Expertensysteme: Anwendungen und Architektur

Expertensysteme

Ein Expertensystem ist eine Software, die das Verhalten eines menschlichen Experten bei der Lösung von Problemen imitiert. Ein Expertensystem kann Wissen aus einem bestimmten Fachgebiet speichern und dieses Wissen nutzen, um durch logische Deduktion von Schlussfolgerungen eine Lösung für ein Problem zu finden.

Anwendungen von Expertensystemen

Die wichtigsten Anwendungen finden sich im Management in der Wirtschaft:

• Die meisten Unternehmen besitzen einen Computer, der die grundlegenden Funktionen der Informationsverarbeitung und der allgemeinen Buchführung, Finanz-, Planungs- usw. übernimmt.
• Diese Arbeit beinhaltet die Bearbeitung großer Mengen von Informationen und numerischer Operationen, um dann Entscheidungen zu treffen. Dies schafft einen idealen Nährboden für die Durchführung von Expertensystemen.

Anwendungsgebiete

Militär, Telekommunikation, Chemie, Recht, Luftfahrt, Geologie, Landwirtschaft, Elektronik, Transport, Bildung, Medizin, Industrie, Finanzen und Management.

Vorteile von Expertensystemen

Diese Programme bieten die Möglichkeit, große Mengen von Informationen zu verarbeiten. Sie können eines der größten Probleme der menschlichen Analyse, die die Entscheidungsfindung beeinträchtigen können, verfeinern. Während der menschliche Analytiker die Daten, die relevant sind, verfeinern muss, analysiert ein Expertensystem aufgrund seiner unübertroffenen Verarbeitungsgeschwindigkeit alle nützlichen Informationen, einschließlich nicht so solider Entscheidungen.

Einschränkungen von Expertensystemen

• Zur Aktualisierung der Informationen müssen Expertensysteme umprogrammiert werden.
• Hohe Kosten an Zeit und Geld.
• Sie sind nicht flexibel auf Veränderungen und haben Schwierigkeiten beim Zugang zu unstrukturierten Informationen.
• Sie sind nicht in der Lage, Probleme im Allgemeinen zu lösen.
• Sie sind nicht fähig, gesunden Menschenverstand anzuwenden, um komplexe oder mehrdeutige Situationen zu lösen.

Grundlegende Architektur von Expertensystemen

Wissensbasis

Die Wissensbasis ist der Teil des Expertensystems, der das Wissen über die Domäne enthält. Wir müssen das Wissen der Experten erfassen und in der Wissensbasis kodifizieren. Eine klassische Art der Wissensrepräsentation in einem Expertensystem sind Regeln. Eine Regel ist eine bedingte Struktur, die logisch die Informationen in diesem Teil der Geschichte mit anderen Informationen in dem Teil der Konsequenz in Beziehung setzt.

Faktenbasis

Die Faktenbasis enthält die Fakten über ein Thema, die während einer Konsultation entdeckt worden sind. Während einer Konsultation mit dem Expertensystem gibt der Benutzer die Daten des aktuellen Problems in die Faktenbasis ein. Das System gleicht diese Informationen mit dem verfügbaren Wissen in der Wissensbasis ab, um neue Tatsachen als gegeben anzunehmen.

Inferenzmaschine

Die Inferenzmaschine modelliert den menschlichen Denkprozess. Sie arbeitet mit den Informationen in der Wissensbasis und der Faktenbasis, um neue Tatsachen als gegeben anzunehmen.

Erklärungssubsystem

Ein Merkmal von Expertensystemen ist ihre Fähigkeit, ihre Argumentation zu erklären. Mit dem Erklärungssubsystem kann ein Expertensystem erklären, warum es dem Benutzer eine Frage stellt und wie es zu einem Schluss gekommen ist.

Benutzeroberfläche

Die Interaktion zwischen einem Expertensystem und einem Benutzer erfolgt in natürlicher Sprache. Sie ist auch höchst interaktiv und folgt dem Muster des Gesprächs zwischen Menschen. Um diesen Prozess in akzeptabler Weise für den Benutzer voranzutreiben, ist das Design der Benutzeroberfläche besonders wichtig. Eine Grundvoraussetzung der Schnittstelle ist die Fähigkeit, Fragen zu stellen.

Aufgaben, die von einem Expertensystem ausgeführt werden

Überwachung

Die Überwachung besteht aus dem kontinuierlichen Vergleich der Werte von Signalen oder Dateneingängen mit Werten, die als normale Kriterien oder Normen gelten. Im Bereich der vorbeugenden Instandhaltung werden Expertensysteme in erster Linie als diagnostische Werkzeuge eingesetzt. So kann das Programm jederzeit den Betriebszustand von komplexen Systemen bestimmen und mögliche Ereignisse vorhersehen.

Design

Design ist der Prozess, eine Beschreibung eines Artefakts zu erstellen, das eine Reihe von Funktionen erfüllt, aus einer Reihe von Wissensquellen.

Das Design wird auf verschiedene Weise verstanden:

• Engineering-Design ist die Nutzung wissenschaftlicher Grundsätze, technischer Informationen und Fantasie in der Definition einer mechanischen Struktur usw.
• Industrial Design zielt darauf ab, die Versäumnisse der Technik zu beheben, und ist ein bewusster Versuch, Form und visuelle Aspekte in die Konstruktion von Hardware einzubringen, wenn die Technik diese Funktionen nicht bereitstellt.

Planung

Planung ist die Realisierung von Plänen oder Sequenzen von Aktionen und ist ein besonderer Fall der Simulation. Sie besteht aus einem Simulator und einem Steuerungssystem. Das Endergebnis ist die Anordnung einer Reihe von Aktionen, um ein globales Ziel zu erreichen.

Die Probleme, die durch die Planung von Expertensystemen entstehen, sind:

• Es gibt vorhersehbare Folgen, daher müssen verschiedene Pläne erforscht und erklärt werden.
• Es gibt viele Überlegungen, die bewertet werden müssen oder einen Gewichtungsfaktor benötigen.
• Oft gibt es Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Teilplänen, daher müssen Kompromisse gewählt werden.
• Häufige Unsicherheit bei der Arbeit, da die meisten Daten, mit denen gearbeitet wird, mehr oder weniger wahrscheinlich, aber nicht abschließend sind.
• Es ist notwendig, verschiedene Quellen wie Datenbanken zu verwenden.

Steuerung

Die Steuerung ist an der Erfüllung der Aufgaben der Interpretation, Diagnose und Reparatursequenz beteiligt. Dies geschieht, um einen Prozess oder ein System zu leiten oder zu führen.

Steuerungssysteme können offen sein, wenn die gleiche oder eine Rückmeldung von einem Prozess an einen anderen durch den Bediener übergeben wird, oder geschlossen, wenn der Bediener in irgendeinen Teil davon eingreift.

Simulation

Die Simulation ist eine Technik der Erstellung von Modellen auf der Grundlage von Fakten, Beobachtungen und Interpretationen auf dem Computer, um ihr Verhalten durch die Beobachtung der Ausgaben für eine Reihe von Eingaben zu studieren. Die Nutzung von Expertensystemen für die Simulation wird durch die Haupteigenschaft von Expertensystemen motiviert, nämlich ihre Fähigkeit, das Verhalten eines menschlichen Experten zu simulieren, was ein komplexer Prozess ist.