Т12 Проектирование и программная реализация экспертных систем Гпе^ьных ЭВМ: Пер. с англ./Предисл. Г.С. Осипова. .- М.: Финансы и статистика, 1990. - 320 с.: ил.
ISBN 5-279-00255-0.
В книге доступно наложены основные методы и приемы программирования экспертных систем. Технология программирования экспертных систем описана с примежуем языка Форт, Стандарт Форт-83 имеется на --^""-.Ги^шГе ДВК-2М ЕС 1840, "Электроника-85". Большой интерес представляют приведенные в книге тексты Форт-программ, реализующих процедуры обработки списков и
экспертиз сие™. профессиональных программистов, преподавателей и студентов вузов,
ПРЕДИСЛОВИЕ К РУССКОМУ ИЗДАНИЮ
Сегодня всем, кто работает в области информатики или инте* ресуется этой новой областью науки, известен термин "экспертные системы". Экспертными системами ОС) называют компьютерные программы, способные накапливать знания, которые содержатся в различных источниках, и моделировать процесс экспертизы, т.е. решение специалистами той или иной области неформализуемых задач на основе своего профессионального опыта.
Книга американских авторов К.Таунсенда и Д.Фохта представляет собой введение в круг основных идей искусственного интеллекта (ИИ) и методов программной реализации элементов ЭС на ЭВМ. Большинство рассмотренных в книге методов иллюстрируются текстами программ, написанных на Форте - оригинальном языке, созданном специально для персональных компьютеров.
Путь от исследовательских проектов нескольких научных центров США до признания специалистами по информатике и пользователями в качестве одной из ведущих информационных технологий экспертные системы "прошли" значительно быстрее, чем их предшественники - информационные системы и базы данных. Причинами такого уникального успеха являются, во-первых, многообразие сфер приложений, включающее такие далекие друг от друга области, как юриспруденция и производство космической техники, сельское хозяйство и создание систем противоракетной обороны, а во-вторых, возможность использования экспертных систем непрофессионалами в качестве инструмента в своей повседневной работе.
С появлением экспертных систем искусственный интеллект (ИИ), одну из ветвей которого они составляют, перестал считаться чисто теоретической научной дисциплиной и стал рассматриваться как стратегически важное направление исследований. Идеи и результаты исследований в области ИИ положили за рубежом начало целой отрасли электронной промышленности. Если прикладная задача может быть решена на основе знаний экспертов и эти знания можно определенным способом выявить и представить на некотором формальном языке, то применение ЭС оказывается весьма эф-
»
Предисловие к русскому изданию ...... .....,<.,..............,..'
Предисловие.................................................__............ ь
ЧАСТЬ 1. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМ?.»'. ; "П'ТЧ'-.< ! ОСНОВАННЫЕ НА ЗНАНИЕ4 г
1. Введение в искусственный интеллект...................... i<
Что такое мышление?............................................. ... . ... .... 1!
Процесс мышления..................................................;'
Организация хранения информации и ч... >,.>»• !.-- /мм-..;
Мир искусственного интеллекта............................... . '•.,
Представление знаний * Решение задач * Экспертною i,ni !имы *
Средства общения с ЭВМ на естественном язык»/. * Обучение *
Когнитивное моделирование * Обработка визуальной информации и робототехник;!
Современный уровень развития экспергнь-л гг.--........м.....
Упражнения........................................................ ......
2. Системы, основанные на знаниях..,.,................... , . 3
Что такое система, основанная на знампип" ............ ..... ,.,'S
Отличительные особенности...................................................3
Области применения..................................................................3
Медицинская диагностика * Прогнозирование * i (ла.-иго'П.нн1 *
Интерпретация * Контроль и управление * Диагностика
неисправностей в механических и электрических устройствах *
Обучение
Критерии использования................................................... .... ...4
Ограничения........................................................................... 4
Преимущества.............................................................................4
Возможности реализации на персональных компьютерах--- 4
Эвристические и алгоритмические методы решснлс- задач . . ..4
Символьная и числовая обработка данных.................................4
Рассуждения с расширяющимся и уменьшающимся множеством заключений......................................................5
Выводы......................................................................................5
с
3. Структура систем, основанных на знаниях.............52
Продукционные системы...........................-••••.............................-^
Память для хранения правил (база правил) * Рабочая память (база данных) * Механизм вывода (интерпретатор правил) * Подсистема приобретения знаний * Средства общения на естественном языке * Подсистема объяснения
Стратегии управления выводом..................................................65
Прямой и обратный вывод * По»,;•лшениг эффективности попгка
Коммерческие продукционные системы..........................•..........68
Инструментальные средства.......................................................69
Языки программирования систем.
основаниях на згам:!-.-................ .......... • ••• • • *
Продукционная система - средстве! г.; о дет яро на ни*
процессов мышленяя человека...................................................' 3
Упражнения..............................................................................................
4. Представление знаний.........................•.....................7^
Игра "Отгадай животное"..........................................................75
Представление знаний в виде правил........................................7о
фреймы........................................................................................81
Представление знаний в виде семантической сети....................so
Представление знаний средствами логики первого порядка.....87
Основные понятия логики предикатов * Исчисление
предикатов с кванторами (логика предикатов) Синтаксис языка логики предикатов , „ по
Системы, использующие принцип доски объявлений................92
Формирование базы знаний по примерам..................................92
Построение демонстрационной базы знаний..............................93
Упражнения......................................................................................................
5. Инженерия знаний.................................•••—•..........••••
Описание предметной области....................................................''
Определение характера решаемых задач * Выявление объектов предметной области * Установление взаимосвязей между объектами * Формализация знаний * Выявление специфических особенностей предметной области * Выбор модели представления знаний * Структурная иерархия * Причинно-следственная иерархия, или модель поведения системы * Функциональная иерархия * Глубинные и поверхностные знания * Сопоставление методов представления и реализации знаний _
Приобретение знаний.......................................•......................• |у|
Упражнения.....................................................•................•..............................
317
ЧАСТЬ 2. ПОСТРОЕНИЕ СИСТЕМ,
ОСНОВАННЫХ НА ЗНАНИЯХ.............112
6. Язык Форт - мощное средство построения экспертных систем.........................................................ИЗ
Слова и словарь языка Форт....................................................114
Передача данных через стек.....................................................116
Иерархическая декомпозиция и разбиение на модули............117
Выполнение арифметических операций...................................119
Манипулирование элементами стека.......................................123
Доступ к данным.......................................................................125
Флаги, логические операторы и сравнение чисел....................126
Управляющие конструкции......................................................128
Стек возвратов..........................................................................135
Обработка строк........................................................................136
Потоки текстов..........................................................................137
Структура слов Форта..............................................................138
Управление словарем................................................................141
Виртуальная Форт-машина.......................................................141
Определяющие и компилирующие слова.................................144
Слова для управления внешней памятью................................152
Упражнения................,................................................................................... 153
7. Обработка списков.....................................................154
Для чего нужно эмулировать Лисп?—....................................155
Статическое и динамическое управление памятью..............156
Что такое список?.....................................................................157
Простейшие операции над списками........................................159
Идентификатор и указатель списка.........................................161
Вывод списков на печать..........................................................164
Ввод списков..............................................................................164
Типы данных при работе со списками.....................................167
Что такое НУЛЬ?......................................................................168
Списки свойств..........................................................................168
Ассоциативные списки..............................................................170
Функции РАВНО и РАВ...........................................................171
Операции преобразования списков...........................................172
Другие функции работы со списками.......................................173
Упражнения....................................................................................................176
8. Методы программирования.......................................178
Рекурсия....................................................................................178
Сборка мусора.....................................................,.....................188
Реализация функций преобразования списков........................190
Функции непосредственного преобразования списков
и учет ссылок............................................................................192;
Упражнения....................................................................................................194
9. Пролог - язык разработки систем, основанных на знаниях........................................................................194
Логическое программирование на Прологе..............................194
Интерпретатор Пролога............................................................199
Реализация поиска....................................................................203
Деревья вывода.........................................................................211
Поиск в ширину и эвристический поиск..................................212
Унификация..............................................................................213
Упражнения....................................................................................................223
10. Дополнительные возможности................................225
Встроенные предикаты Пролога..............................................225
Процедурное дополнение и вызов по образцу........................226
Немонотонные рассуждения....................................................227
Объектно-ориентированное программирование......................229
Метарассуждения: управление выводом.................................233
Неопределенность и достоверность.........................................235
Контекстные словари Форта....................................................237
Параллельные вычисления......................................................241
Упражнения...................................................................................................243
11. Обучение и распознавание образов.......................244
Обучение..................................................................................244
Распознавание образов....................................................-........247
Свойства гиперплоскости * Классификаторы, построенные по критерию минимального расстояния
Алгоритмы классификации образов........................................261
Упражнения...................................................................................................271
Приложение А. Исходные тексты программ.................272
Приложение Б. Подпрограммы диагностики.................287
Приложение В. Словарь Форта.....................................293
Приложение Г. Инструментальные средства
построения экспертных систем......................................299
Приложение Д. Экспертные системы............................304
Глоссарий........................................................................307
Литература.......................................................................314
Цена: 150руб.
