Expertní systémy

Historie ES výzkumné prototypy (Mycin, Prospektor, Hearsey II) experimentální nasazování komerčně dostupné systémy

Definice ES Expertní systém je definován jako počítačový program simulující rozhodovací činnost experta při řešení složitých úloh. Cílem ES je dosáhnout kvality rozhodování na úrovni experta v konkrétní oblasti. Expertní systémy jsou navrženy tak, aby mohly zpracovávat nenumerické a neurčité informace a řešit tak úlohy, které nejsou řešitelné tradičními algoritmickými postupy. Má za úkol poskytovat expertní rady, rozhodnutí nebo doporučit řešení v konkrétní situaci.

Podmínky pro použití Aby mělo smysl použít ES musí byt splněny Dvě podmínky pro řešení nějakého problému: Musí se jednat o problém složitý rozsahem nebo neurčitostí vztahů, pro nějž řešení buď není k dispozici, nebo není schopna poskytnout řešení v požadované době. Efekty plynoucí z použití expertního systému musejí převyšovat vynaložené náklady. To znamená, že by mělo jít o problém s opakovanou potřebou řešení a značnými finančními dopady, pro nějž lidští experti jsou drazí nebo omezeně dostupní.

Charakteristika ES Expertní systém má dvě základní komponenty, které jsou na sobě nezávislé. Řídící mechanismus pro odvozování závěrů a bázi znalostí. ES se vyznačují těmito rysy: oddělení znalostí a mechanismu jejich využívání (tím se expertní systémy odlišují od klasických programů) schopnost rozhodování za neurčitosti, schopnost vysvětlování.

Báze znalostí a báze faktů Báze znalostí - obsahuje znalosti z určité domény a specifické znalosti o řešení problémů v této doméně. podobná databázi. Báze dat (pracoví paměť) – Obsahuje jak data počáteční tak odvozená. Vytváří se v průběhu řešení konkrétního problému a obsahuje data k řešenému problému.

Inferenční mechanismus (řídící) obsahuje obecné algoritmy schopné řešit problémy na základě manipulace se znalostmi z báze znalostí

Struktura expertního systému Expertní systém obsahuje tyto základní složky : báze znalostí Báze dat inferenční mechanismus Komunikační model vysvětlovací modul -Vzájemné vazby viz. obrázek.

Architektura expertního systému

Typy expertních systémů Podle obsahu báze znalostí ES: problémově orientované(obsahuje znalosti z konkrétní oblasti) prázdné tzv. shell (neobsahuje žádné znalosti) Podle charakteru řešených problémů: diagnostické (určují hypotézu na základě dat které nejlépe vystihují konkrétní případ ) plánovací (je znám počáteční stav a cíl úlohy  vyhledá posloupnost kroků pro řešení situace)

Využití ES v různých odvětví

Konkrétní software ES Zemědělství – (AGROKROM,VUZT) Zdravotnictví-(Gideon,HELP,Pepid) Strojírenství-(VIKLAN,CMMS) Sklářský průmysl-(ESII)

Výhody ES Poskytuje stále stejné výsledky a rozhodování neovlivňuje únava, časový stres a jiné faktory. Schopnost řešit složité problémy Dokáže svůj výrok jednoznačně zdůvodnit. Může sloužit jako školící nástroj pro méně zkušené pracovníky.

Nevýhody ES obvykle nelze podchytit všechny aspekty rozhodování lidského experta lidský expert má vlastnosti, které do expertního systému nelze vůbec promítnout – tzv. selský rozum, intuici, schopnost rozpoznat.velmi vzácné výjimky a okamžitě se jim přizpůsobit Na lidském rozhodování se podílí i další znalosti a schopnosti, které s problémem na první pohled přímo nesouvisí – všeobecný přehled, lidská životní zkušenost a moudrost, zdravý úsudek, vtip atd.

Popis 3 produktů ES Agrokrom(zemědělství) Gideon(zdravotnictví) CMMS(strojní průmysl)

Kritéria pro zhodnocení produktů Dostupnost daného SW: 20% Nároky na uživatele+ podpora: 15% ze strany výrobce Rozšířenost: 25% Báze znalostí: 40%

Agrokrom Ing. Antonín Souček, Ing. Antonín Pospíšil, Ing. Tomáš Dlouhý Zemědělský výzkumný ústav Kroměříž, s.r.o. Agrokrom je počítačový program s bohatou databází znalostí, doplněný velkým množstvím textových a obrazových informací a slouží jako expertní a informační systém pro rostlinnou výrobu.

Databáze Agrotechnika Ekonomika Tiskové sestavy Textové informace Podpora správného rozhodování Nápověda Servis Práce s mapami Agrokrom – hlavní fce

Ukázka podpory rozhodování formou konzultace Výběr pozemku Následuje zadání dalších parametrů Na konci procesu nabídne systém doporučené řešení

Agrokrom nabízí Seznam popisů a vyobrazení chorob, plevelů, škůdců Prostředky na ochranu rostlin, regulátory růstu Ekonomika v zemědělském podniku Metodiky pěstování plodin Popisy odrůd Články o půdě Hnojení Zákony a normy Obilnářské listy Obrazové informace

Malé zhodnocení Dostupnost: software je dodáván od výrobce na CD, nová verze SW přibližně po 3 letech Nároky+Podpora: běžná znalost v oboru dostačuje k ovládání SW, vysoká podpora Rozšířenost: ČZU Praha, některé střední školy Báze znalostí: velmi vysoká(omezena na ČR)

Gideon Expertní sytém Gideon byl založen v roce 1992 a je výhradně zaměřen na zdravotnictví. Skládá se ze tří hlavních modulů: Infekční choroby (Zahrnuje více než 340 infekčních chorob) Mikrobiologie (zahrnuje více než 1500 mikroorganismů) Toxikologie (nad 3000 toxických látek)

Gideon díky průběžné aktualizaci svých dat (každý týden) si zachovává velkou přesnost svých diagnóz (až 94%). Systém je dostupný online takže se jeho znalosti a dosažené poznatky využívají po celém světě. Šetří čas a zvyšuje přesnost diagnóz

21 světových nemocnic například: Queen Elizabeth Hospital Ottawa Hospital Freeman Hospital Children’s Hospital, Oakland Rozšíření Gideonu - Nemocnice

32 světových institucí pro vzdělávání v oblasti lékařství například: Harvard School of Public Health Tel Aviv University University of Cambridge Thomas Jefferson University Hospital Gideon využívá další velké množství organizací Rozšíření Gideonu - Univerzity

Ukázka webového prostředí

Dostupnost: online po celém světě (přístup přes webové rozhraní) Nároky+Podpora:Průměrné nároky podpora relativně vysoká Rozšířenost: Velmi vysoká, viz předchozí snímky Báze znalostí:pravděpodobně nejvyšší možná a to v globálním měřítku Malé zhodnocení

CMMS CMMS - Condition Monitoring & Maintenance Systems Společnost nabízí řešení monitorování strojů. CMMS má více než 17 let zkušeností s vývojem, výrobou a servisem nástrojů pro monitorování, analýzu a diagnostiku mechanických vlastností strojů. Sídlo společnosti v Praze

Software od CMMS má především za úkol snižovat náklady na opravy strojů a zařízení ve strojírenském průmyslu Expertní systém od CMMS napomáhá práci diagnostika Expertní systém je dostupný ve verzi pro PC nebo na mobilním zařízení(sběrač dat a analyzátor v jednom), které umožňuje okamžitou diagnostiku CMMS

Ukázka realizace ES Mobilní zařízení pro diagnostiku strojů a odhalení závad Cena: Kč (včetně velkého příslušenství) Vizuální prostředí expertního systému běžícího na PC (nutné je disponovat sběračem dat ) Cena: Kč

Kde CMMS používají ? ČESKA RAFINERSKA NPP Temelín a další elektrárny Chvaletice, Mělník Škoda Auto TPCA Kolín, Trnava Chemopetrol Litvínov A další

Dostupnost: pomocí mobilního zařízení nebo na PC (v prodeji i síťová licence) Nároky+Podpora:optimalizováno pro průměrného mechanika, 1 den školení pro 2 pracovníky v ceně licence Rozšířenost:většina na území ČR a SR Báze znalostí: vysoká v daném odvětví Malé zhodnocení

Konečné vyhodnocení