Előadó : Kovács Zita 2013/2014. II. félév

1. Tudásalapú rendszerek Előadó: Kovács Zita 2013/2014. II. félév Bevezetés

2. Bevezetés A tudásalapú rendszerek a mesterséges intelligencia szakterület olyan programjai, amelyekben az adott probléma megoldásához szükséges ismereteket a rendszer többi részétől elkülönített modulban, az ún. tudásbázisban tároljuk szimbolikus módon, a probléma megoldása pedig szimbólum manipulációk révén történik.

3. Bevezetés A tudásalapú rendszerekben egy probléma megoldása során olyan ismereteket tudunk felhasználni, amelyeket előzőleg valamilyen formalizmus szerint ábrázoltunk, reprezentáltunk. A probléma megoldásához pedig szükségünk van az ismeretábrázolásnak megfelelő következtetési mechanizmusra.

4. Bevezetés • információ nagymértékű felhalmozása -> tudásmenedzsment (tudás előállítása, összegyűjtése, megosztása, felhasználása és megújulása) • tudást leírhatóvá kell alakítani, modellezni (tudásmérnökség) • következtetéseket levonni, stb.

5. A szakértő rendszerek kialakulása, fejlődése, felépítése • MI kutatások, fejlődés szakaszai • intelligencia – mi is az? • Az emberi intelligencia az észlelésnek, az ismeretek memorizálásának,struktúrálásának és új ismeretekre való következtetésnek a képessége. • problémamegoldás (GPS – általános algoritmus, stb…) • Turing-teszt (problémamegoldás mennyire intelligens)

6. A szakértő rendszerek kialakulása, fejlődése, felépítése • tudás-elve Eszerint a problémamegoldás képessége nem az alkalmazottformalizmustól és a következtetési módszertől függ, hanemattól, hogymennyiés milyenmagasankvalifikáltismeretanyagállrendelkezésreazadott tárgyterület vonatkozásában.

7. A szakértő rendszerek kialakulása, fejlődése, felépítése • szakmai fejlődés lépcsőfokai, a szakmai következtetés és tudássémák nagyságrendjének függvényében ezekre a fokozatokra lehet osztani: • kezdő: kevés tényszerű ismeret, hétköznapi sémák • haladó:sok szakmai tény, néhány száz szakmai séma keveredik a hétköznapi sémákkal. A szakmai fogalmakat még nem tudja a hétköznapi szintre visszaegyszerűsíteni.

8. A szakértő rendszerek kialakulása, fejlődése, felépítése • szakmai fejlődés lépcsőfokai, a szakmai következtetés és tudássémák nagyságrendjének függvényében ezekre a fokozatokra lehet osztani: • mesterjelölt:ismer és képes alkalmazni néhány ezer szakmai sémát és különválnak a szakmai és hétköznapi sémák. Gondolkodása analitikus, a problémákat sémái segítségével lépésről-lépésre oldja meg. Vitaképes és racionális.

9. A szakértő rendszerek kialakulása, fejlődése, felépítése • szakmai fejlődés lépcsőfokai, a szakmai következtetés és tudássémák nagyságrendjének függvényében ezekre a fokozatokra lehet osztani: • nagymester:több tízezer szakmai séma, melyek nagy részét nem képes verbálisan kifejezni. Gondolkodása intuitív, egzakt szakmai levezetések nélkül is képes egy-egy probléma lényegére rátapintani és megoldását megtalálni. Nem szavakat, mondanivalót fogalmaz meg.

10. Alapfogalmak • adat: • észlelt, de nem értelmezett szimbólum, jelminta, mintázat -> jelentés nélküli, szintaktikai fogalom • információ: • értelmezett adat ->jelentése van, szemantikai fogalom • tudás vagy ismeret: • egy döntési folyamat során felhasznált struktúrált, rendszerezett információ • A tudás a valós világ tükröződése az emberi tudatban, amelynek nem minden részlete fejezhető ki verbálisan, szavakban.

11. Alapfogalmak • szakértői rendszer: Az első birtokosa a másodiknak, szakértő számára készült rendszer. • szakértő rendszer: Az első szó a második szó egy tulajdonsága, a rendszer képes a szakértés cselekvésének megvalósítására. Mi a szakértő rendszer fogalmat használjuk, a felhasználó számára egy szakterületen döntés-támogatást, szakértést biztosító rendszerekkel foglalkozunk.

12. Az ismeretalapú rendszerek(KBS - KnowledgeBased Systems) • az ismereteket az ismeretbázisban tárolják • a feladatmegoldás következtető gépáltal • jellemző a szimbolikus ábrázolás • azokat, amelyek szakértői ismeretek felhasználásával magas szintű teljesítményt nyújtanak egy szűk problémakör kezelésében, szakértő rendszereknek (ES - expertsystems) nevezzük. • Feladatok: Ismeretszerzés, ismeretábrázolás, következtetési stratégia.

13. Az ismeretalapú rendszerek jellemzői • szimbolikus információkkal dolgoznak • feladatleírásuk deklaratív • feladatmegoldás elfogadható következtetéssel, heurisztikák alkalmazásával • ismeretbázisba a szakértői tudást építik • ismeretszerzés bonyolult feladat • a szaktudás: nem-pontos, hiányos, zajos, ellentmondásos • tartalmaznak felhasználóbarát magyarázatot

19. A szakértő rendszer előnyei • pótolja a szakértő hiányt • jól követi a tárgyterület változásait • növeli a szakértő képességét • fokozza a szakértő produktivitását • megőrzi a szakértelmet • következetes megoldási módot alkalmaz • részleges, hiányos, részben ellentmondásos adatokkal is tud dolgozni • magyarázatot ad, indokol

20. A szakértő rendszer hátrányai • ismeretei egy adott szűk tárgyterületről származnak • nem oldható meg teljes biztonsággal a rendszer verifikálása, validálása és hitelesítése • válaszai nem mindig korrektek • nincs hétköznapi józan esze, az elemi ismereteket nehéz beépíteni • az ismeretszerzés bonyolult folyamat • a fejlesztés hosszú • a rendszer futási paraméterei gyakran nem kedvezőek

21. Kielégíthető színvonalú szakértői rendszer létrehozásához szükség van a következőkre: • A területnek eléggé szűknek kell lennie ahhoz, hogy a szükséges tudást jól meg lehessen ismerni. • A problémánakelégbonyolultnakkelllennie, hogy a szakértelemreigénymutatkozzon. • Léteznie kell az illető területnek emberi szakértőinek, akiknek a tudásából ki lehet indulni

22. Kielégíthető színvonalú szakértői rendszer létrehozásához szükség van a következőkre: • az emberi szakértők között a szakterület alapkérdéseinek megítélésében nagyfokú egyetértés legyen • az adott szakterületen számos tanpélda, alapadat rendelkezésre álljon, mert csak így lehet a szakértő rendszert megbízhatóan tesztelni, tudásának korlátait meghatározni

23. Kielégíthető színvonalú szakértői rendszer létrehozásához szükség van a következőkre: • Általában egy területen annál jobb szakértő rendszert lehet építeni, minél jobban feltördelhető az illető terület olyan részproblémákra, amelyek csak kevéssé interferálnak egymással

24. Az ismeretalapú rendszerek felépítése Munkamemória Speciális felületetek Tudásbázis Következtetőgép Tudásszerzés Magyarázat Felhasználói felület Tudásmérnök Végfelhasználó

25. Az ismeretalapú rendszerek felépítése • ismeretbázis:az adott problémakörre, tárgykörre vonatkozó specifikus ismeretek (tények, objektumok, kapcsolatok, heurisztikák) szimbolikus leírását tartalmazza valamely ismeretreprezentációs módszer szerint szervezve. Jellemzően megtalálhatók itt az adott tárgykör szakértőjének heurisztikáit megfogalmazó szabályok.

26. Az ismeretalapú rendszerek felépítése • következtető-gép: az adott ismeretreprezentációs módokat kiszolgáló megoldáskereső stratégia implementációja.

27. Az ismeretalapú rendszerek felépítése • magyarázó alrendszer: a feladat megoldása közben felhasználóbarát módon tájékoztatja a felhasználót a megoldás aktuális állapotáról és megindokolja a rendszer javaslatát. Típuskérdések: miért (aktuális szabály), hogyan (eredményhez vezető út), mi lenne ha (hipotetikus következtetés).

28. Az ismeretalapú rendszerek felépítése • ismeretbázis fejlesztő alrendszer: az ismeretbázis megépítéséhez, teszteléséhez, módosításához nyújt fejlesztői szolgáltatásokat. Az ismeretszerzés a rendszerépítő tudásmérnök és a tárgyterületi szakértő közötti, a szakértői ismeretek megszerzését célzó együttműködés mind a fejlesztési, mind az aktualizálási fázisokban,

29. Az ismeretalapú rendszerek felépítése amelynekcélja: • az adott feladatra vonatkozó ismeretek, valamint a szakértői feladatmegoldás során alkalmazott módszerek, szabályok, eljárások forrásainak feltárása, • a megszerzett ismeretek rendszerezése és formalizálása, • a feladathoz illő ismeretreprezentáció és következtetési stratégia kiválasztása. • részei: ismeretbázis fejlesztő eszközök, teszt-esetek bázisa, ismeretszerzést támogató eszközök

30. Az ismeretalapú rendszerek felépítése • felhasználói felület: • végfelhasználó: a rendszerrel tanácsadó partnerként konzultál. A magyarázó alrendszer által adott indoklások figyelembevételével dönt a megoldási javaslatokról

31. Az ismeretalapú rendszerek felépítése • felhasználói felület: • tudásmérnök:a tárgyköri ismeretek megszerzésében, az ismeretek formalizálásában jártas számítástechnikai szakember. Feladatai közé tartozik az ismeretek elrendezése, a tudás analízise, formalizálása, dokumentálása, a megfelelő fejlesztő eszköz kiválasztása, a rendszer elkészítése

32. Az ismeretalapú rendszerek felépítése • felhasználói felület: • tárgyköri szakértő: a tudásmérnök szakmai konzultánsa. Ő végzi a rendszer tesztelését.

33. Az ismeretalapú rendszerek felépítése Munkamemória Speciális felületetek Tudásbázis Következtetőgép Tudásszerzés Magyarázat Felhasználói felület Tudásmérnök Végfelhasználó

34. Ismeretszerzés • A rendszerépítő tudásmérnök és a tárgyterületi szakértő közötti, a szakértői ismeretek megszerzését célzó együttműködés. • Mind a fejlesztési, mind az aktualizálási fázisokban.

35. Tudás könyvtár Tudás Szakértő Ismeret-szerzés Dokumentumok Szoftver TudásmérnökSzoftver eszközökkel támogatvapl: PCPACK

36. Az ismeretszerzés célja • Az adott feladatra vonatkozó ismeretek, valamint a szakértői feladatmegoldás során alkalmazott módszerek, szabályok, eljárások forrásainak feltárása. • A megszerzettismeretekrendszerezéseésformalizálása. • A feladathoz illő ismeretreprezentáció és következtetésistratégiakiválasztása.

37. Az ismeretszerzés részterületei • a szakterület ontológiája: az alkalmazási területre jellemző fogalmakat, kifejezéseket illetve a köztük fennálló kapcsolatot írja le. • ismeretbázis: a logikai ismereteket tárolja a szakterület ontológiájában előforduló fogalmakra. • problémamegoldó módszerek: a vezérlésiszerkezeteketadják meg (osztályozás, hibadiagnosztika, tervezés). • leképezés: a szakterület ontológiájában szereplő fogalmakat, valamint az ismeretbázist összerendeli a problémamegoldó módszerek igényeivel.

38. Az ismeretszerzés szereplői • tudásmérnök • tárgyköri szakértő • rendszerszervező • tudásbázis adminisztrátor

39. Az ismeretszerzés nehézségei • a megfelelő szakértő megtalálása • több szakértő bevonása (együttműködés) • ütemezési kérdések • felhasználók bekapcsolása a kezdeti szakaszoktól

40. A tudásmegszerzés módszerei • közvetlen (emberi segédlettel) • direkt • interjú • protokoll elemzés • közvetlen megfigyelés • a fogalmak hierarchikus elrendezése • indirekt • a tudásmérnök pszichológiailag átgondolt feladatok elé állítja a szakértőt abból a célból, hogy a nem tudatosult tudására, annak szerveződésére következtessen

41. A tudásmegszerzés módszerei • automatikus • adatbányászat • adatbázisok elemzése • ok-okozati összefüggések feltárása