Разработка экспертной системы «Выбор спортивного инвентаря»

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ…………………………………………………………………………...3

1. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ………………………………………………………4

1.1 Назначение экспертных систем…………………………………………………4

1.2 Особенности экспертных систем………………………………………………..5

1.3 Классификация экспертных систем……………………………………………..7

2. СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ……………………………………………………………8

2.1 Язык логического программирования  Пролог…………………………………8

2.2 Общие сведения о BorlandC++ Builder………………………………………….9

3. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНОЙ  СИСТЕМЫ «Выбор спортивного инвентаря»………………………………………………………………………12

3.1 Выбор метода реализации  экспертной системы……………………………...12

3.2 Построение экспертной  системы: описание логической  части программы...13

3.3 Интерфейс экспертной  системы: Windows – приложение…………………...14

ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………..17

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ……………………………………18

ПРИЛОЖЕНИЕ……………………………………………………………………..19

 

ВВЕДЕНИЕ

экспертная 

Целью данной курсовой работы является разработка экспертной системы  «Выбор спортивного инвентаря».

Сегодня практикуется использование  экспертных систем. Экспертная система не говорит что лучше, она предоставляет те варианты, критерии которых устраивают пользователя в большей мере. Главным достоинством  экспертных систем является возможность накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличие от человека к любой информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество проводимой экспертизы.

Экспертная система  по выбору спортивного инвентаря, поможет  выбрать вам лучший вариант, предоставляя вам основные характеристики, такие  как тип спорта и его потребности, запоминая и анализируя ваш выбор. Но все это возможно только благодаря наличию базы знаний в экспертной системе.

В первой главе данной курсовой работы рассматриваются экспертные системы, а именно:

· их назначение и общие принципы построения;

· механизмы действия и принципы функционирования;

· классификация экспертных систем.

Во второй главе курсовой работы рассматриваются среды разработки, в которых создаются экспертные системы: BorlandC++ Builder 6.0 и AMZI! Prolog, основные их функции, синтаксис, а так же преимущества и недостатки.

В третьей главе ведется  непосредственное описание процесса разработки экспертной системы «Выбор спортивного  инвентаря», иллюстрированное комментариями  и скриншотам различных аспектов данной экспертной системы.

В конце курсовой работы располагается приложение, содержащее в себе исходные коды программной  оболочки экспертной системы и базы знаний.

 

1. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ

 

Экспе́ртная систе́ма (ЭС, expert system) - компьютерная программа, способная частично заменить специалиста-эксперта в разрешении проблемной ситуации. Современные ЭС начали разрабатываться исследователями искусственного интеллекта в 1970-х годах, а в 1980-х получили коммерческое подкрепление. Предтечи экспертных систем были предложены в 1832 году С. Н. Корсаковым, создавшим механические устройства, так называемые «интеллектуальные машины», позволявшие находить решения по заданным условиям, например, определять наиболее подходящие лекарства по наблюдаемым у пациента симптомам заболевания.

1.1 Назначение экспертных систем

 

В информатике экспертные системы рассматриваются совместно  с базами знаний как модели поведения  экспертов в определенной области  знаний с использованием процедур логического  вывода и принятия решений, а базы знаний - как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности.

Похожие действия выполняет  такой программный инструмент как  Мастер (Wizard). Мастера применяются  как в системных программах так  и в прикладных для упрощения  интерактивного общения с пользователем (например, при установке ПО). Главное отличие мастеров от ЭС - отсутствие базы знаний - все действия жестко запрограммированы. Это просто набор форм для заполнения пользователем.

Другие подобные программы - поисковые или справочные (энциклопедические) системы. По запросу пользователя они предоставляют наиболее подходящие (релевантные) разделы базы статей (представления об объектах областей знаний, их виртуальную модель).

Программные средства (ПС), базирующиеся на технологии экспертных систем, или инженерии знаний (в дальнейшем будем использовать их как синонимы), получили значительное распространение в мире. Важность экспертных систем состоит в следующем:

· технология экспертных систем существенно расширяет круг практически значимых задач, решаемых на компьютерах, решение которых приносит значительный экономический эффект;

· технология ЭС является важнейшим средством в решении глобальных проблем традиционного программирования: длительность и, следовательно, высокая стоимость разработки сложных приложений;

· высокая стоимость сопровождения сложных систем, которая часто в несколько раз превосходит стоимость их разработки; низкий уровень повторной используемости программ и т.п.;

· объединение технологии ЭС с технологией традиционного программирования добавляет новые качества к программным продуктам за счет: обеспечения динамичной модификации приложений пользователем, а не программистом; большей "прозрачности" приложения (например, знания хранятся на ограниченном ЕЯ, что не требует комментариев к знаниям, упрощает обучение и сопровождение); лучшей графики; интерфейса и взаимодействия.

1.2 Особенности  экспертных систем

 

Особенности экспертных систем:

• компетентность - в  конкретной предметной области экспертная система должна достигать того же уровня, что и специалисты-люди; при этом она должна пользоваться теми же эвристическими приемами, также глубоко и широко отражать предметную область;

• символьные рассуждения - знания, на которых основана экспертная система, представляют в символьном виде понятия реального мира, рассуждения также происходят в виде преобразовании символьных наборов;

• глубина - экспертиза должна решать серьезные, нетривиальные задачи, отличающиеся сложностью знаний, которые  экспертная система использует, или  обилием информации; это не позволяет использовать полный перебор вариантов как метод решения задачи и заставляет прибегать к эвристическим, творческим, неформальным методам;

• самосознание - экспертная система должна включать в себя механизм объяснения того, каким образом она приходит к решению задачи.

Экспертные системы  создаются для решения разного  рода проблем, но они имеют схожую структуру (рис. 1.1.); основные типы их деятельности можно сгруппировать в категории, приведенные в табл. 1.1.

 

Рис. 1.1. Схема обобщенной экспертной системы

 

Экспертные системы, выполняющие  интерпретацию, как правило, используют информацию от датчиков для описания ситуации. Например, это может быть интерпретация показаний измерительных  приборов на химическом заводе для  определения состояния процесса. Интерпретирующие системы имеют дело не с четкими символьными представлениями проблемной ситуации, а непосредственно с реальными данными. Они сталкиваются с затруднениями, которых нет у систем других типов, потому что им приходится обрабатывать информацию “зашумленную”, недостаточную, неполную, ненадежную или ошибочную. Им необходимы специальные методы регистрации характеристик непрерывных потоков данных, сигналов или изображений и методы их символьного представления.

 

Таблица 1.1.

Типичные категории способов применения экспертных систем

Категория	Решаемая проблема
Интерпретация	Описание ситуации по информации, поступающей от датчиков
Прогноз	Определение вероятных  последствий заданных ситуаций
Диагностика	Выявление причин неправильного  функционирования системы по наблюдениям
Проектирование	Построение конфигурации объектов при заданных ограничениях
Планирование	Определение последовательности действий
Наблюдение	Сравнение результатов  наблюдений с ожидаемыми результатами
Отладка	Составление рецептов исправления неправильного функционирования системы
Ремонт	Выполнение последовательности предписанных исправлений
Обучение	Диагностика и исправление  поведения обучаемого
Управление	Управление поведением системы как целого

1.3 Классификация  экспертных систем

 

Классификация ЭС по решаемой задаче:

· Интерпретация данных

· Диагностирование

· Мониторинг

· Проектирование

· Прогнозирование

· Сводное Планирование

· Обучение

· Управление

· Ремонт

· Отладка

Классификация ЭС по связи  с реальным временем:

· Статические ЭС - это ЭС, решающие задачи в условиях не изменяющихся во времени исходных данных и знаний.

· Квазидинамические ЭС

· Динамические ЭС - это ЭС, решающие задачи в условиях изменяющихся во времени исходных данных и знаний.

 

2. СРЕДЫ РАЗРАБОТКИ

 

Интегрированная среда  разработки, ИСР (англ. IDE, Integrated development environment или integrated debugging environment) - система  программных средств, используемая программистами для разработки программного обеспечения (ПО).

Обычно среда разработки включает в себя:

· текстовый редактор

· компилятор и/или интерпретатор

· средства автоматизации сборки

· отладчик.

2.1 Язык логического  программирования Пролог

 

Пролог (фр. Program mationen Logique) - язык и система логического программирования, основанные на языке предикатов математической логики дизъюнктов Хорна, представляющей собой подмножество логики предикатов первого порядка.

Основными понятиями  в языке Пролог являются факты, правила  логического вывода и запросы, позволяющие  описывать базы знаний, процедуры логического вывода и принятия решений.

Факты в языке Пролог описываются логическими предикатами  с конкретными значениями. Правила  в Прологе записываются в форме  правил логического вывода с логическими  заключениями и списком логических условий.

Особую роль в интерпретаторе Пролога играют конкретные запросы к базам знаний, на которые система логического программирования генерирует ответы «истина» и «ложь». Для обобщённых запросов с переменными в качестве аргументов созданная система Пролог выводит конкретные данные в подтверждение истинности обобщённых сведений и правил вывода.

Факты в базах знаний на языке  Пролог представляют конкретные сведения (знания). Обобщённые сведения и знания в языке Пролог задаются правилами  логического вывода (определениями) и наборами таких правил вывода (определений) над конкретными фактами и обобщёнными сведениями.

Начало истории языка относится  к 1970-м годам. Будучи декларативным  языком программирования, Пролог воспринимает в качестве программы некоторое  описание задачи или баз знаний и сам производит логический вывод, а также поиск решения задач, пользуясь механизмом поиска с возвратом и унификацией.

2.2 Общие сведения  о BorlandC++ Builder

 

++ Builder- программный продукт,  инструмент быстрой разработки  приложений (RAD), интегрированная среда программирования (IDE), система, используемая программистами для разработки программного обеспечения на языке C++.++ Builder объединяет в себе комплекс объектных библиотек (STL, VCL, CLX, MFC и др.), компилятор, отладчик, редактор кода и многие другие компоненты. Цикл разработки аналогичен Delphi. Большинство компонентов, разработанных в Delphi, можно использовать и в C++ Builder без модификации, но обратное утверждение не верно.++ Builder содержит инструменты, которые при помощи drag-and-drop действительно делают разработку визуальной, упрощает программирование благодаря встроенному WYSIWYG - редактору интерфейса и пр.

Формы являются основой приложений C++ Builder. Создание пользовательского  интерфейса приложения заключается  в добавлении в окно формы элементов объектов C++ Builder, называемых компонентами.

Компоненты C++ Builder располагаются на палитре компонентов, выполненной  в виде многостраничного блокнота. Важная особенность C++ Builder состоит  в том, что он позволяет создавать  собственные компоненты и настраивать палитру компонентов, а также создавать различные версии палитры компонентов для разных проектов.