X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2018

В настоящее время сложность процессов и объектов во всех сферах человеческой жизни всё время растёт. Это приводит к увеличению трудоёмкости операций, связанных с проектированием, обслуживанием и эксплуатацией. В какой – то мере это может быть компенсировано повышением уровнем профессионализма и количества людей, принимающих участие в вышеописанных процессах. Человеческие возможности, однако, имеют предел. Человек не может полноценно воспринимать объекты, если их количество превышает его возможности к анализу, а увеличение числа лиц ведёт к необходимости согласования их деятельности. Применение современных средств автоматизации позволяет обойти указанные ограничения.

Одним из таких средств является разработка и внедрение экспертных систем.

Экспертные системы – это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей. [1] Экспертные системы обеспечивают возможность получения экспертных знаний из многих источников. С помощью экспертных систем могут быть собраны знания многих экспертов, привлеченных к работе над решением задачи. Так как данные системы используют знания экспертов, то встаёт вопрос о методах, с помощью которых они извлекаются.

В данной статье рассматривается построениеэкспертной системы, основанной на извлечении знаний методом оглавления учебника.

Данный метод заключается в составлении иерархии. На каждом уровне иерархии описывается та или иная группа свойств. Сама по себе составленная иерархия несёт лишь информацию о составе проектируемой области на рассматриваемом уровне, однако, анализируя порядок расположения и количество элементов иерархии можно сделать выводы о важности этих элементов. [2]

Количество повторений элементов иерархии в ответах пользователей может говорить о распространённости или важности данного элемента иерархии.

Учёт порядка расположения элементов возможен при помощи расчёта весомости этих элементов, которая рассчитывается по следующей формуле:

Здесь – вес i-го элемента, – позиция i-ого элемента в списке j-го пользователя, n – количество опрошенных пользователей, – количество ответов j-го эксперта.

Благодаря этим возможности анализа результатов метод составления оглавления учебника хорошо подходит для составления классификаций и анализа объектов.

В качестве платформы для разработки была выбрана среда Microsoft Visual Studio 2017. Языком разработки был выбран C#. Разработанная система была реализована в виде оконного приложения.

Выбор средств разработки обусловлен удобностью среды MS Visual Studio 2017, широким спектром возможностей языка С# и высокой эргономичностью оконных приложений для пользователей.

В качестве примера была реализована задача выделения наиболее важных характеристик твердотельных накопителей. Для решения данной задачи был реализован ввод каждым пользователем системы критериев, по которым были рассмотрены модели твердотельных накопителей, ввод рассматриваемых моделей твердотельных накопителей и ввод значений критериев для заданных пользователем альтернатив.

Разработанная экспертная система обеспечивает работу с несколькими предметными областями, возможность ввода пользователями как заранее заданных критериев и альтернатив, так и добавление собственных. В системе реализован механизм авторизации пользователей. Авторизация пользователей позволяет ограничить доступ к системе для посторонних, а также обеспечить разграничение вводимых данных между вводивших их пользователей.

Были созданы 2 группы пользователей: администраторы и эксперты. При этом администратор также может выступать и в роли эксперта.

Администратор системы осуществляет добавление и удаление пользователей и задание предметных областей.

При входе пользователя группы «эксперт» ему предоставляется окно для работы с системой, представленное на рисунке 1.

Рис. 1

В данном окне эксперт осуществляет ввод данных по выбранной предметной области. К вводимым данным относятся критерии, альтернативы и значения критериев для заданных альтернатив. Также пользователь может формировать отчётность по выбранной предметной области и по выбранному им пользователю.

Окно пользователя системы содержит две вкладки: оценки и отчётность.

Вкладка «оценки» содержит выпадающий список с предметными областями, кнопку обновления введённых данных, вкладки «критерии» и «альтернативы». Вкладка «отчётность» содержит список доступных для формирования отчётов.

При нажатии на кнопку «добавить» на вкладке «критерии» пользователю будет выведено окно, содержащее список всех введённых пользователями критериев, относящихся к предметной области, выбранной экспертом, поле ввода наименования нового критерия и кнопку добавления введённого критерия. При этом пользователь может выбрать один из уже введённых другими пользователями критериев двойным кликом по строке с этим критерием.

Вкладка «альтернативы» содержит список введённых пользователем альтернатив, кнопку добавления и кнопку удаления. При нажатии на кнопку «добавить» выводится всплывающее окно, содержащее список всех введённых пользователями альтернатив, относящихся к предметной области, выбранной экспертом, поле ввода наименования новой альтернативы и кнопку добавления введённой альтернативы.

При двойном клике на одну из введённых на вкладке «альтернативы» альтернатив происходит вызов всплывающего окна задания значения критериев для выбранной альтернативы. Данное окно содержит список всех введённых для выбранного критерия значений, поле вода значения критерия и кнопку добавления значения критерия. Выбор одного из уже существующих значений осуществляется двойным кликом по соответствующему значению в списке.

При вызове отчёта по предметной области на вкладке «отчётность» происходит расчёт весомости критериев для выбранной предметной области, расположение их в порядке убывания и вывод значений этих критериев в порядке убывания частотности их упоминания. Для выбранной в ходе исследования задачи был осуществлён ввод характеристик, моделей и значений характеристик моделей твердотельных накопителей. Итоги выполненной задачи были рассчитаны при формировании отчёта по предметной области, представленного на рисунке 2.

Рис 2.

Наиболее весомыми критериями в данной категории оказались интерфейс, модель контроллера, объём и тип памяти.

При этом наиболее часто встречаемыми значениями стали:

по критерию «интерфейс» ­– sata –3;

по критерию «модель контроллера» – marvell 88ss107;

по критерию «объём, гб» – 500;

по критерию «тип памяти» – tlc;

по критерию «скорость последовательного чтения, Мбайт/c» – 550;

по критерию «скорость последовательной записи, Мбайт/c» – 520;

по критерию «скорость чтения 4k файлов, IOPS» – 100000;

по критерию «скорость записи 4k файлов, IOPS» – 90000.

Полученные данные говорят о том, что при выборе потребительского твердотельного накопителя в первую очередь следует обращать внимание на интерфейс, модель контроллера, объём и тип памяти. При этом наиболее часто потребительские накопители будут иметь наиболее часто упомянутые здесь характеристики.

В данной работе были рассмотрены общие сведения и понятия об экспертных системах и методе составления оглавления учебника. Была описана конкретная программная реализация экспертной системы, основанной на извлечении знаний методом оглавления учебника на языке С#. Разработанная система обеспечивает: авторизация пользователей, возможность рассмотрения нескольких предметных областей в рамках одного программного решения, автоматизацию ввода данных пользователем, удобный и понятный интерфейс, возможность ввода пользователями различных наборов альтернатив, критериев и их значений в рамках выбранной предметной области, а также просмотр введённых пользователями данных.

Список литературы

1. Форсайт Р. Экспертные системы. Принципы работы и примеры/ Р. Форсайт ­– Москва: Радио и связь, 2014. – c. 224

2. Попов Э. Экспертные системы: Решение неформализованных задач в диалоге с ЭВМ/ Э. Попов – Москва: Наука, 2012 – с. 288

Код для цитирования: Скопировать