تحقیق مقاله معرفی سیستم های خبره (انواع - کاربرد ها.....)

سیستم های خبره(Expert Systems)

کامپیوتر در اصل یک ماشین برای یاری انسان در انجام کار های دشوار است . مثلا الکتریکی نمودن دفترچه تلفن یا راهنمای کار یک ماشین لباس شوئی یا انجام فرایند های متوالی و مشخص از پیش تعیین شده و.. ......
دانشمندان بارها به فکر افتادند که با ثبت قوانین پزشکی، فیزیکی و شیمیایی در کامپیوتر از کامپیوتر یک پزشک، مهندس یا شیمیدان بسازند اما جالب اینکه پاسخ پرسش هایی چون بیماری مادر همیشه غلط از آب در امده و پی آمد های گرانی به همراه داشته است . جان انسان مطاعی نیست که بتوان ان را به قمار گرفت. دراین جا به مفهومی به نام خبره بر می خوریم .
خبره همان فرد متخصص و باسواد یک حوزه است اما فرق یک فرد خبره ویک فرد باسواد در تصمیم گیریهای او است فرد با سواد در بر خورد با یک موقعیت پس از آنالیز کردن موقیعت و جمع آوری اطلاعات و مشاهدات در باره موقعیت طبق قوانین خشکی که در طول مطالعه ها به آن بر خورده تصمیم گیری می نماید . اما فرد خبره در بر خورد بایک موقعیت پس از آنالیز موقعیت، جمع آوری اطلاعات ومشاهدات درمورد موقعیت با مراجعه به تجربه خود و مشاهدات قبلی خود در مورد موقعیت یا موقعیتهای مشابه و استفاده از آن چه در زبان عامیانه آنرا حس ششم می نامیم، چندین تئوری ایجاد نموده وسپس با استفاده از قوانین پایه ای علمی وتصمیم درست را می گیرد پیتر جکسن سیستم های خبره را این چنین تعریف می کند :
".یک سیستم خبره یک برنامه کامپیوتری است که عمل نمایش و تعقل دانش را با دست داشتن دانش یک متخصص ووظیفه حل مشکلات یا فراهم نمودن اندرز و مشورت انجام می دهد چنین سیستمی وظیفه انجام اموری را که به برای انجام شدن به یک متخصص انسان یا یک اسیستانتا برای یک متخصص نیاز دارد را دارد" .
به زبان ساده سیستم خبره یک برنامه کامپیوتری است به طریقی که جلوتر تو ضیح داده خواهد شد دانش و تجربه لازم در مورد یک موضوع مشخص را در خود داشته و بادریافت اطلاعات در مورد مساله یا موقعیت کنونی که مربوط به دانش خود نیز می باشد تصمیم گیری یا نتیجه گیری درستی را که از یک انسان خبره انتظار میرود را انجام می دهد . سیستم خبره شاخه از هوش مصنوعی است که مربوط به تقلید توان هایی معرفتی و شعوری انسان، چون حل مسائل ، درک و فهم زبان، آواها و تصاویر می باشد . تکنو لوژی سیستم خبره جز موفق ترین حوزه های هوش مصنوعی است . و تا کنون این تکنولوژی در حیطه های علمی چون شیمی آلی و پزشکی داخلی پیاده سازی وبا موفقیت به مصرف رسیده است .
موارد پایین جزو تفاوت های یک سیستم خبره و یک برنامه عادی که به یک دیتا بیس متصل است ،می باشد.
ب:
یک سیستم خبره برای حل یک مشکل به جای شبیه سازی مشکل با مدل های ریاضی آن را به سبک انسان حل می کند . این بدان معناست که یک سیستم خبره به دنبال حل نمود یک مساله از طریق روش های بشر گونه است .
الف:
یک سیستم خبره جای انجام عملیات ریاضی و استد لال برپایه روابط ریاضی، بر پایه دانش انسانی تعقل می نماید . دانش در لفاف یک زبان مخصوص درون برنامه نگه داری می شود و از ؟؟؟؟تعفل انجام می دهد جداست این دو ماجول جدا را به ترتیب پایگاه دانش و موتور استناج یا نتیجه گیری می نامیم .
ج:
ک سیستم خبره برای رسیدن به پاسخ از روشهای ابتکاری و تقریب زنی برای یافت پاسخ استفاده میکنند این روش ها بر خلاف استفاده از الگوریتم های مشخص رسیدن به پاسخ را ضمانت نمی کنند . روشهای ابتکاری و اساسا حسابهای تخمینی و فرضی هستند که در مدت توسط تجربه یا ابتکار به خرج دادن امتحان کردن راه های مختلف انجام یک کار بدست می آیند . ومنظور از تقریب ز نی آن است که داده ورودی حتما نباید کامل و عاری از خطا باشند و البته پاسخ های ایجاد شده توسط سیستم نیز خود همراه با ا یک در صد احتمال وقوع هستند .
مهم ترین موضوعات سیستم های خبره مباحث زیر هستند که مختصرا به تو ضیح هریک می پردازیم .
الف: فراگیری دانش
فراگیری دانش فرآیند تغییر تجربه و تخصص حل مسائل از یک منبع دانش به یک برنامه است .
معمولا این فرآیند طی سری مصاحبات بین یک متخصص کامپیوتر و یک خبره یک حوزه علمی انجام می گیرد که این فرآیند بسیار طولانی و سخت است زیرا اغلب اوقات افراد قادر به شرح فرآیند تصمیم گیری خویش نیستند . ویا افراد خبره از کلمات اصطلاحات حوزه تخصص خود برای توصیف فرآیند ها استفاده میکنند که تبدیل آن به داده کامپیوتری توسط یک متخصص کامپیوتر که از آن تخصص سر رشته ندارد عملا غیرممکن است .مثلا پخت غذا که همه با ان اشنا هستیم .یک اشپز از اصطلاح تفت دادن برای تشریح عمل سرخ کردن یک تکه خوراکی استفاده می کند اما واقعا تفت دادن یعنی چه ؟
سرخ کردن یک چیز در ماهیتابه تا زمانی که رنگ ان طلایی ش.د یک تو ضیح است >اما اگر بخواهیم سیب زمینی را تفت بدهیم چه ؟در مورد برنج در تخم مرغ خوابیده چی؟(برنج خوابیده در تخم مرغ یک غذای لذیذ اینگلیسی است )در مورد بادمجان چه ؟
این امر باعث شده دانشمندان این حوزه برای عمل کسب دانش در ماشین به شبکه های عصبی که به آموزش ماشین می انجامند روی بیاورند .
ب : نمایش دانش
نمایش داده حوزه علمی است که فقط مربوط به تکنولوژی سیستم خبره نمیشود بلکه در تمام شاخه های هوش مصنوعی با آن بر خورد خواهیم داشت . نمایش داده موضوعی است که در مورد شیوه نگه داری ، ارائه برخورد با دانش را بررسی میکند که البته هدف آن تقلید شیوه نگاهداری ارائه وبرخورد دانش در مغز انسان است .هر روش نمایش دانش باید دارای زبانی ساده عاری از دو پهلویی بااستعاره و اشاره که دارای نحو ( کلمات ،جملات و اساس ساختاری ) مشخص و تعریف شده و قوانین معنای نسبی که به شکل

حالت و مکان هر کلمه یا جز زبان، معنای آن را درست واضح بیان مینماید ،باشد .

مفاهیم اساسی سیستم های خبره :
تفاوت میان الگوریتم ها و هیوریستیک (کشفیات ذهنی(
سیستم های خبره به عنوان یک شاخه هوش مصنوعی مورد توجه قرار گرفته اند چون عمدتاً روش حل مسائل در آن براساس هیوریستیک است و این با روشی که الگوریتم ها برای حل برنامه ها به کار می برند متفاوت است . الگوریتم یک روش گام به گام حل مسئله است . اغلب برنامه های معمولی از روش های الگوریتمی برای حل مسئله استفاده می نمایند . از سوی دیگر هیوریستیک یک مساله را با روش آزمون و خطا و با اتکا به تعدادی منبع برای یک هدف از پیش تعیین شده حل می کند . به عنوان مثال ، یک اتومبیل سواری برای جستجو جای پارک در یک پارکینگ چند طبقه ، الگوریتمی را به کار نمی برد و هیچ گونه تضمینی مبنی بر اینکه یک فضای پارک پیدا کند ، وجود ندارد . راننده ممکن است تا بالاترین طبقه رانندگی کرده و هر سطح را جستجو کند ، ولی باز هم هیچ گونه

تضمینی مبنی بر اینکه این روش جواب خواهد داد ، وجود ندارد.

از نمودار شبکه راه یک نمودار در ختی می توان ایجاد نمود یک درخت ساختاری ، سلسله مراتبی است که شامل گره ها و شاخه هایی است که گره ها را به هم متصل می کند . از این رو هر گره در نمودار درختی یک شهر را نمایش می دهد و هر شاخه به عنوان یک راه نمایش داده می شود . مسیر راه حل از حالت اولیه در امتداد شاخه های درخت سیر می کند و در گره های علامت گذاری شده به حالت نهایی خاتمه می یابد . توجه کنید که در یک مسئله هوش مصنوعی ممکن است بیشتر از یک راه حل داشته باشیم یعنی بیشتر از یک راه برای رسیدن از حالت اولیه به حالت نهایی وجود داشته باشد.
تکنیک های جستجو :
درک این قضیه مشکل نیست که باور نمائیم فضای جستجو به همان صورت که گره ها افزایش می یابند،سریعاً بزرگ می شود.این امر همیشه در مسائل عمده هوش مصنوعی مثل بازی شطرنج به مثابه مانع بزرگی بوده است.این پدیده انفجار ترکیبی نامیده می شود.انفجار ترکیبی باعث گسترش تکنیک های هیوریستیک شده است.تکنیک های جستجو به دو دسته تقسیم می شوند:
1-جستجو کورکورانه : یک طرح ترتیبی انتخاب شده و تا زمانی که یک راه حل یافت شود و یا فضای جستجو به اتمام برسد مورد استفاده قرار می گیرد.برای مدیریت آن دو روش عمق و پهنا وجود دارد.
2-جستجو هیوریستیک : محدوده خاصی از دانش را برای پیمایش فضای جستجو به کار می گیرند.

هوش مصنوعی:

هوش مصنوعی روشی است در جهت هوشمند کردن کامپیوتر تا قادر باشد در هر لحظه تصمیم گیری کرده و اقدام به بررسی یک مسئله نماید. هوش مصنوعی، کامپیوتر را قادر به تفکر می کند و روش آموختن انسان را تقلید می نماید. بنابراین اقدام به جذب اطلاعات جدید جهت بکارگیری مراحل بعدی می پردازد.

مغز انسان به بخش هایی تقسیم شده است که هر بخش وظیفه خاص خود را جدا از بقیه انجام می دهد. اختلال در کار یک بخش تاثیری در دیگر قسمت های مغز نخواهد گذاشت. در برنامه های هوش مصنوعی نیز این مسئله رعایت      می شود درحالی که در برنامه های غیر هوش مصنوعی مثل C یا Pascal تغییر در برنامه روی سایر قسمت های برنامه و اطلاعات تاثیر دارد.

مباحث کاربردی و مهم در تحقق یک سیستم هوش مصنوعی :

1- Expert Systems

2-  Neural Network

3-     Genetic Algorithms

4-     Fuzzy Logic Systems

ساختار سیستم های خبره

تعداد سیستم های خبره کتانخانه ای قابل خرید اندک است و اکثر این سیستم های کنابخانه ای به صورت داخلی طراحی می شدند . در خلال مراحل اولیه ساخت سیستم های خبره ، کتابدار میباید با مهندس سیستم همکاری نزدیک داشته باشد. مهندس سیستم می تواند پیشنهادهای مفیدی را در طراحی و حمایت از سیستم های هوشمند ارائه کند . پنج مرحله رادر روش شناسی ساخت و طراحی سیستم های خبره ذکر می نماییم :

شناسایی:

شناسایی عبارت است ار شناخت مسائل و محدوده ، و قبل از آن که اهداف و مقاصد ساخت سیستم های خبره تبیین شود,  صورت می گیرد . در این مرحله باید منابع مشخص شوند و همچنین برآوردی از منابع برای کارکنان در رایانه صورت گیرد .

تجسم یا مفهوم سازی

در این مرحله جنبه های اساسی پیشنهادی برای سیستم های خبره مورد بحث و فحص قرار می گیرند و سؤالاتی به قرار زیر مطرح می شوند :

_آیا سیستم خبره مورد نیاز است ؟

_آیا با استفاده از روش های جاری می توان به اهداف و مقاصد سازمان دست یافت ؟

_چه کسانی از سیستم خبره استفاده خواهند کرد؟

_چه کسانی سیستم را آموزش خواهند داد ؟

_هزینه / فایده استفاده از سیستم خبره چه مقدار خواهد بود ؟

3.رسمی کردن

این مرحله , مرحله بین تجسم و اجرا می باشد . در این زمان است که تصمیم گرفته میشود چه راهبردها ,وسائل و تجهیزات , و زبان برنامه نویسی مورد استفاده قرار گیرد . در این مرحله مهندس سیستم می تواند نظرات ارزشمندی ارائه کند.

4.اجرا

این مرحله مشخص می کند که سیستم خبره تا چه حد به نیازهای کاربر پاسخ می دهد . ارزیابی باز خورد استفاده کاربران از سیستم در تصحیح سیستم بسیار با اهمیت است . کاربران به کتابدار و مهندس سیستم خواهند گفت که روش های اعمال شده تا چه حد کاربرد دارند و تا چه اندازه واسط ارتباطی  دستگاه راحت و مؤثر می باشد .

5.ارزیابی

در مرحله ارزیابی ،کتابدار و مهندس سیستم به سؤالاتی همچون چه چیزی خطا و چه چیزی  صحیح بوده ، پاسخ می گویند و آن ها را مورد ارزیابی قرار می دهند . باید به یادداشت که سیستم خبره باکار آمد بدتر از آن است که هیچگونه سیستم خبره ای نداشته باشیم . بهتر است ارزیابی به صورت منظم صورت گیرد تا مشخص شود که آیا نیاز های کاربران محقق شده است یا خیر؟ در این زمینه باید کتابدار و متخصص سیستم به استانداردها نیز توجه خاص مبذول دارند.

در حال حاضر با پیشرفت علوم و فن آوری , دیگر لازم نیست که انسان به طراحی نرم افزار بپردازد زیرا نرم افزارهایی در بازار موجود است که به این نیاز ها پاسخ می گویند . از جمله این نرم افزارها می توان به (شل) اشاره کرد . نرم افزار شل برای ایجاد نوع بخصوصی از سیستم های خبره طراحی شده و برای قوانین متعددی استوار است که اساس آن (اگر _پس)کس باشد.در حال حاضر 5 نوع نرم افزار شل برای سیستم های خبره موجود و قابل نصب برروی رایانه های شخصی می باشد.(تاینی آنشتاین ),(گورو)  و (نالج پرو ) از جمله این نرم افزارها هستند .