Тема 2.3. Программные средства презентаций и основы офисного программирования
Тема 2.4.
2.4.11. Учебная база данных с главной кнопочной формой "Training_students" - Скачать
Системы управления базами данных и экспертные системы
2.4. Системы управления базами данных и экспертные системы
2.4.10. Экспертные и обучающиеся системы
Экспертные системы являются одним из основных приложений искусственного интеллекта. Искусственный интеллект – это один из разделов информатики, в котором рассматриваются задачи аппаратного и программного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые считаются интеллектуальными.
Результаты исследований по искусственному интеллекту используются в интеллектуальных системах, которые способны решать творческие задачи, принадлежащие конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти (базе знаний) системы. Системы искусственного интеллекта ориентированы на решение большого класса задач, к которым относятся так называемые частично структурированные или неструктурированные задачи (слабо формализуемые или неформализуемые задачи).
Информационные системы, используемые для решения частично структурированных задач, подразделяются на два вида:
- Создающие управленческие отчеты (выполняющие обработку данных: поиск, сортировку, фильтрацию). Принятие решения осуществляется на основе сведений, содержащихся в этих отчетах.
- Разрабатывающие возможные альтернативы решения. Принятие решения сводится к выбору одной из предложенных альтернатив.
Информационные системы, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными или экспертными:
- Модельные информационные системы предоставляют пользователю модели (математические, статистические, финансовые и т.д.), которые помогают обеспечить выработку и оценку альтернатив решения.
- Экспертные информационные системы обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счет создания систем, основанных на знаниях, полученных от специалистов - экспертов.
Экспертные системы - это программы для компьютеров, аккумулирующие знания специалистов - экспертов в конкретных предметных областях, которые предназначены для получения приемлемых решений в процессе обработки информации. Экспертные системы трансформируют опыт экспертов в какой-либо конкретной отрасли знаний в форму эвристических правил и предназначены для консультаций менее квалифицированных специалистов.
Известно, что знания существуют в двух видах: коллективный опыт, личный опыт. Если предметная область представлена коллективным опытом (например, высшая математика), то эта предметная область не нуждается в экспертных системах. Если в предметной области большая часть знаний является личным опытом специалистов высокого уровня и эти знания являются слабоструктурированными, то такая область нуждается в экспертных системах. Современные экспертные системы нашли широкое применение во всех сферах экономики.
База знаний является ядром экспертной системы. Переход от данных к знаниям является следствием развития информационных систем. Для хранения данных применяются базы данных, а для хранения знаний – базы знаний. В базе данных, как правило, хранятся большие массивы данных с относительно небольшой стоимостью, а в базах знаний хранятся небольшие по объему, но дорогие информационные массивы.
База знаний – это совокупность знаний, описанных с использованием выбранной формы их представления. Наполнение базы знаний является одной из самых сложных задач, которая связана с выбором знаний их формализацией и интерпретацией.
Экспертная система состоит из:
- базы знаний (в составе рабочей памяти и базы правил), предназначенной для хранения исходных и промежуточных фактов в рабочей памяти (ее еще называют базой данных) и хранения моделей и правил манипулирования моделями в базе правил;
- решателя задач (интерпретатора), который обеспечивает реализацию последовательности правил для решения конкретной задачи на основе фактов и правил, хранящейся в базах данных и базах знаний;
- подсистемы пояснения, позволяет пользователю получить ответы на вопрос: «Почему система приняла такое решение?»;
- подсистемы приобретения знаний, предназначенной как для добавления в базу знаний новых правил, так и модификации имеющихся правил;
- интерфейса пользователя, комплекса программ, реализующих диалог пользователя с системой на стадии ввода информации, и получения результатов.
Экспертные системы отличаются от традиционных систем обработки данных тем, что в них, как правило, используется символьный способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решений. Для решения слабо формализуемых или неформализуемых задач более перспективными являются нейронные сети или нейрокомпьютеры.
Основу нейрокомпьютеров составляют нейронные сети – иерархические организованные параллельные соединения адаптивных элементов – нейронов, которые обеспечивают взаимодействие с объектами реального мира так же, как и биологическая нервная система.
Большие успехи использования нейросетей достигнуты при создании самообучающихся экспертных систем. Сеть настраивают, т.е. обучают, пропуская через нее все известные решения и добиваясь получения требуемых ответов на выходе. Настройка состоит в подборе параметров нейронов. Часто используют специализированную программу обучения, которая занимается обучением сети. После обучения система готова к работе.
Если в экспертную систему ее создатели предварительно закладывают знания в определенной форме, то в нейронных сетях неизвестно даже разработчикам, как формируются знания в ее структуре в процессе обучении и самообучении, т.е. сеть представляет собой «черный ящик».
Нейрокомпьютеры, как системы искусственного интеллекта, являются весьма перспективными и могут бесконечно совершенствоваться в своем развитии.
В настоящее время системы искусственного интеллекта в форме экспертных систем и нейронных сетей находят широкое применение при решении финансово – экономических проблем.
(в медецине комп предлагает варианты диагноза, дает совет) Экспертные системы - это программы для комп-ров, аккумулирующие (т.е. собирать, накапливать) знания специалистов - экспертов в конкретных предметных областях, которые предназначены для получения приемлемых решений в процессе обработки инф-ции. Экспертные системы трансформируют опыт экспертов в какой-либо конкретной отрасли знаний в форму эвристических правил и предназначены для консультаций менее квалифицированных спец-тов.
Принципы работы экспертной системы, основанной на знаниях: польз-ль передает в экспертную систему факты или другую инф-цию и получает в качестве результата экспертный совет или экспертные знания.
Экспертная система состоит из:
Базы знаний (в составе рабочей памяти и базы правил), предназначенной для хранения исходных и промежуточных фактов в рабочей памяти (ее еще называют базой данных) и хранения моделей и правил манипулирования моделями в базе правил
Решателя задач (интерпретатора), который обеспечивает реализацию последовательности правил для решения конкретной задачи на основе фактов и правил, хранящейся в базах данных и базах знаний
Подсистемы пояснения, позволяет пользователю получить ответы на вопрос: «Почему система приняла такое решение?»
Подсистемы приобретения знаний, предназначенной как для добавления в базу знаний новых правил, так и модификации имеющихся правил.
Интерфейса пользователя, комплекса программ, реализующих диалог пользователя с системой на стадии ввода информации, и получения результатов.
В общем случае экспертные системы классиф-тся по трем осн направлениям : по типу ЭВМ, по связи с реальным временем и по типу решаемой задачи.
По типу ЭВМ ЭС классиф-тся на: супер ЭВМ; ЭВМ средней производительности; символьных процессорах; персональных компьютерах.
По связи с реальным временем классиф-тся на: Статические; Квазидинамические;
· Динамические.
По типу решаемой задачи классиф-тся на: Интерпретация данных; Диагностика; Мониторинг; Проектирование; Прогнозирование; Планирование; Управление; Поддержка принятия решений; Обучение.
Знания эксперта относятся только к одной предметной области, и в этом состоит отличие методов, основанных на исп-нии экспертных систем, от общих методов решения задач. Знания эксперта, касающиеся решения конкретных задач, наз-тся областью знаний эксперта.
В области знаний экспертная система проводит рассуждения или делает логические выводы по такому же принципу, как рассуждал бы эксперт-человек или приходил логическим путем к решению задачи. Это означает, что на основании определенных фактов путем рассуждений формируется логичное, оправданное заключение, которое следует из этих фактов.
Экспертные системы обладают многими привлекательными особ-ями:
· Повышенная доступность . Для обеспечения доступа к экспертным знаниям могут применяться любые подходящие комп-ные аппаратные средства.
· Уменьшенные издержки. Ст-сть предоставления экспертных знаний в расчете на отдельного польз-ля существенно снижается.
· Уменьшенная опасность . Экспертные системы могут испол-ся в таких вариантах среды, кот могут оказаться опасными для чел-ка.
· Постоянство . Экспертные знания никуда не исчезают. В отличие от экспертов-людей, которые могут уйти на пенсию, уволиться с работы или умереть, знания экспертной системы сохр-тся в течение неопределенно долгого времени.
· Возможность получения экспертных знаний из многих источников . С помощью экспертных систем могут быть собраны знания многих экспертов и привлечены к работе над задачей, выполняемой одновременно и непрерывно, в любое время дня и ночи. Уровень экспертных знаний, скомбинированных путем объединения знаний нескольких экспертов, может превышать уровень знаний отдельно взятого эксперта-человека.
· Повышенная надежность . Применение экспертных систем позволяет повысить степень доверия к тому, что принято правильное решение, путем предоставления еще одного обоснованного мнения эксперту-чел-ку или посреднику при разрешении несогласованных мнений между несколькими экспертами-людьми. (Разумеется, такой метод разрешения несогласованных мнений не может использоваться, если экспертная система запрограммирована одним из экспертов, участвующих в столкновении мнений.) Решение экспертной системы должно всегда совпадать с решением эксперта; несовпадение может быть вызвано только ошибкой, допущенной экспертом, что может произойти, только если эксперт-человек устал или находится в состоянии стресса.
· Объяснение . Экспертная система способна подробно объяснить свои рассуждения, кот привели к определ заключению. А человек может оказаться слишком усталым, не склонным к объяснениям или неспособным делать это постоянно. Возможность получить объяснение способствует повышению доверия к тому, что было принято правильное решение.
· Быстрый отклик . Для некот приложений может потребоваться быстрый отклик или отклик в реальном времени. В зависимости от используемого аппаратного и программного обеспечения экспертная система может реагировать быстрее и быть более готовой к работе, чем эксперт-человек. В некоторых экстремальных ситуациях может потребоваться более быстрая реакция, чем у человека; в таком случае приемлемым вариантом становится применение экспертной системы, действующей в реальном времени.
· Неизменно правильный, лишенный эмоций и полный ответ при любых обстоятельствах . Такое свойство может оказаться очень важным в реальном времени и в экстремальных ситуациях, когда эксперт-человек может оказаться неспособным действовать с максимальной эффективностью из-за воздействия стресса или усталости.
· Возможность применения в качестве интеллектуальной обучающей программы . Экспертная система может действовать в качестве интеллектуальной обучающей программы, передавая учащемуся на выполнение примеры программ и объясняя, на чем основаны рассуждения системы.
· Возможность применения в качестве интеллектуальной базы данных. Экспертные системы могут испол-ся для доступа к базам данных с помощью интелл-го способа доступа.
25.Преимущества использования ИКТ в образовании
Инфор-ция явл. важнейшим механизмом рефор-ния образоват. Сис-мы, напр. на повыш. качества, доступ. и эффект. образования.
Комп. техника – всего лишь «железо». Сегодня у нас др. задача – мак. Эффект. Использ. ее, направ. на решение стратегич. цели модерниз. Образ-ния – повыш. его кач-ва.
Преимущества:
1. Инфор-ные технол. Значит. расширяют возможности предъявления учебной инфор.. Применение цвета, графики, звука, всех совр. средств видеотехники позволяет воссоздавать реальную обстановку деят..
2. Компьютер позволяет сущ. повысить мотивацию к обучению.
3. ИКТ вовлекают уч-ся в учеб. процесс, способствуя наиболее широкому раскрытию их способностей, активизации умственной деят.
4. Использ. ИКТ в учебном процессе увелич. Возмож. постановки учебных задач и управления процессом их решения. Компьютеры позволяют строить и анализ.модели различных предметов, ситуаций, явлений.
5. ИКТ позволяют качественно изменять контроль деят. Уч-ся, обеспечивая при этом гибкость управления учебным процессом.
6. Компьютер способствует формир. у учащихся рефлексии. Обучающая программа дает возможность обучающимся наглядно представить результат своих действий, опр.этап в решении задачи, на кот. сделана ошибка, и исправить ее.
УДК 004.891.2
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ В ОБРАЗОВАНИИ1
М.С. Чванова, И.А. Киселева, А.А. Молчанов, А.Н. Бозюкова
Тамбовский государственный университет имени Г.Р. Державина Россия, г. Тамбов. e-mail: [email protected]
В статье рассматриваются проблемы применения и разработки экспертных систем в образовании, а также конкретные примеры использования таких систем. Авторы считают необходимым применение аппарата нечеткой логики для проектирования и разработки интеллектуальной подсистемы.
Ключевые слова: информационные технологии, экспертная система, нечеткая логика, система образования.
Изучение исследований по проблеме показало, что в начале восьмидесятых годов в исследованиях по искусственному интеллекту сформировалось самостоятельное направление, получившее название «экспертные системы» (ЭС). Исследователи в области ЭС для названия своей дисциплины часто используют также термин «инженерия знаний», введенный Е. Фейгенбаумом . Экспертные системы (ЭС) - это набор программ, выполняющий функции эксперта при решении задач из некоторой предметной области. Название обусловлено тем, что они как бы имитируют людей, являющихся экспертами.
Каждая экспертная система состоит из трех частей: очень большой базы современных данных, подсистемы формирования вопросов и совокупности правил, позволяющих делать выводы. Некоторые экспертные системы могут рассказать о методе, который они используют при выработке своего заключения.
В нашей стране современное состояние разработок в области экспертных систем можно охарактеризовать как стадию всевозрастающего интереса среди широких слоев экономистов, финансистов, преподавателей, инженеров, медиков, психологов, программистов, лингвистов. К сожалению, этот интерес имеет недостаточное материальное подкрепление: явная нехватка учебников и специальной литературы, отсутствие символьных процессоров и рабочих станций искусственного интеллекта, ограниченное фи-
1 Тема поддержана в рамках Программы Минобрнауки «Проведение научных исследований молодыми учеными - кандидатами наук» № 14.В37.21.1141, 20122013 гг.
нансирование исследований в этой области, слабый отечественный рынок программных продуктов для разработки экспертных систем, а высокая стоимость имеющихся делает их применение и анализ эффективности применения практически недоступным.
Общеизвестно, что процесс создания экспертной системы требует участия высококвалифицированных специалистов в области искусственного интеллекта, которых пока выпускает небольшое количество высших учебных заведений страны.
Анализ теоретических исследований и педагогической практики показал, что недостаточное внимание уделяется разработкам экспертных систем в системе дистанционного образования. Экспертные системы в области образования чаще всего используются для построения базы знаний, которая позволяет отразить минимально необходимое содержание предметной области с учетом ее количественной и качественной оценок.
Исследования в области применения и разработки экспертных систем в образовании, как мы полагаем, условно можно разделить на три группы. К первой группе представляется возможным отнести авторов, исследующих теоретико-педагогические аспекты применения экспертных систем в образовании. Ко второй группе - авторов, которые разработали конкретные экспертные обучающие системы совместно с преподавателями на основе известных технологий. К третьей группе - авторов, которые исследуют новые подходы к созданию экспертных систем в образовании.
Исследования в области применения и разработки экспертных систем в образова-
нии, как мы полагаем, условно можно разделить на три группы. К первой группе представляется возможным отнести авторов, исследующих теоретико-педагогические аспекты применения экспертных систем в образовании. Ко второй группе - авторов, которые разработали конкретные экспертные обучающие системы совместно с преподавателями на основе известных технологий. К третьей группе - авторов, которые исследуют новые подходы к созданию экспертных систем в образовании.
Рассмотрим первую группу публикаций, анализирующих теоретико-педагогические аспекты применения экспертных систем.
В исследовании Н.Л. Юговой сконструировано содержание профильного обучения с применением экспертной системы. Автор рассматривает экспертную систему для проведения диагностики по уровням обученности и профессиональным предпочтениям обучающихся, которая реализована на основе построения фреймовой модели профильной учебной информации, установления субъект-субъектных взаимоотношений участников образовательного процесса: обучающегося, учителя, педагога-когнитолога.
Н.М. Антипиной разработана технология формирования профессиональных методических умений в ходе самостоятельной работы студентов педагогических вузов с применением экспертной системы. Специализированная обучающая экспертная система, разработанная автором, способна в ходе самостоятельной работы студентов за компьютером выдавать индивидуальные задания различных уровней трудности, вырабатывать рекомендации по способам их выполнения, оказывать помощь в виде консультаций, осуществлять контроль знаний и умений студентов на различных стадиях выполнения ими методических заданий и т.п.
Н.Л. Кирюхиной разработана модель экспертной системы диагностики знаний студентов по психологии. Автор рассматривает экспертную систему для решения задачи диагностики психологических знаний студентов, проверки гипотез о правильности ответов студента, степени усвоения материала по разным темам курса. И.В. Гречиным реализуется новый подход к использованию экспертной системы в технологии обучения.
Он предлагает систему, которая при использовании обратной связи в интерактивном режиме генерирует и отслеживает последовательность цепочки рассуждений при обучении.
Н.А. Барановой рассматривается вопрос о применении экспертных систем в непрерывном педагогическом образовании. Экспертная система структурирует учебную информацию и создает индивидуальные учебные планы для каждого студента при сокращенных сроках обучения, что повышает эффективность процессов обучения, преподавания и самообразования.
A.Б. Андреев, В.Б. Моисеев, Ю.Е. Усачев используют экспертные системы для анализа знаний обучающихся в среде открытого образования. Анализ качества знаний проводится с помощью экспертной системы анализа знаний. Для реализации такой системы авторами рассматривается структурный подход к созданию интеллектуальных обучающих и контролирующих компьютерных систем. Таким образом, данный подход позволяет разрабатывать эффективные средства анализа знаний обучающихся на основе использования структурной модели учебного материала. Структурной единицей совокупности знаний в предложенной модели является понятие, обладающее содержанием и объемом.
Е.В. Мягковой рассматривается возможность применения экспертных систем как информационных технологий в сфере высшего образования. По мнению автора, экспертность заключается в наличии в экспертной обучающей системе знаний по методике обучения, благодаря которым она помогает преподавателям обучать, а учащимся - учиться. Главной целью реализации экспертной обучающей системы, по мнению автора статьи, является обучение и оценка текущего уровня знаний студента относительно уровня знаний преподавателя. Таким образом, сравнение двух решеток (эталонной, отражающей представления преподавателя, и решетки, заполненной обучаемым в ходе диалога) позволяет оценить различия в представлениях преподавателя и обучаемого.
B.М. Московкиным построена имитационная экспертная система выбора университетов для обучения. Автором проведен краткий обзор зарубежных исследований в
области моделирования процессов принятия решения о выборе колледжей и университетов для дальнейшего обучения. На концептуальном уровне построена соответствующая имитационная экспертная система.
Рассмотрим вторую группу публикаций, в которых рассматриваются разработанные совместно с преподавателями экспертные системы для образования на основе известных технологий.
Е.Ю. Левиной разработана внутри-вузовская диагностика качества обучения на основе автоматизированной экспертной системы, применение которой сводится, по сути, к диагностике качества учебного процесса в вузе, позволяющей на основе информационных средств и математических методов управлять базами данных для осуществления процедур исследования и анализа статистики результатов учебного процесса, выработке рекомендаций для принятия управленческих решений по обеспечению качества образования.
М.А. Смирновой разработана экспертная система для оценки качества педагогической подготовки будущего учителя, которая сводится к оценке качества его подготовки в школе, позволяющей исследовать уровень подготовленности педагога.
Л.С. Болотовой на основе технологии экспертных систем ситуационного управления реализуется адаптивное дистанционное обучение принятию решений. В качестве инструментальных программных средств разработаны экспериментальные образцы инструментальных проблемных предметно-ориентированных экспертных систем ситуационного управления муниципальными образованиями и малым бизнесом на основе разработанного ситуационного тренажера - имитатора.
Компьютерная система принятия решений по результатам экспертного оценивания в задачах оценки качества образования, разработанная О.Г. Берестневой и О.В. Ма-рухиной позволяет выделить наиболее обоснованные утверждения специалистов-экспер-тов и использовать их, в конечном счете, для подготовки различных решений. Разработанный авторами и описанный в статье универсальный программный продукт позволяет наиболее оптимально решать задачу оценки качества образовательного процесса по результатам экспертного оценивания.
Е.Ф. Снижко рассмотрена методика применения экспертных систем для корректировки процесса обучения и оценки эффективности педагогических программных средств. В ходе исследования автором разработан экспериментальный фрагмент педагогического программного средства по изучению языка Пролог для учащихся 9 класса средней школы с целью демонстрации основных моментов разрабатываемой методики и ее экспериментальной проверки. Встроенная в педагогическое программное средство экспертная система была доведена до уровня демонстрационного прототипа.
Анализ литературы по данному направлению показал, что одним из подходов к созданию экспертных систем являются попытки предложить использовать методы нечеткой логики, основанные на теории нечетких множеств.
В.С. Тоискин выделяет несколько причин, на основании которых предпочтение отдается применению систем именно с нечеткой логикой:
Она концептуально легче для понимания;
Это гибкая система и устойчива к неточным входным данным;
Она может моделировать нелинейные функции произвольной сложности;
В ней учитывается опыт специали-стов-экспертов;
Она основана на естественном языке человеческого общения.
И.В. Солодовников, О.В. Рогозин, О.В. Шу-руев рассматривают общие принципы построения программного комплекса, способного производить комплексную успеваемость студентов в семестре с помощью экспертной системы, с использованием элементов аппарата нечеткой логики.
Посещение лекций. Оценка посещаемости рассчитывалась по среднему арифметическому всех имеющихся оценок;
Работа на семинаре. Оценка работы проводилась аналогичным образом;
Выполнение контрольных работ. Оценка выполнения контрольных работ проводилась с учетом коэффициента сложности;
Выполнение домашнего задания. Оценка выполнения проводилась аналогичным образом.
Для оценки успеваемости авторы использовали лингвистические переменные: «посещал лекции», «работал на семинаре», «выполнял контрольные работы», «выполнял домашнее задание». Характеристиками данных переменных являлись понятия «активность», «эффективность», «оценка». Такой подход дает возможность проанализировать работу студента и на основе сформулированных критериев оценить эффективность качества знаний студента.
На основе моделей нечеткой логики И.В. Самойло, Д.О. Жуков рассматривают проблему создания экспертных систем, позволяющих давать рекомендации по профессиональной ориентации конкретному абитуриенту.
Группа переменных (О) - оценки. В общем случае для группы переменных О можно записать О = {О1, О2, О3, ..., Оп}.
Группа переменных (С) - психологические тесты, направленные на выявление способностей, связанных с обучением и интеллектом.
Группа переменных (Ц) - характеристики личности обучаемого.
Группа переменных (М) - результаты диагностики сферы интересов обучаемого: М = {т1, т2, ...,тк}.
Таким образом, прототип такой системы позволил сформировать механизм управления кафедральным выбором:
Абитуриент заходит на стартовую страницу системы, заносит школьные оценки и (или) вносит результаты единого государственного экзамена, результаты текущей успеваемости, система проводит оценку достоверности результата с помощью нечеткой логики;
Пользователь проходит тестирование психологических особенностей личности и способности к обучению, сферы интересов с
оценкой достоверности результата с помощью нечеткой логики;
Автоматизированная экспертная система (АЭС) проверяет, соответствует ли данный абитуриент требованиям кафедры (учебного заведения). Если «да», то с помощью управляющей образовательной среды корректируются знания пользователя, создаются оптимальные условия преодоления кафедрального «барьера», кроме этого у пользователя есть возможность отказаться от борьбы за интересующую его кафедру и продолжить образование на той кафедре, на которой позволяют его достижения;
Последующие тестирования проходят раз в полгода. Результаты тестирования помогают отследить динамику развития студента, выбрать оптимальную стратегию формирования будущего профессионала.
О.А. Мелиховым рассматривается вопрос о возможности реализации экспертной системы мониторинга образовательного процесса вуза на основе нечеткого подхода к моделированию интеллектуальных систем. В данном подходе используются «лингвистические» переменные, отношения между которыми описываются с помощью нечетких высказываний и нечетких алгоритмов.
Построение системы мониторинга учебного процесса включает этапы:
Формулировка целей обучения, определение уровня требований каждого преподавателя (высший, средний, низший);
Построение системы мониторинга, определение степени обученности по каждой дисциплине. Показатели: различение, запоминание, понимание, элементарные умения и навыки, перенос знаний;
Определение фактической эффективности деятельности преподавателя на основании показателей степени обученности учащихся. Основными показателями эффективности деятельности преподавателя являются прочность, глубина и осознанность знаний обучаемых. Эти же показатели определяют качество образования.
Д.И. Попов в своей работе рассматривает интеллектуальную систему дистанционного обучения (ИСДО) «KnowledgeCT» на базе интернет-технологий, которую планируется использовать в учебных целях Центра дистанционного образования. Она позволяет
производить не только оценку знаний, но и осуществлять сбор данных о студентах, что необходимо для создания математических моделей обучаемого, сбора статистики.
Оценка знаний производится с помощью системы адаптивного тестирования, базирующейся на методах и алгоритмах нечеткой логики: для каждого уровня сложности эксперту по дисциплине (преподавателю) необходимо разработать соответствующий набор вопросов. Подобная система позволяет сделать процесс обучения более гибким, учесть индивидуальные особенности обучаемого и повысить точность оценки знаний студента.
В.М. Курейчик, В.В. Марков, Ю.А. Кравченко в своей работе исследуют подход к проектированию интеллектуальных систем дистанционного обучения на основе правил и технологий вывода, основанных на прецедентах.
Экспертные системы моделируют процесс принятия экспертом решения как дедуктивный процесс с использованием вывода, основанного на правилах. В систему закладывается совокупность правил, согласно которым на основании входных данных генерируется заключение по адекватности предложенной модели. Есть недостаток: дедуктивная модель эмулирует один из наиболее редких подходов, которому следует эксперт при решении проблемы.
Вывод, основанный на прецедентах, делает заключения по результатам поиска аналогий, хранящихся в базе прецедентов. Данный метод эффективен в ситуациях, когда основным источником знаний о проблеме или ситуации является опыт, а не теория; решения не уникальны для конкретной ситуации и могут быть использованы в других для решения аналогичных задач; целью вывода является не гарантированное верное решение, а лучшее из возможных. Реализация данной технологии вывода может быть осуществлена с применением нейросетевых алгоритмов.
Анализ литературы по проблеме использования экспертных систем в системе дистанционного обучения показал, что данное направление мало изучено и только развивается, о чем свидетельствует небольшое количество публикаций исследователей-педа-гогов, работающих в указанном проблемном поле. Публикации по данному направлению носят, в основном, прогнозный характер.
Отмечается интерес к распределенным интеллектуальным системам в системе дистанционного обучения, вместе с тем, не совсем ясно как можно эффективно организовать образовательный процесс, чтобы он приводил к желаемому качеству образования. Видимо, речь должна идти, прежде всего, о построении педагогических образовательных моделей в системе открытого образования.
По нашему мнению, проблема обусловлена тем, что значительная часть исследователей в области технологий дистанционного обучения переносят известные в практике методы и приемы, наполняя ими дистанционное обучение. Вместе с тем, совершенно очевидно, что новые технологии в образовании должны опираться на принцип «новых задач». Передовые технологии несут в себе новое решение, новые методы, новые подходы, новые возможности, еще не известные системе образования. Сейчас стало очевидным, что «традиционная лекция» и «традиционный учебник» малоэффективны при дистанционном обучении. Нужен организованный и направленный доступ к динамичным системам актуальной информации, нужны доступные в любое время «автоматизированные консультации», нужны новые способы и приемы организации совместной проектной деятельности и многое другое.
К настоящему времени накоплен определенный опыт в передаче части интеллектуальных функций по организации и проведению образовательного процесса в системе открытого образования средствам информатизации.
Так, Г.А. Самигулиной приводится пример интеллектуальной экспертной системы дистанционного обучения на основе искусственных иммунных систем, которая позволяет в зависимости от принадлежности обучаемого к определенной группе оценить его интеллектуальный потенциал и в соответствии с ним оперативно предоставить индивидуальную программу обучения. На выходе комплексная оценка знаний, дифференциация студентов и прогноз качества полученного образования. Группы определяются экспертами и соответствуют определенным знаниям, практическим навыкам, творческим способностям, логическому мышлению и т.д. Разработанная экспертная система подразумевает реализацию подсистем:
- «Информационная подсистема» -разработка методов и средств хранения информации, разработка баз данных, баз знаний. Включает электронные учебники, справочки, каталоги, библиотеки и т.д.;
- «Интеллектуальная подсистема» -обучение иммунной сети, обработка многомерных данных в режиме реального времени. Применение алгоритма оценок энергий связи на основе свойств гомологичных пептидов позволяет уменьшить ошибки при прогнозировании интеллектуальной системы, что позволяет производить обучение студентов в соответствии с их индивидуальными особенностями;
- «Обучающая подсистема» осуществляет разработку методов, средств и форм подачи обучающей информации, адаптированной на конкретного пользователя с учетом его индивидуальных характеристик. Составляется график выполнения объема требуемых работ и сроки реализации;
- «Контролирующая подсистема» предназначена для комплексной оценки знаний обучающегося с целью оперативной корректировки программы и процесса обучения.
Таким образом, в результате оперативного анализа знаний огромного числа обучающихся можно быстро корректировать процесс обучения, так как экспертная система предлагает индивидуальную программу обучения.
Анализ исследований экспертных систем в области дистанционного образования показал, что это новое и актуальное направление в науке, которое мало изучено. Зачастую под экспертной системой педагогами понимается тестирование студентов в той или иной системе дистанционного образования и экспертиза их знаний.
Так, А.В. Зубовым и Т.С. Денисовой разработаны комплексные экспертные интернет-системы для дистанционного обучения на основе системы дистанционного обучения «Finport Training System». В системе имеется возможность разрабатывать учебные курсы, проводить обучение и аттестацию и одновременно анализировать результаты и эффективность обучения на основе тестов, разработанных высококвалифицированными специалистами.
В.Г. Никитаевым и Е.Ю. Бердникови-чем разработаны мультимедийные кур-
сы дистанционного обучения врачей по гистологической и цитологической диагностике с применением экспертных систем на базе системы управления контентом Moodle. Система позволяет добавлять курсы в контент и на основе тестирования проверять уровень усвоение материала в зависимости от ответа студентов.
Таким образом, в системах дистанционного обучения имеется возможность произвести экспертную оценку знаний на основе разработанных специалистами тестовых заданий.
Вместе с тем, по нашему мнению, технологии дистанционного обучения требуют использования множества подсистем для снятия рутинной нагрузки с организаторов и преподавателей-тьюторов. Эта нагрузка увеличивается в связи с тем, что человек выбирает для себя свой ритм, темп и время обучения. Индивидуализация требует развитой автоматизированной системы «интеллектуальных» подсказок, помощи, консультаций в течение всего периода дистанционного обучения и при использовании разных образовательных методов и приемов: лекции, практики, проектной деятельности, конференции и др. Только уникальные вопросы адресуются преподавателю эксперту. На основе анализа публикаций и личной практики организации дистанционного обучения мы пришли к выводу о том, что указанные выше интеллектуальные подсистемы могут быть организованы на разной теоретической и программной основе в виде подключаемых к системе отдельных модулей. Это связано с тем, что подсистемы несут разную интеллектуальную «нагрузку»: где-то достаточно использовать традиционную логику при проектировании конкретной подсистемы, а в другом случае удобно создавать подсистему с использованием аппарата нечеткой логики.
Список литературы
1. Андрейчиков А.В., Андрейчикова О.Н. Интеллектуальные информационные системы. М.: Финансы и статистика, 2006.
2. Югова Н.Л. Конструирование содержания профильного обучения с применением экспертной системы: автореф. дис. ... канд. пед. наук. Ижевск, 2006.
3. Антипина Н.М. Технология формирования профессиональных методических умений в ходе самостоятельной работы студентов педаго-
гических вузов с применением экспертной системы: дис. ... канд. пед. наук. М., 2000.
4. Кирюхина Н.Л. Модель экспертной системы диагностики знаний студентов по психологии: дис. ... канд. психол. наук. М., 1998.
5. Гречин И.В. Новый подход к экспертной системе в технологии обучения // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР». Таганрог: ТРТУ, 2001. № 4.
6. Баранова Н.А. К вопросу о применении экспертных систем в непрерывном педагогическом образовании // Образование и наука. 2008. № 4. С. 24-28.
7. Моисеев В.Б., Андреев А.Б. Внутривузовская система обеспечения качества подготовки специалистов // Инженерное образование.
2005. № 3. С. 62-74.
8. Мягкова Е.В. Роль и возможность примене-
ния экспертных систем как информационных технологий в сфере высшего образования // Информационные технологии в проектировании и производстве: научно-технический
журнал. 2008. № 1. С. 13-15.
9. Московкин В.М. Имитационная экспертная система выбора университетов для обучения // НТИ. Серия 2. 2009. № 10. С. 19-21.
10. Левина Е.Ю. Внутривузовская диагностика качества обучения на основе автоматизированной экспертной системы: автореф. дис. ... канд. пед. наук. Казань, 2008.
11. Смирнова М.А. Применение экспертной системы для оценки качества педагогической подготовки будущего учителя: дис. ... канд. пед. наук. Тула, 1997.
12. Болотова Л.С. [и др.] Адаптивное дистанционное обучение принятию решений на основе технологии экспертных систем ситуационного систем ситуационного управления муниципальными образованиями и малым бизнесом // Научные исследования. Вып. 5. Ежегодный отчет об основных результатах научно-исследовательских работ, 2003. М., 2004.
13. Берестнева О.Г., Марухина О.В. Компьютерная система принятия решений по результатам экспертного оценивания в задачах оценки качества образования // Материалы региональной научно-методической конференции «Современное образование: системы и практика обеспечения качества», Томск, 29-30 янв. 2002 г. Томск, 2002. С. 29-30.
14. Снижко Е.А. Методика применения экспертных систем для корректировки процесса обучения и оценки эффективности ППС: дис. ... канд. пед. наук. СПб., 1997.
15. Тоискин В.С. Интеллектуальные информационные системы: учебное пособие. Ставрополь: Изд-во СГПИ, 2010. Ч. 2.
16. Экспертная система оценки эффективности обучения на основе математического аппарата нечеткой логики / И.В. Солодовников [и др.] // Качество. Инновации. Образование. 2006. № 1. С. 19-22.
17. Самойло И.В., Жуков Д.О. Информационные технологии в обеспечении нового качества высшего образования // Сборник научных статей. Кн. 2. Труды Всероссийской научнопрактической конференции с международным участием «Информационные технологии в обеспечении нового качества высшего образования (14-15 апр. 2010 г., Москва, НИТУ «МИСиС»)». М.: Исследовательский центр проблем качества подготовки специалистов НИТУ «МИСиС», 2010. С. 89-95.
18. Мелихова О.А., Мелихова З.А. Использование нечеткой математики при моделировании систем искусственного интеллекта // Тематический выпуск «Интеллектуальные САПР»: в 2 т. Таганрог: Изд-во ТРТУ, 2007. С. 113-119.
19. Попов Д.И. Проектирование интеллектуальных систем дистанционного образования // Известия Южного федерального университета. Серия: Технические науки. 2001. Т. 22. № 4. С. 325-332.
20. Астанин С.В. [и др.] Интеллектуальная образовательная среда дистанционного обучения // Новости искусственного интеллекта. 2003. № 1.
21. Самигулина Г.А. Интеллектуальная экспертная система дистанционного обучения на основе искусственных иммунных систем // Информационные технологии моделирования и управления. 2007. Вып. 9 (43). С. 1019-1024.
22. Зубов А.В., Денисова Т.С. Создание комплексных экспертных Интернет-систем для дистанционного обучения // Информатизация образования и науки. М.: Г осударственный научноисследовательский институт информационных технологий и телекоммуникаций, 2010.
23. Никитаев В.Г., Бердникович Е.Ю. Разработка мультимедийных курсов дистанционного обучения врачей по гистологической и цитологической диагностике с применением экспертных систем // Фундаментальные исследования: научный журнал. 2007. № 12. С. 334-334.
1. Andrejchikov A.V., Andrejchikova O.N. Intel-lektual"nye informacionnye sistemy. M.: Finansy i statistika, 2006.
2. Jugova N.L. Konstruirovanie soderzhanija pro-fil"nogo obuchenija s primeneniem ekspertnoj sis-temy: avtoref. dis. ... kand. ped. nauk. Izhevsk,
3. Antipina N.M. Tehnologija formirovanija profes-sional"nyh metodicheskih umenij v hode samosto-jatel"noj raboty studentov pedagogicheskih vuzov
s primeneniem ekspertnoj sistemy: dis. ... kand. ped. nauk. M., 2000.
4. Kirjuhina N.L. Model" ekspertnoj sistemy diag-nostiki znanij studentov po psihologii: dis. ... kand. psihol. nauk. M., 1998.
5. Grechin I.V. Novyj podhod k jekspertnoj sisteme v tehnologii obuchenija // Izvestija TRTU. Tema-ticheskij vypusk «Intellektual"nye SAPR». Taganrog: TRTU, 2001. № 4. S. 343-344.
6. Baranova N.A. K voprosu o primenenii ekspertnyh sistem v nepreryvnom pedagogicheskom obrazo-vanii // Obrazovanie i nauka. 2008. № 4. S. 24-28.
7. Moiseev V.B., Andreev A.B. Vnutrivuzovskaja sistema obespechenija kachestva podgotovki specialistov // Inzhenernoe obrazovanie. 2005. № 3. S. 62-74.
8. Mjagkova E.V. Rol" i vozmozhnost" primenenija
ekspertnyh sistem kak informacionnyh tehnologij v sfere vysshego obrazovanija // Informacion-nye tehnologii v proektirovanii i proizvodstve: nauchno-tehnicheskij zhurnal. 2008. № 1.
9. Moskovkin V.M. Imitacionnaja ekspertnaja sistema vybora universitetov dlja obuchenija // NTI. Serija 2. 2009. № 10. S. 19-21.
10. Levina E.Ju. Vnutrivuzovskaja diagnostika kachestva obuchenija na osnove avtomatizirovan-noj ekspertnoj sistemy: avtoref. dis. ... kand. ped. nauk. Kazan", 2008.
11. Smirnova M.A. Primenenie ekspertnoj sistemy dlja ocenki kachestva pedagogicheskoj podgotovki budushhego uchitelja: dis. ... kand. ped. nauk. Tula, 1997.
12. Bolotova L.S. . Adaptivnoe distancionnoe obuchenie prinjatiju reshenij na osnove tehnologii ekspertnyh sistem situacionnogo sistem situacion-nogo upravlenija municipal"nymi obrazovanijami i malym biznesom // Nauchnye issledovanija. Vyp.
5. Ezhegodnyj otchet ob osnovnyh rezul"tatah nauchnoissledovatel"skih rabot, 2003. M., 2004.
13. Berestneva O.G., Maruhina O.V. Komp"juternaja sistema prinjatija reshenij po rezul"tatam jeks-pertnogo ocenivanija v zadachah ocenki kachest-va obrazovanija // Materialy regional"noj nauch-no-metodicheskoj konferencii «Sovremennoe ob-razovanie: sistemy i praktika obespechenija ka-chestva», Tomsk, 29-30 janv. 2002 g. Tomsk, 2002. S. 29-30.
14. Snizhko E.A. Metodika primenenija jekspertnyh sistem dlja korrektirovki processa obuchenija i ocenki jeffektivnosti PPS: dis. ... kand. ped. nauk. SPb., 1997.
15. Toiskin V.S. Intellektual"nye informacionnye sistemy: uchebnoe posobie. Stavropol": Izd-vo SGPI, 2010. Ch. 2.
16. Solodovnikov I.V. Ekspertnaja sistema ocenki jeffektivnosti obuchenija na osnove ma-
tematicheskogo apparata nechetkoj logiki // Kachestvo. Innovacii. Obrazovanie, 2006. № 1.
17. Samojlo I.V., Zhukov D.O. Informacionnye tehnologii v obespechenii novogo kachestva vys-shego obrazovanija // Sbornik nauchnyh statej. Kn. 2. Trudy Vserossijskoj nauchno-praktiche-skoj konferencii s mezhdunarodnym uchastiem «Informacionnye tehnologii v obespechenii no-vogo kachestva vysshego obrazovanija (14-15 apr. 2010 g., Moskva, NITU «MISiS»)». M.: Issledo-vatel"skij centr problem kachestva podgotovki specialistov NITU «MISiS», 2010. S. 89-95.
18. Melihova O.A., Melihova Z.A. Ispol"zovanie nechetkoj matematiki pri modelirovanii sistem iskusstvennogo intellekta // Tematicheskij vypusk «Intellektual"nye SAPR»: v 2 t. Taganrog: Izd-vo TRTU, 2007. S. 113-119.
19. Popov D.I. Proektirovanie intellektual"nyh sistem distancionnogo obrazovanija // Izvestija Juzhno-go federal"nogo universiteta. Serija: Tehnicheskie nauki. 2001. T. 22. № 4. S. 325-332.
20. Astanin S.V. Intellektual"naja obrazova-tel"naja sreda distancionnogo obuchenija // No-vosti iskusstvennogo intellekta. 2003. № 1.
21. Samigulina G.A. Intellektual"naja jekspertnaja sistema distancionnogo obuchenija na osnove iskusstvennyh immunnyh sistem // Informacion-nye tehnologii modelirovanija i upravlenija.
2007. Vyp. 9 (43). S. 1019-1024.
22. Zubov A.V., Denisova T.S. Sozdanie kompleks-nyh ekspertnyh Internet-sistem dlja distancion-nogo obuchenija // Informatizacija obrazovanija i nauki. M.: Gosudarstvennyj nauchnoissledova-tel"skij institut informacionnyh tehnologij i tele-kommunikacij, 2010.
23. Nikitaev V.G., Berdnikovich E.Ju. Razrabotka mul"timedijnyh kursov distancionnogo obuchenija vrachej po gistologicheskoj i citologicheskoj diagnostike s primeneniem ekspertnyh sistem // Fundamental"nye issledovanija: nauchnyj zhur-nal. 2007. № 12. S. 334-334.
USE OF EXPERT SYSTEMS IN EDUCATION
M.S. Chvanova, I.A. Kiseleva, A.A. Molchanov, A.N. Bozyukova Tambov State University named after G.R. Derzhavin Tambov, Russia. e-mail: [email protected]
The article considers the problems of use and development of expert systems in education, as well as actual examples of use of such systems. The authors consider it necessary to use fuzzy logic to design and develop an intelligent subsystem.
Key words: information technologies, expert system, fuzzy logic, system of education.
Экспертная система для обучения
– это программная система, реализующая функцию обучения на основе знаний экспертов. Возможности ЭОС
: Сетевое представление учебных курсов
Модели обучаемых
Генерация контрольных вопросов и данных для анализа ответов на них
Возможность наращивания баз знаний, умений и навыков
Задачи экспертной системы
: предоставить обучаемому четкие критерии достижения учебных целей (система контроля),
помочь ему построить оптимальный индивидуальный график обучения.
cохранить результаты предыдущих консультаций.
Экспертная система по решению задач в изучаемой предметной области
Экспертная система по диагностике ошибок обучаемого
Экспертная система по планированию процесса управления учением

1. Учение
Сетевое представление учебных курсов
Модели обучаемых
Генерация контрольных вопросов и данных для анализа ответов на них
Возможность наращивания баз знаний, умений и навыков
Задачи экспертной системы
: предоставить обучаемому четкие критерии достижения учебных целей (система контроля),
помочь ему построить оптимальный индивидуальный график обучения.
cохранить результаты предыдущих консультаций.
Экспертная система по решению задач в изучаемой предметной области
Экспертная система по диагностике ошибок обучаемого
Экспертная система по планированию процесса управления учением

1. Учение
предоставить обучаемому четкие критерии достижения учебных целей (система контроля),
помочь ему построить оптимальный индивидуальный график обучения.
cохранить результаты предыдущих консультаций.
Экспертная система по решению задач в изучаемой предметной области
Экспертная система по диагностике ошибок обучаемого
Экспертная система по планированию процесса управления учением

1. Учение
1. Учение . Создание среды приобретения знаний.
2. Обучение. Выполнение функций преподавателя по предъявлению материалу, контроля его усвоения и диагностики ошибок
3. Контроль и диагностика . Предоставление тестовых вопросов, оценка ответов и выявление ошибок.
4. Тренировка . Создание среды, которая позволяет приобретать и закреплять требуемые навыки и умения.

Экспертная оболочка
Экспертная оболочка
предназначена для организации обучения в режиме «компьютер-студент». Обучение в составе информационно-образовательной среды «Chopin» происходит по индивидуальному учебному плану и в индивидуальном темпе. Экспертная оболочка в среде выполняет роль советчика, который на основе реальных достижений обучаемого, зафиксированных в базе данных результатов тестирования и обучения, строит план обучения и принимает решения о достижении обучаемым некоторого уровня знаний о предметной области. VIPES – гибридная оболчка 
VIPES предназначена для работы в сети. Эта оболочка является многопользовательской. В данной системе используется графический интерфейс пользователя. Предметные специалисты и преподаватели способны самостоятельно создавать и редактировать базы знаний для оболочки VIPES.
Оболочка тестирования
Консоль анализа данных
Оболочка многользовательской ЭС с визуальным интерфейсом
База данных обучения и тестирования
Файловая система данных тестов и учебных курсов
Оболочка обучения
Служебный модуль


Тестирование исходных данных
Оболочка тестирования
Консоль анализа данных
Оболочка многользовательской ЭС с визуальным интерфейсом
База данных обучения и тестирования
Файловая система данных тестов и учебных курсов
Оболочка обучения
Служебный модуль
Тестирование исходных данных включает проверку фактографической информации, служащей основой для проведения экспертизы.
Логическое тестирование базы знаний заключается в обнаружении логических ошибок в системе продукций, не зависящих от предметной области; пропущенные и пересекающиеся правила; несогласуемые и терминальные клаузы (несогласуемые условия).
Концептуальное тестирование
проводится для проверки общей структуры системы и учета в ней всех аспектов решаемой задачи. 
1. Простота решения исходной задачи построения системы.
2. Возможность дополнения тестирующей системы в процессе использования.
3. Достаточно простая схема практического использования.
4. Привлекательность для пользователя за счет времени и усилий, затрачиваемых на проверку знаний. 
предложение нескольких вариантов ответов косвенно стимулирует пользователя анализировать различные решения, более глубоко исследовать поставленную задачу.
Рецензирующая экспертная система.
Один из путей решения проблемы проблема интенсификации процесса образования – использование новейших информационных технологий при обучении и стажировке молодых специалистов.
Для решения этой проблемы разработан проект по созданию рецензирующей экспертной системы, выполняющей функции эксперта – консультанта и педагога одновременно.

Экспертная система – программа, которая предназначена для того, чтобы моделировать человеческий интеллект, опыт, процесс познания.
С экспертной системой, основанной на рецензирующем подходе, пользователь предоставляет больший объем данных, а также собственный вариант решения или план действий.
Система оценивает план пользователя и обеспечивает критический анализ.
Критический анализ включает альтернативы, объяснения, оправдания, предупреждения и дополнительную информацию для рассмотрения. 
Рецензирующая экспертная система реализует два типа способностей:
Система может функционировать подобно обычной экспертной системе
Система может анализировать любой из возможных планов, предложенных пользователем, в контексте сценария возможных действий, и производить практический критический анализ.
Система может функционировать подобно обычной экспертной системе
Система может анализировать любой из возможных планов, предложенных пользователем, в контексте сценария возможных действий, и производить практический критический анализ.
1. пользователь вводит информацию относительно текущего действия и представляет свой операционный план или набор действий.
2. производится анализ введенного
3. пользователь получает требуемый результат.
4. если пользователь задал план действий как неизвестный, рецензирующая экспертная система будет функционировать как обычная экспертная система и выдаст план рекомендуемый экспертом. 
Все экспертные системы выполняют различные функции, но они преследуют одну единственную цель – сравнить данную задачу с имеющейся информацией в базе данных и выполнить ту функцию, которую выполняет данная экспертная система.
Что такое экспертно – обучающая система?
Какие 3 аспекта выделяют в тестировании экспертных систем?
-
Экспертные системы
являются одним из основных приложений
искусственного интеллекта. Искусственный
интеллект – это один из разделов
информатики, в котором рассматриваются
задачи аппаратного и программного
моделирования тех видов человеческой
деятельности, которые считаются
интеллектуальными.
Результаты
исследований по искусственному интеллекту
используются в интеллектуальных
системах, которые способны решать
творческие задачи, принадлежащие
конкретной предметной области, знания
о которой хранятся в памяти (базе знаний)
системы. Системы искусственного
интеллекта ориентированы на решение
большого класса задач, к которым относятся
так называемые частично структурированные
или неструктурированные задачи (слабо
формализуемые или неформализуемые
задачи).
Информационные
системы, используемые для решения
частично структурированных задач,
подразделяются на два вида:
Создающие
управленческие отчеты (выполняющие
обработку данных: поиск, сортировку,
фильтрацию). Принятие решения
осуществляется на основе сведений,
содержащихся в этих отчетах.
Разрабатывающие
возможные альтернативы решения. Принятие
решения сводится к выбору одной из
предложенных альтернатив.
Информационные
системы, разрабатывающие альтернативы
решений, могут быть модельными или
экспертными:
Модельные
информационные системы предоставляют
пользователю модели (математические,
статистические, финансовые и т.д.),
которые помогают обеспечить выработку
и оценку альтернатив решения.
Экспертные
информационные системы обеспечивают
выработку и оценку возможных альтернатив
пользователем за счет создания систем,
основанных на знаниях, полученных от
специалистов - экспертов.
Экспертные системы
- это программы для компьютеров,
аккумулирующие знания специалистов -
экспертов в конкретных предметных
областях, которые предназначены для
получения приемлемых решений в процессе
обработки информации. Экспертные системы
трансформируют опыт экспертов в
какой-либо конкретной отрасли знаний
в форму эвристических правил и
предназначены для консультаций менее
квалифицированных специалистов.
Известно, что
знания существуют в двух видах:
коллективный опыт, личный опыт. Если
предметная область представлена
коллективным опытом (например, высшая
математика), то эта предметная область
не нуждается в экспертных системах.
Если в предметной области большая часть
знаний является личным опытом специалистов
высокого уровня и эти знания являются
слабоструктурированными, то такая
область нуждается в экспертных системах.
Современные экспертные системы нашли
широкое применение во всех сферах
экономики.
База знаний является
ядром экспертной системы. Переход от
данных к знаниям является следствием
развития информационных систем. Для
хранения данных применяются базы данных,
а для хранения знаний – базы знаний. В
базе данных, как правило, хранятся
большие массивы данных с относительно
небольшой стоимостью, а в базах знаний
хранятся небольшие по объему, но дорогие
информационные массивы.
База знаний – это
совокупность знаний, описанных с
использованием выбранной формы их
представления. Наполнение базы знаний
является одной из самых сложных задач,
которая связана с выбором знаний их
формализацией и интерпретацией.
Экспертная система
состоит из:
базы знаний (в
составе рабочей памяти и базы правил),
предназначенной для хранения исходных
и промежуточных фактов в рабочей памяти
(ее еще называют базой данных) и хранения
моделей и правил манипулирования
моделями в базе правил
решателя задач
(интерпретатора), который обеспечивает
реализацию последовательности правил
для решения конкретной задачи на основе
фактов и правил, хранящейся в базах
данных и базах знаний
подсистемы
пояснения, позволяет пользователю
получить ответы на вопрос: «Почему
система приняла такое решение?»
подсистемы
приобретения знаний, предназначенной
как для добавления в базу знаний новых
правил, так и модификации имеющихся
правил.
интерфейса
пользователя, комплекса программ,
реализующих диалог пользователя с
системой на стадии ввода информации,
и получения результатов.
Экспертные системы
отличаются от традиционных систем
обработки данных тем, что в них, как
правило, используется символьный способ
представления, символьный вывод и
эвристический поиск решений. Для решения
слабо формализуемых или неформализуемых
задач более перспективными являются
нейронные сети или нейрокомпьютеры.
Основу нейрокомпьютеров
составляют нейронные сети – иерархические
организованные параллельные соединения
адаптивных элементов – нейронов, которые
обеспечивают взаимодействие с объектами
реального мира так же, как и биологическая
нервная система.
Большие успехи
использования нейросетей достигнуты
при создании самообучающихся экспертных
систем. Сеть настраивают, т.е. обучают,
пропуская через нее все известные
решения и добиваясь получения требуемых
ответов на выходе. Настройка состоит в
подборе параметров нейронов. Часто
используют специализированную программу
обучения, которая занимается обучением
сети. После обучения система готова к
работе.
Если в экспертную
систему ее создатели предварительно
закладывают знания в определенной
форме, то в нейронных сетях неизвестно
даже разработчикам, как формируются
знания в ее структуре в процессе обучении
и самообучении, т.е. сеть представляет
собой «черный ящик».
Нейрокомпьютеры,
как системы искусственного интеллекта,
являются весьма перспективными и могут
бесконечно совершенствоваться в своем
развитии. В настоящее время системы
искусственного интеллекта в форме
экспертных систем и нейронных сетей
находят широкое применение при решении
финансово – экономических проблем.
"
Что такое экспертно – обучающая система?
Какие 3 аспекта выделяют в тестировании экспертных систем?
Экспертные системы являются одним из основных приложений искусственного интеллекта. Искусственный интеллект – это один из разделов информатики, в котором рассматриваются задачи аппаратного и программного моделирования тех видов человеческой деятельности, которые считаются интеллектуальными.
Результаты исследований по искусственному интеллекту используются в интеллектуальных системах, которые способны решать творческие задачи, принадлежащие конкретной предметной области, знания о которой хранятся в памяти (базе знаний) системы. Системы искусственного интеллекта ориентированы на решение большого класса задач, к которым относятся так называемые частично структурированные или неструктурированные задачи (слабо формализуемые или неформализуемые задачи).
Информационные системы, используемые для решения частично структурированных задач, подразделяются на два вида:
Создающие управленческие отчеты (выполняющие обработку данных: поиск, сортировку, фильтрацию). Принятие решения осуществляется на основе сведений, содержащихся в этих отчетах.
Разрабатывающие возможные альтернативы решения. Принятие решения сводится к выбору одной из предложенных альтернатив.
Информационные системы, разрабатывающие альтернативы решений, могут быть модельными или экспертными:
Модельные информационные системы предоставляют пользователю модели (математические, статистические, финансовые и т.д.), которые помогают обеспечить выработку и оценку альтернатив решения.
Экспертные информационные системы обеспечивают выработку и оценку возможных альтернатив пользователем за счет создания систем, основанных на знаниях, полученных от специалистов - экспертов.
Экспертные системы - это программы для компьютеров, аккумулирующие знания специалистов - экспертов в конкретных предметных областях, которые предназначены для получения приемлемых решений в процессе обработки информации. Экспертные системы трансформируют опыт экспертов в какой-либо конкретной отрасли знаний в форму эвристических правил и предназначены для консультаций менее квалифицированных специалистов.
Известно, что знания существуют в двух видах: коллективный опыт, личный опыт. Если предметная область представлена коллективным опытом (например, высшая математика), то эта предметная область не нуждается в экспертных системах. Если в предметной области большая часть знаний является личным опытом специалистов высокого уровня и эти знания являются слабоструктурированными, то такая область нуждается в экспертных системах. Современные экспертные системы нашли широкое применение во всех сферах экономики.
База знаний является ядром экспертной системы. Переход от данных к знаниям является следствием развития информационных систем. Для хранения данных применяются базы данных, а для хранения знаний – базы знаний. В базе данных, как правило, хранятся большие массивы данных с относительно небольшой стоимостью, а в базах знаний хранятся небольшие по объему, но дорогие информационные массивы.
База знаний – это совокупность знаний, описанных с использованием выбранной формы их представления. Наполнение базы знаний является одной из самых сложных задач, которая связана с выбором знаний их формализацией и интерпретацией.
Экспертная система состоит из:
базы знаний (в составе рабочей памяти и базы правил), предназначенной для хранения исходных и промежуточных фактов в рабочей памяти (ее еще называют базой данных) и хранения моделей и правил манипулирования моделями в базе правил
решателя задач (интерпретатора), который обеспечивает реализацию последовательности правил для решения конкретной задачи на основе фактов и правил, хранящейся в базах данных и базах знаний
подсистемы пояснения, позволяет пользователю получить ответы на вопрос: «Почему система приняла такое решение?»
подсистемы приобретения знаний, предназначенной как для добавления в базу знаний новых правил, так и модификации имеющихся правил.
интерфейса пользователя, комплекса программ, реализующих диалог пользователя с системой на стадии ввода информации, и получения результатов.
Экспертные системы отличаются от традиционных систем обработки данных тем, что в них, как правило, используется символьный способ представления, символьный вывод и эвристический поиск решений. Для решения слабо формализуемых или неформализуемых задач более перспективными являются нейронные сети или нейрокомпьютеры.
Основу нейрокомпьютеров составляют нейронные сети – иерархические организованные параллельные соединения адаптивных элементов – нейронов, которые обеспечивают взаимодействие с объектами реального мира так же, как и биологическая нервная система.
Большие успехи использования нейросетей достигнуты при создании самообучающихся экспертных систем. Сеть настраивают, т.е. обучают, пропуская через нее все известные решения и добиваясь получения требуемых ответов на выходе. Настройка состоит в подборе параметров нейронов. Часто используют специализированную программу обучения, которая занимается обучением сети. После обучения система готова к работе.
Если в экспертную систему ее создатели предварительно закладывают знания в определенной форме, то в нейронных сетях неизвестно даже разработчикам, как формируются знания в ее структуре в процессе обучении и самообучении, т.е. сеть представляет собой «черный ящик».
Нейрокомпьютеры, как системы искусственного интеллекта, являются весьма перспективными и могут бесконечно совершенствоваться в своем развитии. В настоящее время системы искусственного интеллекта в форме экспертных систем и нейронных сетей находят широкое применение при решении финансово – экономических проблем.
| " |







