Intelligens Rendszerek Elmélete

Átírás

1 Intelligens Rendszerek Elmélete 9 IRE 8/30/1

2 Tudásalapú technikák, szakértői és döntéstámogató rendszerek IRE 8/30/2

3 Tudásalapú rendszerek Olyan számítógépes rendszerek, melyek: Ø az emberi probléma megoldást utánozzák, vagy segítik, Ø nagymennyiségű explicit, vagy implicit tudást tartalmaznak Főbb típusai: Ø szakértői rendszerek (ES) Ø döntéstámogató rendszerek (DSS) IRE 8/30/3

4 A TUDÁS ELVE A feladatmegoldás képessége, (egy számítógépes program erőssége ) attól függ, hogy mennyi és milyen magasan kvalifikált minőségű specifikus tudást képes mozgósítani a feladat megoldása során. Eredmény: - a mesterséges intelligencia kilép a fejlesztői laboratóriumokból - működik a tudás alapú technológia - jól hasznosítható alkalmazások készülnek - tudásalapú rendszerkeretek, shellek épülnek - beindul a szakértői rendszer piac IRE 8/30/4

5 Jeopardy (kockázat) játék eredménye febr. 16 IRE 8/30/5

6 A Wattson működésének megjelenítése processzor mag (6000 PC), 15 TB RAM IRE 8/30/6

7 Tudásalapú rendszerek Tudásalapú rendszer (KBS) = olyan MI program, melyben a tárgyköri ismeretanyag explicit formában (tudásbázisban), a program egyéb komponenseitől elkülönítve van jelen. Szakértői rendszer (Expert System) = olyan tudásalapú rendszer, amely szakértői ismeretek felhasználásával magas szintű teljesítményt nyújt egy szűk, jól definiált problémakör kezelésében IRE 8/30/7

8 Szakértői rendszerek Egy szűk, jól definiált problémakörben segítik a (kevésbé) szakértők probléma-megoldását. A kérdésre van egyértelmű válasz, csak mi nem ismerjük! Tudásbázis Munkamemória Következető gép Speciális felületek Tudásbázist fejlesztő alrendszer Magyarázó alrendszer Felhasználói felület Tudásmérnök év / vagy szakértő Felhasználó IRE 8/30/8

9 A tudásalapú technológia kialakulásának lépcsőfokai Idegrendszeri hálózatok PERCEPTON Rosenblatt, Wiener, McCulloch (alakfelismerés kezdetei, neurofiziológia alapjai) Heurisztikus keresés, GPS (General Problem Solver) tételbizonyítók, sakkprogram Newell, Simon, Turing Feltevés: Gondolkodásunk szimbólum-manipulációként zajlik (összehasonlítás, keresés, módosítás, stb.) Alapelv: A problémamegoldás a lehetséges megoldások terében való Heurisztikákkal támogatott keresés Tudás-reprezentáció Tudásalapú technológia Szakértői rendszerek: DENTRAL (Szerves molekulák meghatározása) MYCIN (A vér fertőzéseinek,.. diagnosztizálása) PROSPECTOR (Molibdén lelőhelyek meghatározása) IRE 8/30/9

10 Szakértői rendszer piaci fejlődési fázisai : az új tudásalapú technológia kutatása n Általános célú, Lisp-alapú nagygépes shellek : az új technológia bizonyítása a piacokon n A közép és kisgépes piac, viszonteladók megjelenése n Shell-háború n Alkalmazási prototípus fejlesztése n A piac telítődése 1989-től: a hagyományos és az új technológia integrálása n Alkalmazás-orientált eszközök megjelenése n Az egyszerű PC-s shellek mellett az objektum orientált eszközökkel épített hibrid shellek súlyának megnövekedése n Integrált alkalmazások és támogató rendszerek kialakulása n Céllá válik a tudásalapú rendszerépítési technológia IRE 8/30/10

11 Az emberi információ-feldolgozás jellemzői w Holisztikus, intuitív, analógiákra épülő információ feldolgozás w A döntések irányelvei, perspektívái és szabályai többnyire azonosíthatóak w Amint a döntéshez szükséges információ mennyisége csökken, egyre inkább növekszik az emberek közötti együttműködés w Az emberek különösen szervezeti keretek között csak ritkán koncentrálnak csupán egy problémára, hanem bár nem szisztematikusan inkább különböző probléma-megoldó helyzetet párhuzamosan kezelnek w Az emberi teljesítmény csökkenhet, ha egymással összefüggő feladatokat kell különböző kidolgozási szinten párhuzamosan kezelni w Az emberek csak erősen korlátozottan képesek logikailag ellentmondásos vagy statisztikai információkat kezelni. IRE 8/30/11

12 Az emberi információ feldolgozás gyakori hibái és tendenciái w Vágy az önigazolásra w A tények és a jelenségek összetévesztése w A megerősítés iránti elfogultság w A személyes tapasztalat túlhangsúlyozása w Konzervativizmus w A visszaemlékezés könnyűsége w A hazárdjátékos tévhite w Utólagos éleslátás w A kontroll illúziója w Az összefüggés illúziója w Sorozat hatás,.. IRE 8/30/12

13 Az emberi szakértői tudás és a szakértői rendszerek összehasonlítása 1. E Emberi szakismeretek M Mesterséges szakismeretek E Múlandó (ha nem használjuk, elfelejtjük, nehéz átadni, oktatással terjeszthető M Állandó tartós halhatatlan M Könnyű átvinni reprodukálni,(oktatni a szakértői rendszer használatát kell) E Nehezen dokumentálható M Könnyen dokumentálható E Nem mindig következetes, gyakran labilis (emóciók!) M Mindig következetes (érzéketlen) E Kreatív, innovatív M Ihlettelen, lélektelen E A körülményekhez alkalmazkodik, tanul, M Csak azt tudja, amit belegépelnek, (nincsenek (még!?) hatékony gépi tanulási mechanizmusok) IRE 8/30/13

14 Az emberi szakértői tudás és a szakértői rendszerek összehasonlítása 2. E Általában ismeri tudásának, képességeinek határait M Nincs tudatában ismeretei korlátainak (hacsak fel nem készítik rá Forduljon szakértőhöz) E Az ember a környezetéhez különböző érzékszervekkel kapcsolódik (hall, lát, érez), M A rendszer felhasználói felülete általában egy féle pl.: korlátozott természetes nyelvi kommunikációt biztosít E A gondolkodási folyamatok változatosak, gazdagok M A belső feldolgozás szimbólumokkal és numerikus értékekkel manipulál. E Nagyon meg kell fizetni, és általában nehezen elérhető M Elérhető áron megszerezhető, a helyszínre vihető és sokszorosítható IRE 8/30/14

15 Az emberi szakértői tudás és a szakértői rendszerek összehasonlítása 3. E Széles látószögből, több aspektusból (Dinamikusan, a helyzettől függően) vizsgálja a problémákat. M Szűk technikai látószögű, csak a beépített aspektusokból tud a problémákhoz hozzáállni.. E Többszintű modellekkel operál M Jellemzően felszíni modelleket használ IRE 8/30/15

16 A szakértői rendszerek főbb előnyei w Pótolják a szakértőhiányt, elérhető áron terjesztik a szakértői ismereteket w A tárgyterület változásait jól követik, a tudásbázist könnyű módosítani w Növelik a szakértő képességeit w Fokozzák a szakértő produktivitását w Megőrzik a szakértelmet w Létrehozhatók hagyományos technikával meg nem valósítható rendszerek w Mindig következetesek a tanácsadásban w Állandóan rendelkezésre állnak w Képesek részleges, nem teljeses adatokkal is dolgozni IRE 8/30/16

17 Különböző szintű információs rendszerek Menedzsment információs rendszer (MIS) Megválaszolható kérdés: Mi az a? Prediktív Menedzsment információs rendszer (PMIS) Megválaszolható kérdés: Mi történik ha? Döntéstámogató rendszer (DSS) Megválaszolható kérdés: Melyik a legjobb alternatíva? IRE 8/30/17

18 Döntéstámogató rendszerek w A döntéstámogató rendszerek a részlegesen vagy rosszul strukturált helyzetekben, a szervezetek döntéshozóit segítik a technológiai és vezetői döntések meghozatalában. w A döntéstámogató rendszerek elsődleges célja az információs technológia segítségével megnövelni a szervezetek döntéshozóinak hatékonyságát. w A szakértői rendszerek jól behatárolt szakterülettel, strukturált problémákkal kapcsolatban adnak támogatást w A döntéstámogató rendszerek komplex, nehezen strukturálható problémakörökben segíthetnek. IRE 8/30/18

19 Döntéstámogató rendszerek A részlegesen vagy rosszul strukturált (bonyolult, átláthatatlan) helyzetekben, fejlett informatikai eszközökkel segítik a döntéshozók munkáját. A sok és gyakran szubjektív elemeket is tartalmazó kérdésre nehéz egyértelmű választ adni! Hagyományos területei: Vezetői (menedzser) információs rendszerek (MIS) (Milyen tényezők a meghatározóak?) Előrejelző menedzseri információs rendszerek (PMIS) (Mi történik, ha?) Döntéstámogató rendszerek (DSS) (Melyik a jó alternatíva?) IRE 8/30/19

20 A döntéstámogató rendszerek főbb részei Adatbázis menedzsment rendszer Modellbázis menedzsment rendszer Dialógus generáló és menedzsment rendszer Döntéshozó IRE 8/30/20

21 Döntési típusok w Mindennapi cselekvésekkel kapcsolatos döntések w Vezérléssel kapcsolatos döntések, melyek célja a cselekvések hatékonyságának biztosítása. w Menedzseri döntések, melyek célja az erőforrások hatékony felszabadításának biztosítása. w Stratégiai döntések, célja a magasabb célok és irányelvek alapján az erőforrások elosztásának biztosítása. IRE 8/30/21

22 A döntési folyamatoknál felhasznált információkat befolyásoló legfontosabb tényezők w A megszerezhető információk pontossága w A részlegesség szükséges szintje w Az idői horizont w Az információ forrása w A felhasználás gyakorisága w Az információ naprakészsége IRE 8/30/22

23 A döntési folyamat tényezői w A tényezők azonosítása w A kvalitatív és kvantitatív szempontok különválasztása w A mértékegységek átalakítása az összevethetőség érdekében w A tényezők fontossági sorrendjének megállapítása w A tényezők súlyozása az alternatívák rangsorának megállapítására. IRE 8/30/23

24 Több választás közül a legjobb kiválasztása az összesített súlyok alapján A súlyozás célja, hogy az egyes tényezőkhöz súlyokat rendelve a feladat megoldását egyetlen tényező szerinti mérésre vezethessük vissza. Az egyik legelterjedtebb súlyozási módszer az AHP (Analytic Hierarchy Process) Thomas L. Saaty [1980] ami lehetővé teszi a bonyolult döntési problémák könnyen megoldható részproblémákra bontását, majd a részeredmények összegzését. Az AHP-re épül az Expert Choice program IRE 8/30/24

25 Az AHP lépései A döntési tényezők hierarchiájának összeállítása A döntéshozó szubjektív véleménye alapján a döntési tényezők páros összehasonlításával a súlyok előállítása Több szintű tényezők esetén minden szintre és minden elemre a döntési alternatívákra vonatkozó értékek meghatározása, amelyekből azok sorrendje felállítható Az összesített sorrend kiszámolása Az alternatívák sorrendjének és tényezőinek grafikus megjelenítése a tényezők hatásának elemzéséhez.. IRE 8/30/25

26 Procedurális Logika alapú Tudásábrázoló módszerek (tudásreprezentáció) l Logikai nyelvek l Produkciós-, szabályalapú reprezentáció l Formális nyelvtanok l Algebrai kifejezések Strukturált l Szemantikus hálók l Keretek ( frame ) Rokonsági hierarchiák l Script-ek l Döntési fák l Neurális hálózatok IRE 8/30/26

27 A tudásábrázoló technikák jellemzői A procedurális tudásábrázolás előnyei: Könnyű a cselekvésre vonatkozó tudást ábrázolni Könnyű olyan tudást ábrázolni amely heurisztikát is tartalmaz A leíró sémákkal nem kezelhető tudást könnyű leírni A deklaratív tudásábrázolási technikák előnyei: Minden tényt csak egyszer kell ábrázolni Könnyű új tényeket adni a rendszerhez anélkül, hogy a korábbiakat megváltoztatnánk IRE 8/30/27

28 A matematikai logika két legfontosabb fejezete Kijelentés (állítás, ítélet) kalkulus: Kijelentésen olyan kijelentő mondatot értünk, amely egyértelműen igaz, vagy hamis. A kijelentés kalkulus tárgya azoknak a következtetési sémáknak az elemzése, amelyek változói helyébe kijelentéseke téve, helyes következtetést kapunk. Ne lehet igaz is meg hamis is: ellentmondástalanság elve Nem lehet az, hogy sem igaz, sem hamis: a kizárt harmadik elve Predikátum kalkulus: Az ítélet kalkulus kiterjesztése, olyan formális nyelv, amelyet tények ábrázolására használunk. IRE 8/30/28

29 Keretek (Frames) (séma, prototípus, egység) A keretek olyan adatstruktúrák, melyek leíró és procedurális információkat tartalmaznak, előre meghatározott belső kapcsolatban. A keret általános formája: Fej: Keret név: < Név> Leírás: < Szöveg> Szülők: <Szülők listája> Leszármazottja:<Leszármazottak listája> Törzs: rekesz: <név> <tartalom> alrekesz: <név> <tartalom> alrekesz: <név> <tartalom> Törzs vég Fej vég IRE 8/30/29

30 Hálók (Nets) Állapotok, állapot-átmenetek, időbeli folyamatok ábrázolására alkalmas Részei: csomópontok (Nodes) és irányított kapcsolatok (Links) születésnap okt. 24. dátum vendég elemei János étel hely torta Éva János háza IRE 8/30/30