История создания и развития автоматизированных информационных систем

Медицинская диагностика

Диагностические системы  используются для установления связи между нарушениями деятельности организма и их возможными причинами. Наиболее известна диагностическая система MYCIN, которая предназначена для диагностики и наблюдения за состоянием больного при менингите и бактериальных инфекциях. Ее первая версия была разработана в Стенфордском университете в середине 70-х годов. В настоящее время эта система ставит диагноз на уровне врача-специалиста. Она имеет расширенную базу знаний, благодаря чему может применяться и в других областях медицины.

Прогнозирование

Прогнозирующие системы  предсказывают возможные результаты или события на основе данных о  текущем состоянии объекта. Программная  система "Завоевание Уолл-стрита" может проанализировать конъюнктуру  рынка и с помощью статистических методов алгоритмов разработать для вас план капиталовложений на перспективу. Она не относится к числу систем, основанных на знаниях, поскольку использует процедуры и алгоритмы традиционного программирования. Хотя пока еще отсутствуют ЭС, которые способны за счет своей информации о конъюнктуре рынка помочь вам увеличить капитал, прогнозирующие системы уже сегодня могут предсказывать погоду, урожайность и поток пассажиров. Даже на персональном компьютере, установив простую систему, основанную на знаниях, вы можете получить местный прогноз погоды.

Планирование

Планирующие системы  предназначены для достижения конкретных целей при решении задач с  большим числом переменных. Дамасская  фирма Informat впервые в торговой практике предоставляет в распоряжении покупателей 13 рабочих станций, установленных в холле своего офиса, на которых проводятся бесплатные 15-минутные консультации с целью помочь покупателям выбрать компьютер, в наибольшей степени отвечающий их потребностям и бюджету. Кроме того, компания Boeing применяет ЭС для проектирования космических станций, а также для выявления причин отказов самолетных двигателей и ремонта вертолетов. Экспертная система XCON, созданная фирмой DEC, служит для определения или изменения конфигурации компьютерных систем типа VAX и в соответствии с требованиями покупателя. Фирма DEC разрабатывает более мощную систему XSEL, включающую базу знаний системы XCON, с целью оказания помощи покупателям при выборе вычислительных систем с нужной конфигурацией. В отличие от XCON система XSEL является интерактивной.

Интерпретация

Интерпретирующие системы  обладают способностью получать определенные заключения на основе результатов наблюдения. Система PROSPECTOR, одна из наиболее известных  систем интерпретирующего типа, объединяет знания девяти экспертов. Используя  сочетания девяти методов экспертизы, системе удалось обнаружить залежи руды стоимостью в миллион долларов, причем наличие этих залежей не предполагал ни один из девяти экспертов. Другая интерпретирующая система- HASP/SIAP. Она определяет местоположение и типы судов в тихом океане по данным акустических систем слежения.

Контроль и управление

Системы, основанные на знаниях, могут применятся в качестве интеллектуальных систем контроля и принимать решения, анализируя данные, поступающие от нескольких источников. Такие системы уже работают на атомных электростанциях, управляют воздушным движением и осуществляют медицинский контроль. Они могут быть также полезны при регулировании финансовой деятельности предприятия и оказывать помощь при выработке решений в критических ситуациях.

Диагностика неисправностей в механических и электрических устройствах

В этой сфере системы, основанные на знаниях, незаменимы как  при ремонте механических и электрических  машин (автомобилей, дизельных локомотивов  и т.д.), так и при устранении неисправностей и ошибок в аппаратном и программном обеспечении компьютеров.

Обучение. Системы, основанные на знаниях, могут входить составной частью в компьютерные системы обучения. Система получает информацию о деятельности некоторого объекта (например, студента) и анализирует его поведение. База знаний изменяется в соответствии с поведением объекта. Примером этого обучения может служить компьютерная игра, сложность которой увеличивается по мере возрастания степени квалификации играющего.

Большинство ЭС включают знания, по содержанию которых их можно отнести одновременно к нескольким типам. Например, обучающая система может также обладать знаниями, позволяющими выполнять диагностику и планирование. Она определяет способности обучаемого по основным направлениям курса, а затем с учетом полученных данных составляет учебный план. Управляющая система может применяться для целей контроля, диагностики, прогнозирования и планирования. Система, обеспечивающая сохранность жилища, может следить за окружающей обстановкой, распознавать происходящие события (например, открылось окно), выдавать прогноз (вор-взломщик намеревается проникнуть в дом) и составлять план действий (вызвать полицию).

Преимущества ЭС перед человеком-экспертом

Системы, основанные на знаниях, имеют определенные преимущества перед человеком-экспертом.

1. У них нет предубеждений.
2. Они не делают поспешных выводов.
3. Эти системы работают систематизировано, рассматривая все детали, часто выбирая наилучшую альтернативу из всех возможных.
4. База знаний может быть очень и очень большой. Будучи введены в машину один раз, знания сохраняются навсегда. Человек же имеет ограниченную базу знаний, и если данные долгое время не используются, то они забываются и навсегда теряются.
5. Системы, основанные на знаниях, устойчивы к "помехам". Эксперт пользуется побочными знаниями и легко поддается влиянию внешних факторов, которые непосредственно не связаны с решаемой задачей. ЭС, не обремененные знаниями из других областей, по своей природе менее подвержены "шумам". Со временем системы, основанные на знаниях, могут рассматриваться пользователями как разновидность тиражирования - новый способ записи и распространения знаний. Подобно другим видам компьютерных программ они не могут заменить человека в решении задач, а скорее напоминают орудия труда, которые дают ему возможность решат задачи быстрее и эффективнее.
6. Эти системы не заменяют специалиста, а являются инструментом в его руках.

Выводы по теме

1. Под искусственным интеллектом обычно понимают способности компьютерных систем к таким действиям, которые назывались бы интеллектуальными, если бы исходили от человека.
2. Под корпоративной информационной системой (КИС или EIS - Enterprise Information System) понимают информационную систему масштаба предприятия.
3. ИСУП охватывают слой, осуществляющий оперативный учет
4. ЭС - это набор программ, выполняющий функции эксперта при решении задач из некоторой предметной области.
5. Основными компонентами информационной технологии, используемой в экспертной системе, являются: интерфейс пользователя, база знаний, интерпретатор, модуль создания системы.

Вопросы для самоконтроля

1. Из каких подсистем состоит функциональная структура интегрированной АИС современной промышленной корпорации?
2. Для чего предназначена автоматизированная система управления предприятием (АИСУП) и какие функциональные подсистемы она включает?
3. Какова роль эксперта в создании экспертной системы?
4. Опишите кратко технологию построения экспертных систем.
5. Дайте краткую характеристику понятия "эксперт".
6. Раскройте понятие "искусственный интеллект".
7. Перечислите классические задачи и методы искусственного интеллекта.
8. Назовите первую широко известную программу в области искусственного интеллекта, ее авторов и задачи, которые она решала.
9. Перечислите характерные свойства экспертных систем.
10. Кто может быть пользователем экспертных систем? Приведите примеры.

 

 

12.01.2009 16:10

Тема 4.1. Основные стадии создания АИС

Структурная схема терминов

Целью создания любой АИС является повышение эффективности производственно-хозяйственной деятельности предприятия за счет улучшения использования имеющихся ресурсов, оперативного управления и своевременного реагирования на изменяющиеся внутренние и внешние условия.

Прежде всего, определяются основные задачи, которые должна выполнять  новая система, и параметры, по которым  следует оценивать эффективность  ее работы. Определяются требования к  системе обработки данных, определяются сферы активности, входные и выходные потоки для каждой сферы. Далее начинается количественная оценка характеристик процесса обработки информации, объем потоков, периодичность, частота обращений к массивам, объем массивов, объемы пополнения. Определяются допустимые диапазоны параметров (стоимость, быстродействие, помехоустойчивость, надежность, гибкость, и т.д.). Затем - собственно проектирование, включающее выбор технических и программных средств.

Этапы разработки и внедрения АИС:

1. Обследование предприятия (может проводиться два раза, первый раз по укороченной программе с целью ознакомления с объектом и выработкой концептуального (чернового) проекта АИС; второй - полное обследование производства после заключения договора и подписания технического задания (ТЗ может быть заменено специфицированным описанием будущей компьютерной системы).
2. Обработка полученной информации (согласно определенных методик или без оных) и составление функциональных, информационных и материальных потоков (схем).
3. Формирование ТЗ на систему, включает в себя описание входных и выходных форм, действующих в системе документов, краткий или полный перечень задач, перечень технических средств с техническими требованиями к ним, расчет экономической эффективности (заказчик может не потребовать расчет).
4. Составление концептуального проекта, в который помимо всего прочего отражает общая схема создаваемой системы, основные цели, которые должны быть достигнуты при реализации этой системы, перечень подсистем задач АРМа, основные связи между ними, структуры БД и БЗ; формирование графика работ по реализации или проекта системы.
5. Составление полного экономического обоснования.
6. Реализация системы.

 

Примечание

Этапы 4 и 5 частично могут  входить в ТЗ. Этап 6 может быть разбит на:

1. Этап проектирования и макетирования системы.
2. Внедрения и модернизация системы.
3. Этап эксплуатации.

Комментарии к этапам

Первый этап на средних  и крупных предприятиях может  продолжаться 4 года. В среднем длительность была от 6 месяцев до 1 года и зависит  от состава и количества бригады, делающей эту работу. Причем персонал должен быть квалифицирован. Необходимо помнить, что при составлении и обработки такой информации придется постоянно отслеживать текущий состав предприятия на всем протяжении работ по созданию системы.

Второй и третий, как  правило, в какой-то мере доводятся до конца, и в дальнейшем полученный материал используется.

Четвертый этап если создается  крупная система для крупного предприятия, то результаты последних 10 - 12 лет говорят о том, что  данная работа до конца никогда не доводится. До начала перестройки некоторым крупным институтам удавалось это делать. Такой результат обусловлен такими причинами:

• очень большим и сложным объемам работы, требующей большого количества хорошо подготовленного персонала и длительного времени;
• очень высокая скорость изменения и технологий и ПО;
• длительный срок обработки крупных систем должен учитывать все протекающие изменения на предприятии на этом длинном отрезке времени, т.е. происходит постоянная модернизация уже сделанных работ и до перестройки, время создания таких систем было примерно равно 4 - 5 лет.

Практика нынешних лет  показывает, что длительность не должна превышать двух лет, иначе проектирование систем морально и физически устаревает, не доходя до логического окончания.

Пятый этап экономическое обоснование не представляет особых трудностей. Срок реализации 2-4 недели. Пока нет простой и популярной технологии расчета экономической эффективности.

Шестой этап очень  объемный и может составить 75-85% всего  объема работ и, как правило, это  связанно с модернизацией, которая вызвана ошибками в проектировании, неправильной оценкой предстоящих работ, текущими изменениями на предприятии. Длительность: 2-4,5 года для крупной системы.

Возможность сократить  сроки проектирования и внедрения  дают следующие подходы:

• проектирование системы оп черновому варианту (как макет) и сразу внедряется.
• использование прототипа (готовой системы), которая в дальнейшем модернизируется.
• автоматизация проектных работ.

Для небольших предприятий  и организаций срок создания может  быть 0,5-2 года.

Современные средства (технологические, аппаратные, программные, информационные технологии) непрерывно меняются и  позволяют ряд этапов реализовывать  параллельно.

Технология проведения проектных и внедренческих работ

Можно выбрать следующие  пути:

• создать АИС силами самой организации;
• заключить договор со сторонней организацией на комплексную разработку АИС;
• купить готовые программные продукты.

У каждого варианта есть свои недостатки. Готовый программный  продукт может быть приобретен с  исходными текстами программ, но в этом случае очень высокая цена. Без исподников через некоторое время или отказаться от работы с ним, либо заключается договор с разработчиками. К тому же необходимо длительное время на самостоятельное изучение продукта, а это требует квалифицированных специалистов, а также требуется внутреннее изменение структуры объекта и адаптация к программному продукту.

Заключение договоров  очень любят руководители. На первый взгляд очень удобно: вы получите все  под ключ и только подписываете акт. Люди, которые будут на начальном этапе, как правило, не знают объект и его специфику, на изучение требуется время, а срок выполнения договора ограничен, и они должны получать деньги. Естественно в начале разработки возможен большой процент проектирования ошибок и некоторые "мелочи", упущенные на начальном этапе проектирования в дальнейшем могут потребовать существенных переделок уже сделанного. Договор обычно охватывает только ядро системы и пользователю, потом придется развивать (переделывать) сделанную другими систему.