одном столбце(1).

•  Вычитать два числа с переносом в нескольких столбцах(1).

Число в скобках указывает относительную важность (вес) фактов, использующихся при оценке трудностей, возникающих у ребенка при изучении арифметики. Можно провести аналогию с обычными тестами, в которых одни вопросы важнее других. Каждый факт соответствует определенному навыку, необходимому для правильного выполнения операции вычитания, а отсутствие какого-либо навыка означает, что ребенок полностью операции вычитания не освоил. Чем больше назначенный факту вес, тем большее значение имеет этот факт при решении задачи. Использование весов фактов поясняется ниже.

Получение данных.

После того, как определены общие факты, необходимые для достижения цели, надо получить конкретные данные и присвоить значения переменным. Другими словами, вначале определяются навыки, необходимые для выполнения вычитания, а затем нужны данные о ЧЕЛОВЕКЕ. Прежде всего, факты следует представить в форме вопросов, ответы на которые дадут информацию, нужную для оценки успехов ребенка в вычитании.

Может ли ЧЕЛОВЕК вычесть два числа без переноса?

Может ли ЧЕЛОВЕК вычесть два числа с переносом в одном столбце?

Может ли ЧЕЛОВЕК вычесть два числа с переносом в нескольких столбцах?

Ответ «нет» на любой из вопросов говорит о том, что у ЧЕЛОВЕКА нет соответствующего навыка, необходимого для выполнения вычитания, а ответ «да» – что этот навык есть. Получив сумму весовых факторов для отрицательных ответов, можно узнать, как велики у ЧЕЛОВЕКА трудности при изучении вычитания.

Аналогичные действия и оценки производятся экспертом при создании специализированных систем, предназначенных для создания ЭС задач. Учитывая все вышеизложенное, приведем структуру экспертной системы продукционного типа.