О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом
Статья посвящена вопросам инженерии знаний экспертов при создании и интерпретации математических моделей сложных дина- мических систем. Рассмотрены подходы к интеграции локальных знаний экспертов о причинно-следственных, логико- функциональных связях параметров изучаемой системы. The article is de...
Saved in:
| Date: | 2006 |
|---|---|
| Main Authors: | , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Інститут програмних систем НАН України
2006
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1534 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом / В.А. Петрухин, Ю.Н. Манойло // Проблеми програмування. — 2006. — N 2-3. — С. 413-420. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859642804747108352 |
|---|---|
| author | Петрухин, В.А. Манойло, Ю.Н. |
| author_facet | Петрухин, В.А. Манойло, Ю.Н. |
| citation_txt | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом / В.А. Петрухин, Ю.Н. Манойло // Проблеми програмування. — 2006. — N 2-3. — С. 413-420. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| description | Статья посвящена вопросам инженерии знаний экспертов при создании и интерпретации математических моделей сложных дина-
мических систем. Рассмотрены подходы к интеграции локальных знаний экспертов о причинно-следственных, логико-
функциональных связях параметров изучаемой системы.
The article is dedicated to questions of experts knowledge engineering at creation and interpretation of mathematical models of complex dynamic
systems. Approaches of integration of experts local knowledge about cause-effect, logic-functional relations of studied system parameters
are considered.
|
| first_indexed | 2025-12-07T13:23:58Z |
| format | Article |
| fulltext |
Моделі і засоби систем баз даних і знань
© Н.А. Самохвалов, 2006
ISSN 1727-4907. Проблеми прграмування. 2006. № 2-3. Спеціальний випуск 413
УДК 681.3
О ПОДХОДАХ К ИНЖЕНЕРИИ ЗНАНИЙ В СИСТЕМАХ
С НЕДЕДУКТИВНЫМ ВЫВОДОМ
В.А. Петрухин, Ю.Н. Манойло
Институт кибернетики им. В.М. Глушкова НАН Украины
03680, Киев, проспект Академика Глушкова, 40,
тел.: (044) 526 3579; e-mail: vapetr@icyb.kiev.ua, yurik@saybervizhn.ru
Статья посвящена вопросам инженерии знаний экспертов при создании и интерпретации математических моделей сложных дина-
мических систем. Рассмотрены подходы к интеграции локальных знаний экспертов о причинно-следственных, логико-
функциональных связях параметров изучаемой системы.
The article is dedicated to questions of experts knowledge engineering at creation and interpretation of mathematical models of complex dy-
namic systems. Approaches of integration of experts local knowledge about cause-effect, logic-functional relations of studied system pa-
rameters are considered.
Введение
Использование вычислительной техники и математических методов в медицине – одно из бурно разви-
вающихся направлений информатики. Математические модели в медицине являются моделями нового типа.
Создание их представляет собой большое искусство. Такие модели помогают не только решить с помощью со-
временной компьютерной техники сложные многопараметрические задачи диагностики, но и выбрать опти-
мальные пути лечения. Особый интерес представляет проблема разработки и исследования динамических мо-
делей в медицине, открывающих возможности решения задач не только диагностики состояния больного, но и
прогнозирования развития течения патологического состояния организма с учетом различных вариантов лече-
ния, внешних факторов. Основная трудность состоит в отсутствии точных математических моделей изучаемых
процессов – часто в наличии имеется только эмпирический опыт специалистов высокой квалификации, кото-
рый необходимо научиться использовать для построения математических моделей сложных динамических сис-
тем. Описания динамических систем – описания последовательной смены явлений, состояний (закон эволюции)
– могут быть разнообразными: с помощью аппарата алгебраических, дифференциальных уравнений, дискрет-
ных преобразований, графовых представлений, марковских процессов и т.д. Если динамическая система задана
уравнением, то постулируется, что каждому состоянию x(t0) в фазовом пространстве ставится в соответствие
состояние x(t), t > t0, куда за время t - t0 переместится фазовая точка, движущаяся по уравнению математической
модели системы.
В операторной форме математическую модель можно записать в виде x(t) = Tt x(t0), где Tt – закон (опера-
тор) эволюции. Если этот оператор применить к начальному состоянию x(t0), то получим x(t) при t > t0. Для ме-
дицины характерно использование качественных параметров и зависимостей между ними. Исследуем подходы
к заданию указанного оператора Т на основе комплексного анализа информации медицинских баз, использова-
ния знаний специалистов-экспертов. Методологическая основа моделирования патологических процессов и
состояний человека – системный анализ, центральной процедурой которого является построение обобщенной
(единой) модели объекта, отражающей важнейшие факторы и взаимосвязи реальной системы. Исследуемая
система – организм человека – имеет сложную внутреннюю структуру, в составе которой могут быть декомпо-
зированы различные подсистемы, представляющие внутренние органы и системы человека, процессы медика-
ментозного воздействия в процессе лечения, факторы внешней среды, образа жизни и т.д. [1, 2]. Системный
подход к моделированию в медицине и биологии был предложен и исследован ранее [3]. Он учитывает то, что
организм человека, как объект исследования, представляет собой сложную динамическую систему и характери-
зуется:
� слабостью теоретических знаний, отсутствием единой количественной, математизированной теории
(медицина является ярким примером недедуктивной системы знаний);
� качественным характером знаний о системе, большой долей экспертных знаний при описании,
структуризации объекта моделирования, поскольку задачи управления патологическими состояния-
ми человека являются слабоструктурированными;
� высоким уровнем неопределенности исходной информации (внутренней неопределенностью, зави-
сящей от совокупности тех факторов, которые не контролируются лицом, принимающим решение
полностью, но он может оказывать на них влияние, а также внешней неопределенностью, обуслов-
ленной характером взаимодействия с внешней средой, факторами, которые находятся под слабым
контролем врача).
Использование системного подхода к моделированию в медицине и моделей обобщенных динамиче-
ских систем актуально в ситуациях, когда сложность изучаемых систем такова, что один специалист не в со-
Моделі і засоби систем баз даних і знань
414
стоянии охватить все взаимосвязи процессов и явлений. Другая отличительная особенность таких систем – от-
сутствие количественных законов развития процессов изучаемых объектов, так как известны лишь некоторые
эмпирические закономерности в узких предметных областях, которыми владеют эксперты-специалисты.
Язык формализации опыта эксперта
Язык формализации экспертного знания является неотъемлемой частью системы представления и интер-
претации знаний в динамических предметных средах, использующей процедуры недедуктивного, статистиче-
ского вывода. Один из самых распространенных формальных языков представления знаний – язык правил типа
"если-то", нызываемых также продукциями. Каждое такое правило есть, вообще говоря, некоторое условное
утверждение.
Например:
• если предварительное условие P, то заключение (вывод) C;
• если ситуация S, то действие A;
• если выполнены условия C1 и C2, то не выполнено условие C.
"Если-то" – правила обычно оказываются весьма естественным выразительным средством представления
знаний. Они обладают следующими свойствами:
• модульность – каждое правило описывает небольшой, относительно независимый фрагмент, модель
знаний;
• возможность постоянной актуализации базы знаний, можно добавлять новые модули правил в базу
знаний относительно независимо от других правил;
• удобство модификации (как следствие модульности) – старые правила можно изменять и заменять на
новые независимо от других;
• применение вышеперечисленных правил способствует прозрачности системы.
Под прозрачностью понимается способность системы к объяснению принятых решений и полученных
результатов. "Если-то" продукции применяют для определения логических отношений между понятиями-
параметрами предметной области. Про чисто логические отношения можно сказать, что они принадлежат к
"категорическим знаниям", потому что соответствующие утверждения всегда абсолютно верны. Однако в неко-
торых предметных областях, таких, как медицинская диагностика, преобладают "мягкие" или вероятностные
знания. Эти знания являются "мягкими" в том смысле, что говорить об их применимости к любым практиче-
ским ситуациям можно только до некоторой степени ("часто, но не всегда"). В таких случаях используют мо-
дифицированные "если-то" – правила, дополняя их логическую интерпретацию вероятностной оценкой. На-
пример:
если <условие A> то <заключение B> с уверенностью F .
Вообще говоря, достигнуть определенного понимания предметной области после общения с экспертами
и чтения литературы, а затем облечь это понимание в форму представления знаний в рамках выбранного фор-
мального языка – искусство, называемое инженерией знаний. Как правило, это сложная задача, требующая зна-
чительных усилий. Данная задача требует разработки специальных методик, что особенно важно при исследо-
вании динамики развития патологических процессов в медицине. Правила, содержащиеся в базе знаний, в
обобщенном виде имеют вид
<ИмяПравила> : <Условие> то <Заключение>,
где <Заключение> – это простое утверждение, а <Условие> –- набор простых утверждений, соединенных
между собой операторами и/или, не.
Синтаксис описания параметра
При описании синтаксиса языка представления формализованного опыта специалистов используется
форма Бэкуса – Наура, а также фигурные скобки, в них заключаются повторяющиеся элементы, которые могут
встречаться нуль или более раз. Введение любого параметра предполагает задание прежде всего его имени –
идентификатора (лексической единицы, используемой экспертами в своей практической работе – полное имя
параметра). На практике каждым экспертом для удобства работы могут использоваться короткие имена пара-
метров, имеющие однозначное соответствие уникальному полному имени параметра. Кроме имени параметра
задается область изменения значений. Для числовых параметров она задается фиксированием значений границ
изменения параметра. Область изменения качественного параметра задается перечислением возможных града-
ций его значений. При описании параметра может быть введена некоторая базовая размерность значений для
того, чтобы эксперты могли пользоваться привычными для них единицами размерности. В конкретном пред-
ставлении зависимостей параметра данная единица размерности может быть экспертом переопределена (только
в рамках представления данного его опыта в записи экспертного знания).
При задании параметра может также быть введено его некоторое нормальное значение, которое прини-
мается (по умолчанию) в качестве начального его значения в процессе проведения экспериментов с моделью
(если, конечно, начальное значение, точнее, предыстория динамики параметра не задана специально).
В описании параметра используются числа двух классов: целочисленные и вещественные. Тип числа в
описании явно не задается, однако он присутствует в словаре-справочнике параметров изучаемой системы (т.е.
Моделі і засоби систем баз даних і знань
415
во внутреннем представлении словаря-справочника параметров и используется при переводе элементов языка
формализации опыта экспертов во внутреннее представление системы представления и интерпретации знаний в
динамических предметных средах). Тип параметра: числовой (целочисленный или вещественный), качествен-
ный. Он задается форматом представления чисел, используемых при описании параметра – области изменения
его значений, размерности и нормального значения параметра:
<описание параметра> ::= <полное имя параметра><описание области изменения значений параметра> <описа-
ние размерности значений параметра><описание нормального значения>
<полное имя параметра> ::= <идентификатор>
<описание области изменения значений параметра> ::= < описание области изменения значений числового па-
раметра>|<описание области изменения значений качественного параметра>
< описание области изменения значений числового параметра>::= ( <число> : <число>)
<описание области изменения значений качественного параметра> ::= (< элемент области изменения значений
качественного параметра>:{<элемент области изменения значений качественного параметра>})
<нормальное значение параметра> ::= <элемент области изменения значений параметра>|<элемент области из-
менения значений параметра>-<элемент области изменения значений параметра>
Примеры описания параметров:
ТЕМПЕРАТУРА (34:43), ‘РАЗМЕРНОСТЬ’: (ГРАДУС), ‘НОРМА’:(36.5-36.9);
ПУЛЬСАЦИЯ СОННОЙ АРТЕРИИ (НЕТ:ЛЕГКАЯ:ЗНАЧИТЕЛЬНАЯ: РЕЗКАЯ), ‘НОРМА’: (ЛЕГКАЯ);
АРТЕРИАЛЬНОЕ ДАВЛЕНИЕ СИСТОЛИЧЕСКОЕ (0:300), ‘РАЗМЕРНОСТЬ’ : (ММРТСТ), ‘НОРМА’:
(100-130);
Основные положения создания языка представления опыта экспертов сформулированы академиком
В.М. Глушковым [1, 2], в котором широко используется принцип умолчания для удобства использования языка
в практической работе конечными пользователями. Ставилась задача создания языка максимально близкого к
естественному, к тому, которым эксперты привыкли пользоваться в своей повседневной работе. На начальном
этапе исследований ставилась задача изучения систем, в которых преобладают качественные параметры и зави-
симости между ними.
Формализация экспертного опыта (запись на языке формализации опыта эксперта) состоит из вступле-
ния, описания параметров, вспомогательных зависимостей и самого высказывания (темпоральной продукции):
<экспертное высказывание>::=<вступление><последовательность описаний>
<высказывание>
<вступление> :: = ‘ЭКСПЕРТ’<ФИО эксперта>’ОЦЕНКА’<номер оценки>
<номер оценки> :: = <целое число>
Во вступлении для идентификации оценки (представления опыта) задаются фамилия, имя, отчество экс-
перта и номер его оценки (их может быть несколько, ибо конкретный специалист может быть экспертом для
оценки причинно-следственных связей ряда параметров). В экспертной оценке всегда присутствуют описания
параметров, используемых в данной оценке для формулирования высказывания. Кроме того, в экспертной
оценке могут описываться временные переменные и вспомогательные зависимости:
<последовательность описаний> :: = <описание>|<описание><последовательность описаний>
<описание> ::= <описание глобальных параметров системы>|<описание темпоральных вспомогательных пере-
менных>|<описание вспомогательных зависимостей> |<описание главного параметра>
В экспертной оценке описываются параметры, необходимые для формулирования взаимосвязей "главно-
го" параметра оценки, причинно-следственная зависимость которого от других параметров выражает данный
элемент базы знаний. Описание параметра в экспертной оценке преследует несколько целей. Самое минималь-
ное описание может состоять только из указания полного и сокращенного имени параметра, причем сокращен-
ное имя параметра действительно только внутри данной экспертной оценки. Тогда в экспертной оценке доступ
к значениям параметра возможен только через использование его сокращенного имени, что удобнее, и именно
Моделі і засоби систем баз даних і знань
416
такими сокращениями пользуются специалисты в процессе своей работы. На этом описание параметра в экс-
пертной оценке может быть и закончено. Однако часто необходимо в экспертной оценке использовать единицы
размерности, отличные от используемых при описании параметра в словаре-справочнике параметров системы.
Эта возможность достигается введением при описании параметра в экспертной оценке новых единиц размерно-
сти. При трансляции (переводе во внутреннее представление) будет обеспечено соответствие новых единиц
размерности единицам, введенным в процессе параметризации изучаемого объекта исследований.
Кроме того, наличие описания параметров в экспертной оценке дает возможность иметь характеристики
параметров в процессе работы, не обращаясь к словарю-справочнику параметров системы. В экспертной оценке
можно в некотором смысле переопределить параметр – область изменения значения числового параметра раз-
бить на ряд интервалов значений и внутри данных интервалов не различать значений параметра. Таким обра-
зом, числовой параметр становится параметром качественного типа (таким параметрам в процессе перевода во
внутреннее представление присваивается смешанный тип значений). Сказанное можно подкрепить следующим
примером: часто в различных суждениях используют не точное значение температуры, а разбивают область
изменения значений на ряд числовых интервалов:
РЕКТАЛЬНАЯ ТЕМПЕРАТУРА ( <36.5 : 36.5 – 36.9 : 36.9 – 38 : >38 ).
Различные специалисты могут пользоваться в своих суждениях различными разбиениями области изме-
нения значений параметра. Однако в оценке нельзя изменять имя параметра (следует придерживаться имени
параметра из словаря-справочника), для числовых параметров нельзя изменять границы интервалов области
изменения значений. Нельзя изменять структуру описания размерности (количество единиц размерности в
«числителе» и «знаменателе» описания размерности, а если единица размерности не является единицей размер-
ности времени, массы и длины – изменять идентификатор, используемый при описании размерности):
<описание глобальных параметров системы> :: = ‘ПАРАМЕТРЫ’:<описание параметров>
<описание параметров>::=<описание параметра>;<описание параметра>;|<описание параметра>;{|<описание
параметра>;}
<описание параметра> ::= <сокращенное имя параметра> - <полное имя параметра><область изменения значе-
ний параметра> <описание размерности параметра>
<сокращенное имя параметра> ::= <идентификатор>
<полное имя параметра> ::= <идентификатор>
<область изменения значений параметра> ::= ;| <область изменения значений качественного парамет-
ра>|<область изменения значений числового параметра>|<область изменения значений параметра смешанного
типа>
<область изменения значений параметра смешанного типа> ::= ( < первый элемент описания области изменения
значений значений параметра смешанного типа> : {<число> - <число>:}<последний элемент описания области
изменения значений параметра смешанного типа>
< первый элемент описания области изменения значений параметра смешанного типа> :: = <число> | < <число>
<последний элемент описания области изменения значений параметра смешанного типа>::= <число>|> <число>
<описание главного параметра> :: = ‘ГЛАВНЫЙ’ – <имя параметра>
При формулировании экспертной оценки по умолчанию предполагается, что в качестве темпоральной
переменной используется идентификатор t. Поэтому чаще всего описание темпоральных переменных отсутст-
вует.
С целью удобства записи экспертного высказывания в экспертной оценке могут быть описаны некоторые
вспомогательные зависимости:
<описание вспомогательных зависимостей> :: = <пусто> | ‘ПУСТЬ’: <описание зависимости>; {<описание за-
висимости>;}
<описание зависимости> ::= <описание функции>|<описание системы алгебраических уравнений>|<описание
системы дифференциальных уравнений>
<описание функции> :: = <заголовок>=<выражение>
Моделі і засоби систем баз даних і знань
417
<заголовок> :: = <имя функции> | <имя функции> (<свободная темпоральная переменная>)
<имя функции> ::= <идентификатор>
При описании вспомогательных зависимостей в реальной версии системы используется только описание
функции. При дальнейшем развитии систем предполагается введение средств описания систем алгебраических,
дифференциальных уравнений и др.
В экспертном высказывании заключена сущность экспертной оценки. Экспертное высказывание может
содержать несколько альтернатив с их степенями уверенности:
<высказывание> :: = ‘ВЫСКАЗЫВАНИЕ’: <номер варианта> ‘C ВЕР’(<вероятность>) <элементарное высказы-
вание >; {<номер варианта> ‘C ВЕР’ (<вероятность>) <элементарное высказывание>;}
<номер варианта> ::= < латинское число>
<элементарное высказывание>::=‘ЕСЛИ’<ситуация>‘ТО’<высказывание1><высказывание2>
<высказывание1>::=<высказывание3>|<высказывание3>; <высказывание1 >
<высказывание2>::= <пусто>| ‘ИНАЧЕ’<высказывание1 >
<высказывание3>::=‘С ВЕР’(<вероятность>)<высказывание4>|<высказывание3><знак логической операции>
<высказывание 3>
<высказывание 4>:: = <сокращенное имя главного параметра>(<темпоральное выражение > ) = <выражение20>
<выражение21><знак отношения 2 > <сокращенное имя главного параметра>(<темпоральное выраже-
ние>)<знак отношения2> <выражение21>
<выражение20>::=<константа0>|<сокращенное имя параметра>(<темпоральное выражение>) | <имя функции> |
<имя функции>(<темпоральное выражение > )|<связанная темпоральная переменная> | <выражение20> <знак
арифметической операции > <выражение20>
<вероятность> :: = <число>
<ситуация> ::=<элементарная ситуация>|<ситуация><знак логической операции> <ситуация>
<элементарная ситуация>::= < ситуация0> | <ситуация 1>
< ситуация0> ::= <выражение20> <знак отношения> <выражение20>
< ситуация1> ::= <сокращенное имя параметра> (<темпоральное выражение4>)<знак отношения><константа1>
<темпоральное выражение> ::= <темпоральное выражение0>|<темпоральное выражение2>
<темпоральное выражение4 > :: = <темпоральное выражение1>| <темпоральное выражение3>
<темпоральное выражение3 >::= <темпоральное выражение2 > : <темпоральное выражение2>
Приведем пример экспертного высказывания.
‘ВЫСКАЗЫВАНИЕ’ : I. ‘C ВЕР’ (0.8) ‘ЕСЛИ’ Y (t - 1 'ГОД') ≥ 10 ‘ТО’ 1 ≤ X (t) ≤ 5 ;
II. ‘C ВЕР’ (0.2) ‘ЕСЛИ’ Y (t - 1 'ГОД') ≥ Y2 (t - 0.5'ГОД') ‘ТО’ X (t) =1 ;
В данном примере при выполнении ситуации первой альтернативы главный параметр X (t) может при-
нять любое значение в интервале от 1 до 5.
Особенностью языковых средств является возможность при формулировании высказывания для «главно-
го параметра» достаточно просто определять интервал области изменения значений данного параметра (т.е.
иметь неточные суждения о его возможных значениях в качественной оценке экспертом ситуации).
Эксперименты психологов показывают, что максимальное количество структурных единиц информации,
за которыми человеческий мозг может одновременно следить, приблизительно равно семи плюс-минус два.
Вероятно, это связано с объемом краткосрочной памяти у человека. Дополнительным ограничивающим факто-
ром является скорость обработки мозгом поступающей информации: на восприятие каждой новой единицы
информации ему требуется около 5 секунд. Таким образом, исследователи оказались перед серьезной дилем-
мой. Сложность динамических систем возрастает, но способность нашего мозга справиться с этой сложностью
ограничена. Каков же выход из этого создававшегося затруднительного положения? Отметим, что способ пре-
одоления данного информационного барьера в управлении и моделировании сложными системами был извес-
Моделі і засоби систем баз даних і знань
418
тен еще в древности – divide et impera (разделяй и властвуй), на него обращал внимание академик В.М.Глушков
при оценке сложности систем управления экономикой государства [1]. При разработке математической модели
сложной динамической системы необходимо разделять ее на все меньшие и меньшие подсистемы, каждую из
которых можно исследовать и изучать законы ее развития независимо (именно для этих целей и привлекается
опыт экспертов-специалистов). В этом случае не превышается пропускная способность человеческого мозга –
для понимания любого уровня системы необходимо одновременно держать в уме информацию лишь о немно-
гих ее частях (отнюдь не обо всех). В самом деле, декомпозиция вызвана сложностью изучаемого объекта, по-
скольку именно сложность вынуждает делить пространство его состояний [1,2]. Необходимость формулирова-
ния логико-функциональных связей в динамических предметных средах задачу существенно усложняет. По-
этому актуальной является задача построения автоматизированных процедур извлечения знаний из динамиче-
ских баз данных, хранящих реализации «траекторий» динамической системы, пользуясь которыми в автомати-
зированном режиме специалист может формализовать свой опыт при построении причинно-следственных, ло-
гико-функциональных связей параметров изучаемого сложного объекта.
Интеграция формализованного экспертного знания
Пусть изучаемая система описывается множеством параметров (внутренних, управляющих, параметров
внешней среды): { Х | ix (t), i= 1, L }. Обобщенной динамической системой (ОДС) назовем совокупность { Х,
ЭО, А,δ }, где Х – множество параметров ОДС; ЭО – множество локальных причинно-следственных, логико-
функциональных зависимостей между параметрами ОДС; А= jiα – матрица весовых коэффициентов экс-
пертных оценок, δ – единица системного времени. Х= ВП∪ УП∪ПВС, где ВП – внутренние параметры;
ПВС – параметры внешней среды, УП – параметры управления. На множестве внутренних параметров опреде-
ляется группа параметров, служащих переменными функционала качества управления – множество параметров
качества управления (ПКУ). С помощью экспертов устанавливаются зависимости вида
))(),...,(),(()(
2211 kk iiiiii
j
i
j
i ttxttxttxftx −−−= , причем ix є ВП, 1 ≤ ί ≤ М; М – количество внутренних пара-
метров ОДС, где
j
if – плотность распределения вероятности значения параметра ix . Пусть имеется L пара-
метров { ix | ί = 1, L} обобщенной динамической системы, причинно-следственные связи параметра ix оцени-
вают (формулируют набор эвристических правил) im экспертов. Каждый из экспертов на основании своего
опыта (или пользуясь некоторыми процедурами извлечения знаний) формулирует локальные причинно-
следственные связи этого параметра в динамике, результатом применения которых являются возможные значе-
ния параметра с их вероятностью с учетом значения выбранной единицы системного времени δ [4, 5].
Пусть в базе данных имеются «исторические» данные N траекторий – предыстории развития изучаемой
системы. Обозначим значение i-го параметра k-й траектории в момент времени t как )(ˆ tx k
i . Все используемые
значения времени t кратны δ . Задача состоит в том, чтобы получить обобщенное мнение всех экспертов, кото-
рое давало бы более точный прогноз, чем мнение каждого из них, – построить обобщенную экспертную оценку.
Требуется построить обобщенную экспертную оценку ∑
=
⋅=
i
ii
m
j
j
xjx xtfxtf
1
),(),( α , где 1
1
=∑
=
im
j
jα . Задача сво-
дится к поиску значений вектора, удовлетворяющего некоторому критерию оптимальности.
Задача 1. Запишем критерий оптимальности прогнозирования следующим образом:
вектор jα = argmax ∑
=
N
k
k
ix txtf
i
1
))(ˆ,( .
Подставим значение ))(ˆ,( txtf k
ixi
: jα = argmax ∑∑
= =
⋅
N
k
m
j
k
i
j
xj
i
i
txtf
1 1
))(ˆ,(α .
Поменяем местами суммы: jα = argmax ∑∑
= =
⋅
i
i
m
j
N
k
k
i
j
xj txtf
1 1
))(ˆ,(α .
Вынесем за внутреннюю сумму jα : jα = argmax ∑ ∑
= =
⋅
i
i
m
j
N
k
k
i
j
xj txtf
1 1
))(ˆ,(α .
Очевидно, что для достижения поставленной цели, необходимо иметь jα = 1 для того j, при котором
сумма ∑
=
N
k
k
i
j
x txtf
i
1
))(ˆ,( максимальна, или, другими словами, учитывать мнение только одного эксперта, у ко-
торого наилучшие результаты на «исторических» данных.
Моделі і засоби систем баз даних і знань
419
Задача 2. Рассмотрим другой критерий оптимальности функции прогнозирования jα = argmax
))(ˆ,(min
...1
txtf k
ix
Nk i=
, т.е. наихудший результат прогнозирования должен быть максимально хорошим.
Подставим значение ))(ˆ,( txtf k
ixi
:
max)))(ˆ,((min
1...1
→∑ ⋅
==
i
i
m
j
k
i
j
xj
Nk
txtfα .
Пусть ))(ˆ,( txtf k
i
j
x
j
k i
=β .
Преобразуем поставленную задачу оптимизации следующим образом:
max)(min
1...1
→∑ ⋅
==
im
j
j
kj
Nk
βα .
Переформулируем данную задачу:
ck
im
j
j
kj ≥∑ ⋅∀
=1
: βα , max→c .
Вектор градиента функции ∑
=
⋅
im
j
j
kj
1
βα обозначим kg
r
:
⋅⋅
⋅ im
kikiki
k mmm
g
βββ
1
;...;
1
;
1
21
r
.
Обозначим
j
ki
j
k m
e
β⋅
= 1
.
Результирующий вектор градиента всех функций
N
g
g
N
k
k∑
== 1
r
r
,
т.е. );...;;( 21 imeeeg
r
, где
N
m
N
e
e
N
k
j
ki
N
k
j
k
j
∑∑
== ⋅== 11
1
β
.
Координаты точки на плоскости 1
1
=∑
=
im
j
jα будут равны координатам вектора g
r
, умноженного на c, т.е.
необходимо решить систему уравнений
);...;;( 21 imcg ααα=⋅r при условии 1
1
=∑
=
im
j
jα .
Подставим координаты вектора и выпишем систему уравнений полностью:
j
N
k
j
ki
N
m
c αβ =⋅⋅
∑
=1
1
, imj ≤≤1 , 1
1
=∑
=
im
j
jα .
Из этой системы уравнений находим c и jα . Количество неизвестных совпадает с количеством уравне-
ний, т.е. можно получить точное решение задачи. Подставим jα из первого уравнения во второе:
1
1
1
1 =⋅⋅∑
∑
=
=im
j
N
k
j
ki
N
m
c
β
.
Откуда следует, что
∑∑
= = ⋅
=
im
j
N
k
j
kim
N
c
1 1
1
β
.
Подставив c в первое уравнение, получим требуемые значение вектора jα :
Моделі і засоби систем баз даних і знань
420
jα =
∑∑
∑
∑∑
∑∑
∑∑
= =
=
= =
==
= =
=
⋅
⋅=⋅⋅
⋅
iii m
l
N
k
l
k
N
k
j
k
m
l
N
k
l
ki
N
k
j
ki
N
k
j
ki
m
l
N
k
l
ki m
m
N
m
m
N
1 1
1
1 1
11
1 1
1
1
1
11
1
β
β
β
ββ
β
.
Таким образом, получено аналитическое решение поставленной задачи нахождения коэффициентов ли-
нейной «свертки мнений экспертов».
Заключение
Приведенные в статье подходы позволяют решать задачу построения обобщенного экспертного знания
на основе интеграции формализованного опыта нескольких специалистов, участвующих в эвристической оцен-
ке причинно-следственных связей параметров изучаемой системы. Применение рассмотренных подходов мо-
жет быть использовано при интерпретации знаний экспертов.
1. Глушков В.М. Основы безбумажной информатики. – М.: Наука, 1982. – 552 с.
2. Глушков В.М., Петрухин В.А., Попов А.А. Системный подход к моделированию в медицине // Кибернетика и вычисл. техника, 1977. –
Вып. 36. – С. 3 – 6.
3. Петрухин В.А. О языке формализации опыта экспертов системы представления и интерпретации знаний в динамических предметных
средах // Пробл. программирования; 2002. – № 1–2. – С. 441 – 446.
4. Петрухин В.А., Манойло Ю.Н. Средства информационного обеспечения системы автоматизации сбора и обработки данных в комбус-
тиологии // Реєстрація, зберігання i обробка даних. – 2003. – № 2. – С. 109 –119.
5. Петрухин В.А., Манойло Ю.Н. Процедура извлечения знаний из динамических баз данных // Компютерная математика. – 2003. – № 1.
– C. 75–87.
6. Петрухин В.А., Манойло Ю.Н., Черевко О.В. О подходах к интеграции формализованного опыта экспертов // Там же. – 2005. – № 3. –
C. 122–127.
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1534 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1727-4907 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T13:23:58Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Інститут програмних систем НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Петрухин, В.А. Манойло, Ю.Н. 2008-08-21T17:27:42Z 2008-08-21T17:27:42Z 2006 О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом / В.А. Петрухин, Ю.Н. Манойло // Проблеми програмування. — 2006. — N 2-3. — С. 413-420. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1727-4907 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1534 681.3 Статья посвящена вопросам инженерии знаний экспертов при создании и интерпретации математических моделей сложных дина- мических систем. Рассмотрены подходы к интеграции локальных знаний экспертов о причинно-следственных, логико- функциональных связях параметров изучаемой системы. The article is dedicated to questions of experts knowledge engineering at creation and interpretation of mathematical models of complex dynamic systems. Approaches of integration of experts local knowledge about cause-effect, logic-functional relations of studied system parameters are considered. ru Інститут програмних систем НАН України Моделі і засоби систем баз даних і знань О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом About approaches to knowledge engineering in systems with not deductive conclusion Article published earlier |
| spellingShingle | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом Петрухин, В.А. Манойло, Ю.Н. Моделі і засоби систем баз даних і знань |
| title | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом |
| title_alt | About approaches to knowledge engineering in systems with not deductive conclusion |
| title_full | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом |
| title_fullStr | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом |
| title_full_unstemmed | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом |
| title_short | О подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом |
| title_sort | о подходах к инженерии знаний в системах с недедуктивным выводом |
| topic | Моделі і засоби систем баз даних і знань |
| topic_facet | Моделі і засоби систем баз даних і знань |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/1534 |
| work_keys_str_mv | AT petruhinva opodhodahkinženeriiznaniivsistemahsnededuktivnymvyvodom AT manoiloûn opodhodahkinženeriiznaniivsistemahsnededuktivnymvyvodom AT petruhinva aboutapproachestoknowledgeengineeringinsystemswithnotdeductiveconclusion AT manoiloûn aboutapproachestoknowledgeengineeringinsystemswithnotdeductiveconclusion |