Artificial-intelligence-expert-systems
人工知能-エキスパートシステム
エキスパートシステム（ES）は、AIの主要な研究領域の1つです。 スタンフォード大学のコンピューター科学部の研究者によって紹介されています。
エキスパートシステムとは何ですか？
エキスパートシステムは、特別な人間の知性と専門知識のレベルで、特定のドメインの複雑な問題を解決するために開発されたコンピューターアプリケーションです。
エキスパートシステムの特徴
- ハイパフォーマンス
- わかりやすい
- 信頼性のある
- 応答性が高い
エキスパートシステムの機能
エキスパートシステムは可能です-
- アドバイス
- 意思決定における人間への指導と支援
- デモンストレーション
- ソリューションの導出
- 診断
- 説明する
- 入力の解釈
- 結果の予測
- 結論を正当化する
- 問題の代替オプションを提案する
彼らはできません-
- 人間の意思決定者を代替する
- 人間の能力を所有している
- 不十分な知識ベースのための正確な出力の生成
- 自分の知識を磨く
エキスパートシステムのコンポーネント
ESのコンポーネントが含まれます-
- 知識ベース
- 推論エンジン *ユーザーインターフェース
それらを一つ一つ簡単に見てみましょう-
知識ベース
ドメイン固有の高品質の知識が含まれています。
知性を発揮するには知識が必要です。 ESの成功は、非常に正確で正確な知識の収集に大きく依存します。
知識とは何ですか？
データは事実の集合です。 情報は、タスクドメインに関するデータと事実として整理されます。* データ、情報*、*過去の経験*を組み合わせて知識と呼びます。
ナレッジベースのコンポーネント
ESの知識ベースは、事実知識と発見的知識の両方のストアです。
- 事実知識-それは、タスクドメインの知識技術者や学者によって広く受け入れられている情報です。
- ヒューリスティックな知識-練習、正確な判断、評価能力、推測についてです。
知識表現
これは、知識ベース内の知識を整理および形式化するために使用される方法です。 IF-THEN-ELSEルールの形式です。
知識の獲得
エキスパートシステムの成功は、知識ベースに保存されている情報の品質、完全性、正確性に大きく依存します。
知識ベースは、さまざまな専門家、学者、および*ナレッジエンジニア*からのリーディングによって形成されます。 ナレッジエンジニアは、共感、迅速な学習、ケース分析のスキルを備えた人です。
彼は、記録、インタビュー、職場での観察などにより、主題の専門家から情報を取得します。 次に、干渉マシンで使用されるIF-THEN-ELSEルールの形式で、意味のある方法で情報を分類および整理します。 ナレッジエンジニアは、ESの開発も監視します。
推論エンジン
推論エンジンによる効率的な手順とルールの使用は、正しい完全なソリューションを差し引くために不可欠です。
知識ベースのESの場合、推論エンジンは知識ベースから知識を取得して操作し、特定のソリューションに到達します。
ルールベースのESの場合、それ-
- 以前のルール適用から取得したファクトにルールを繰り返し適用します。
- 必要に応じて、知識ベースに新しい知識を追加します。
- 特定のケースに複数のルールが適用される場合、ルールの競合を解決します。
ソリューションを推奨するには、推論エンジンは次の戦略を使用します-
- フォワードチェーン
- 後方連鎖
フォワードチェーン
「次に何ができるのか？」という質問に答えるのは、エキスパートシステムの戦略です
ここで、推論エンジンは一連の条件と派生に従い、最終的に結果を推測します。 すべての事実とルールを考慮し、ソリューションに結び付ける前にそれらを並べ替えます。
この戦略は、結論、結果、または効果に取り組むために行われます。 たとえば、金利の変化の影響としての株式市場の状況の予測。
後方連鎖
この戦略では、エキスパートシステムが質問への答えを見つけます。「なぜこれが起こったのですか？」*
すでに発生したことに基づいて、推論エンジンは、この結果について過去にどの条件が発生した可能性があるかを見つけようとします。 原因または理由を見つけるために、この戦略に従います。 たとえば、ヒトの血液がんの診断。
ユーザーインターフェース
ユーザーインターフェイスは、ESのユーザーとES自体の間の対話を提供します。 通常、タスクドメインに精通しているユーザーが使用できるように、自然言語処理です。 ESのユーザーは、必ずしも人工知能の専門家である必要はありません。
ESが特定の推奨事項に到達した方法を説明します。 説明は、次の形式で表示される場合があります-
- 画面に表示される自然言語。
- 自然言語の言語ナレーション。
- 画面に表示されるルール番号のリスト。
ユーザーインターフェイスにより、控除の信頼性を簡単に追跡できます。
効率的なESユーザーインターフェイスの要件
- これは、ユーザーが最短時間で目標を達成するのに役立つはずです。
- ユーザーの既存または希望する作業方法で機能するように設計する必要があります。
- その技術は、ユーザーの要件に適応できる必要があります。逆ではありません。
- ユーザー入力を効率的に使用する必要があります。
エキスパートシステムの制限
簡単で完全なソリューションを提供できるテクノロジーはありません。 大規模システムはコストがかかり、開発にかなりの時間とコンピューターリソースを必要とします。 ESには次のような制限があります-
- 技術の限界
- 難しい知識の習得
- ESは維持が難しい
- 高い開発コスト
エキスパートシステムの応用
次の表は、ESを適用できる場所を示しています。
| Application | Description |
|---|---|
| Design Domain | Camera lens design, automobile design. |
| Medical Domain | Diagnosis Systems to deduce cause of disease from observed data, conduction medical operations on humans. |
| Monitoring Systems | Comparing data continuously with observed system or with prescribed behavior such as leakage monitoring in long petroleum pipeline. |
| Process Control Systems | Controlling a physical process based on monitoring. |
| Knowledge Domain | Finding out faults in vehicles, computers. |
| Finance/Commerce | Detection of possible fraud, suspicious transactions, stock market trading, Airline scheduling, cargo scheduling. |
エキスパートシステムテクノロジー
ESテクノロジーにはいくつかのレベルがあります。 エキスパートシステムテクノロジーには以下が含まれます−
- エキスパートシステム開発環境-ES開発環境にはハードウェアとツールが含まれています。 彼らは-
- ワークステーション、ミニコンピューター、メインフレーム。
- * LIS t P * rogramming（LISP）や* PRO grammation en LOG * ique（PROLOG）などの高レベルのシンボリックプログラミング言語。
- 大規模なデータベース。
- ツール-エキスパートシステムの開発に伴う労力とコストを大幅に削減します。
- マルチウィンドウを備えた強力なエディターとデバッグツール。
- ラピッドプロトタイピングを提供します
- モデル、知識表現、推論設計の定義を組み込みます。
- シェル-シェルは知識ベースのないエキスパートシステムに他なりません。 シェルは、開発者に知識獲得、推論エンジン、ユーザーインターフェイス、および説明機能を提供します。 例えば、いくつかのシェルは以下に与えられています-
- エキスパートシステムを作成するための完全に開発されたJava APIを提供するJava Expert System Shell（JESS）。
- Vidwan、1993年にムンバイの国立ソフトウェア技術センターで開発されたシェル。 IF-THENルールの形式でナレッジエンコーディングが可能になります。
エキスパートシステムの開発：一般的な手順
ES開発のプロセスは反復的です。 ESの開発手順には、以下が含まれます-
問題領域を特定する
- 問題は、それを解決するエキスパートシステムに適している必要があります。
- ESプロジェクトのタスクドメインの専門家を見つけます。
- システムの費用対効果を確立します。
システムを設計する
- ESテクノロジーを特定する
- 他のシステムおよびデータベースとの統合の程度を知り、確立します。
- 概念がどのようにドメイン知識を最もよく表すことができるかを理解します。
プロトタイプを開発する
ナレッジベースから：ナレッジエンジニアは次の作業を行います-
- 専門家からドメイン知識を取得します。
- If-THEN-ELSEルールの形式で表します。
プロトタイプのテストと改良
- ナレッジエンジニアは、サンプルケースを使用して、パフォーマンスの欠陥がないかプロトタイプをテストします。
- エンドユーザーはESのプロトタイプをテストします。
ESの開発と完成
- ESとエンドユーザー、データベース、その他の情報システムを含む環境のすべての要素との相互作用をテストし、確認します。
- ESプロジェクトを適切に文書化します。
- ESを使用するようにユーザーをトレーニングします。
システムを維持する
- 定期的なレビューと更新により、ナレッジベースを最新の状態に保ちます。
- システムが進化するにつれて、他の情報システムとの新しいインターフェイスに対応します。
エキスパートシステムの利点
- 可用性-ソフトウェアの大量生産により、簡単に入手できます。
- 低生産コスト-生産コストは合理的です。 これにより、手頃な価格になります。
- スピード-彼らは素晴らしいスピードを提供します。 それらは、個人が投入する作業量を削減します。
- エラー率-エラー率は人為的エラーと比較して低いです。
- リスクの低減-人間にとって危険な環境で働くことができます。
- 安定した応答-彼らは動いたり、緊張したり、疲れたりすることなく着実に動作します。
