Человеческий фактор. Том 3. Часть 1 - Сальвенди Г.
ISBN 5-03-001815-8
Скачать (прямая ссылка):
Экспертные системы
195
линованными в химической литературе, чтобы проверить их точность и полноту. В ряде случаев программа нашла структуры, являющиеся правдоподобными альтернативами описанным в литературе (исходя из ограничений, указанных в соответствующих научных работах). Факты подобного рода позволяют обоснованно оценивать заключения, выводимые системой из опытных данных.
Приложения экспертных систем в области органического синтеза представлены системами LHASA1) (логика и эвристика органического синтеза), SECS2> (моделирование и оценка органического синтеза) и SYNCHEM3) I и II (химия синтетических материалов). Базы знаний всех трех систем формировались их разработчиками путем опроса экспертов-химиков.
В базе знаний системы LHASA знания представлены в процедурной форме, т. е. непосредственно в виде соответствующих процедур. В случае системы SECS используются продукционные правила, представляющие собой обращенные записи химических реакций (например, обращенной записью реакции С + -f- 02—>-С02 является запись СОг-^-С+Ог). В системе CYNCHEMII базой знаний служит библиотека реакций, которая может обновляться химиками без перепрограммирования системы. Каждая реакция автоматически преобразуется в обращенную форму. Во всех трех системах глобальная база данных состоит из сведений о некотором химическом соединении и о желаемой молекулярной структуре его компонентов.
В задачах органического синтеза поиск всегда ведется в обратном направлении с прослеживанием пути от исходного соединения к его простейшим химическим компонентам. Результатом является граф вида ИЛИ/И, где дерево «выращивается» от корневого узла, представляющего искомое соединение, к терминальным узлам, представляющим химикалии. Ветви, связывающие узлы, соответствуют химическим реакциям. Связи вида AND отображают способы комбинирования соединений в соответствующих реакциях, а связи вида ИЛИ — альтернативные способы синтеза соединения. Системы LHASA и SECS являются интерактивными в том смысле, что эвристические приемы прямого поиска сообщаются химиком, в то время как в системе SYNCHEM эти приемы выводятся программой. Поиск, осуществляемый системой SYNCHEM, особенно эффективен, поскольку она вычисляет стоимость достижения целевого узла, учитывая такие факторы, как эффективность реакции, себестои-
?> Logic and Heuristic Applied to Synthetic Analysis.
2) Simulation and Evaluation of Chemical Synthesis.
3> Synthetic Chemistry.
196 Глава 3
мостъ материалов и трудность достижения предшествующих узлов при использовании доступных исходных веществ.
На проектирование интерфейса человек — машина каждой и» трех систем было затрачено много усилий. В частности, были разработаны средства графического представления данных в привычном для химиков виде.
Ни одна из этих систем не способна автоматически обучаться и совершенствовать свою базу знаний путем вывода новых правил. Добавление проектировщиками или специалистами-хи-миками новых знаний в систему LHASA (ввиду их процедурного представления) возможно лишь путем трудоемкого перепрограммирования. В случае систем SECS или SYNCHEM описания новых реакций могут быть добавлены без большого труда,, поскольку эти описания хранятся отдельно от процедур манипулирования ими. При этом число и сложность реакций не ограничены размером оперативной памяти. Для их описания химик может пользоваться специальным языком ALCHEM.
Система SECS промышленно эксплуатируется химиками Европы и Северной Америки для осуществления органического синтеза. Системой SYNCHEM пользуются как химики, так и исследователи, изучающие проблемы искусственного интеллекта* возникающие в этой области.
3.4.5. Медицинские приложения
В медицине экспертные системы используются главным образом для диагностики и определения курса лечения. При этом они должны обладать как общими знаниями о болезнях, включая их внешние проявления, причины и диагностические процедуры, так и знаниями о конкретном пациенте, включая его историю болезни и применявшееся лечение. В этих системах также имеются встроенные механизмы, позволяющие учесть неточный характер медицинских знаний. Это достигается введением вычисляемых коэффициентов, таких, как «сила ассоциаций или убеждений» (CASNET, CADUCEUS) или «коэффициент доверия» (MYCIN). Это также позволяет системе взвешивать различные свидетельства, чтобы принять или отвергнуть ту или иную гипотезу. Отличаясь друг от друга в частностях, все эти системы сравнивают численное значение, приписанное данной гипотезе, с предустановленным специалистами-медиками пороговым значением. Гипотеза принимается, если ее оценка превосходит этот порог. Другой важной особенностью указанных систем является их способность объяснять и обосновывать ход своих рассуждений, что позволяет использовать их как консультирующие системы для практикующих врачей.
Ниже более подробно рассмотрены три медицинские экспертные системы — MYCIN, CASNET и CADUCEUS.
Экспертные системы
197
Система MYCIN была разработана в Станфордском университете [108] для использования в качестве консультанта по вопросам диагностики и лечения инфекционных заболеваний крови и менингита. В настоящее время база знаний системы MYCIN состоит из 450 правил, позволяющих ей ставить диагнозы и назначать лечение указанных болезней. Эти правила построены на основе сведений, полученных проектировщиками системы от медиков.
