Информатика | Білім базасының архитектурасы

Білімге негізделген жүйелер

Сараптау жүйесі кез – келген қолдану саласында пайда болады . Яғни, мәселені сарапшы маман жүзеге асырғандай етіп орындайтын жасанды интеллект жүйесі . Сараптау жүйесі компьютер мүмкіндіктерімен біріктірілген жүйе . Нағыз сараптау жүйесі бұдан да күрделі құрылымды болуын ескеру қажет , бірақ ескеретін жәйт суретте көрсетілген блоктар кез-келген сараптау жүйесінде болады , себебі, олар сараптау жүйесінің жаңа құрылымы de facto стандарты болады .
Жалпы сараптау жүйесінің функционалдану процесін келесі түрде көрсетуге болады :
Сараптау жүйесіне сұраныс жіберетін қолданушы интерфейс арқылы керекті ақпаратты алатын қолданушы ;
Қолданушыға керекті мінездемені берумен қатар білім базасын қолданатын шешуші ;
Сараптау жүйесінің жалпыланған құрылымы былай сипатталады :


Пайдаланушы Білім инженері + Сарапшы

Пайдаланушы интерфейс – қолданушы мен сараптау жүйесінің арасындағы ақпаратты шығару немесе нәтежие алу диалогтарын іске асыратын программалар жиыны .
Білім базасы - практикалық іс- әрекеттің және де кәсіптік тәжірбиеден алынған нәтежиені пәндік обылыста әртүрлі принцптермен , байланыстармен және де заңды түрде мамандарға шешуге және оны қоюға рұсат етеді .Білім базасы -интеллектуалданған жүйе ядросы , пәндік обылыстардың өзіне тән қасиеттері машиналық тілде білім туралы мәліметті жазады . ЭЕМ –мен жұмыс істейтін информация екі түрге бөлінеді :
-- Процедуралық
-- Декларативтік
Процедуралық - информация есепті шешу барысында программа түрінде орындайды.
Декларативтік- программалар, жұмыс істейтін базада жүзеге асады.
Шешуші – Білім базасындағы сараптаушының қадамын білім базасы негізінде модельдейтін программа . Осыған ұқсас : дедуктивті машина , шығарушы машина , логикалық шығару блогы .
Түсініктеменің жүйесі – пайдаланушының қойған сұрағына жауап алуына мүмкіндік беретін программа .
Білім базасының интеллектуалды деңгейі- диалогты режимде білім базасын құруға мүмкіндік беретін білім бойынша инженер ұсынған программа .
Оған: 1. енгізілген меню
2. білімді түсіндіретін шаблондары
3. Көмекші режимі (Help- режимі)
4. базамен жұмысты оңайландыратын басқа сервистер .
Сараптау жүйесі кез – келген қолдану саласында пайда болады , яғни оны кез- келген салада пайдалануға немесе басқа мақсаттарда пайдалануға болады .
Мәліметтерді анықтау – жүйеге енгізілген деректерді қолдану саласындағы жағдайды анықтау мақсатымен айқындау
Мониторинг- мониторингтің негізгі жұмысы – уақыт масштабымен шетке шыққан параметрлерінің сигнализацияларының үздіксіз интерпретация мәліметтері . Негізгі проблемасы - қиынырақ жағдай мен инверстік есептің іске асуы .
• Яғни, СПРИНТ электростанциясының жұмысын тексеру және REACTOR атомдық редакторлар диспетчеріне көмек
• FALCON және тағы басқа химиялық заводтардың авариялық датчиктерін бақылау .
Жобалау – қойылған талаптарға сәйкес келетін обьектілерді анықтау . Яғни, бұл жерде “обьектілерді ” құру үшін алдына ала сол обьектің қасиетін және қандай жобалаудан тұратынын анықтап алу қажет . Бізге керекті документтердің жиынтығы – сызбасы , алдына ала түсіндіріліп жазылған хаттама . Бұл жердегі негізгі проблема –обьектінің анық құрылымын білім негізінде сипатталуы , эффекті түрде проектіні ұйымдастыру мен одан да көп қадамдағы проектіні жүзеге асырудағы шешімдерді қарастыру .Сол себепті , проектіні есептеу барысында , сараптау жүйесінде орындалатын екі процестің арасындағы байланыс қарастырылады :
• Шешімді шығару процесі
• Түсіндіру процесі
Болжау - өткен және кәзіргі кездегі жағдайды негізге ала отырып болашақтағы өзгерістерді болжау . Болжау жүйелері берілген ситуациядан логикалық түрде қорытынды ықтималын шығарады . Болжау жүесінде әдетте динамикалық модель параметрлері қолданылады және сол қолданылатын параметрлердің мәндері берілген ситуацияға сәйкестендіріледі .
Мысал ретінде келесілерді алуға болады :
• Ауа – райыны болжау – WILLARD
• Болашақ өнімді болжау - PLANT
• Экономикалық болжаулар - MOLGEN
Үйрету- негізгі интеллектуалды жүйенің басты сызықтығы – үйренуге қабілеттілігі және де бұрын соңды кездеспеген есептерді шешу жолдары.
Біліммен басқару – Есептер шешу барысында білімді қолдану үшін интеллектуалды жүйе мыналардан тұруы қажет:
• біліммен оперирлеу
• білімді толықтыру (ұйымдастырылып жатқан тәсілдердің және толық емес білімді сипаттау көмегімен )
• Білім жүйесінде сақталынатындардың классификациясы
• Ұйымдастырылған білім процедураларын жалпылау
• Абстрактілі түсіндіру білімі негізінен формаға келтіру
• Құрылған методтардың көмегімен шындыққа жақын және дұрыс негізгі білімді жүзеге асыру ;
• Аданың ой-өрісінің модельімен жүзеге асыру ;
Білімді басқару мен білімді түсіну – екі бағытта бір –бірімен тығыз байланысты . Кәзіргі уақытта құрылатын білім базасының теориясы біріншісі сияқты екіншісіне де бағытталған
Білімге негізделген барлық жүйелерді , келесі түрге бөлуге болады :
• Анализ есептерін шешуші жүйелері
• Синтез есептерін шешу ші жүйелері
Айырмашылығы:
Анализ есептерін шешуші жүйелері- бұл жерде , анализ есептерінің көбі жүйеге қосылады және жүйеге көшірілетін болады ; Осы анализдік есептерге жататындар :
• Мәліметтердің интерпретациясы
• Диагностика
• Есептің шешімін қолдау
Мәліметтердің интерпретациясы . Әрбір информациялық бірліктің өзіне тән аты болуы керек , себебі сол мәліметтер арқылы информациялық жүйелер оны табады және де оның аты аталған сұраныстарға жауап береді . Есте сақталған мәліметтер аттарынан айрылғанда онымен қоса жүйемен идентификациялау мүмкіндігі де жоғалады . Ал, мәліметтер болса тек программаны ғана идентификаторлай алады ;
Мысалға : ЭЕМ- нің есіне вуздың студентері туралы мәліметтер енгізу керек болсын , ЭЕМ- ді ішкі идентификациялаусыз жазатын болсақ, онда біз таблицаның жолдарына сәйкес төрт машиналық сөз жазылған болар еді .
Диагностика – осы айқындау негізінде қолдану саласындағы күрделі жағдайды анықтау.
Есептің шешімін қолдау - өзіміз шешкен кез-келген есептің шешімін тексере отырып , дұрыстығын тексеру .
Синтез есептерін шешуші жүйелері – ал бұл жерде көп есептер потенциалды түрде шектелмейді және шешу компоненттері мен проблемалардан тұрады . Синтездік есептерге жататындар :
• Жобалау
• Жоспарлау
• Басқару
Жобалау - қойылған талаптарға сәйкес келетін обьектіерді анықтау .
Жоспарлау – қойылған мақсатқа жетудегі іс-қимылдарды жоспарлау
Басқару – Есептер шешу барысында білімді қолдану үшін интеллектуалды жүйеге сүйеніп керекті мәліметтерді басқаруға мүмкіндік береді .

Білімдер негізінде құрылатын сараптау жүйелерінің сыныптамасы

Статикалық сараптау жүйесі – пәндік обылыста жүзеге асады және бұл жерде , білім базасы мен интерпретацияланған мәліметтер уақыт бойынша ауыспайды .. олар әрқашанда тұрақты болады .
Квазидинамикалық сараптау жүйелері –бағытталған уақыт интервалындағы жағдайларды реттейді және интерпретациялайды . Мысалы , микробиологиялық сараптау жүйелері – лабараториялық өлшемдерді технологиялық процестер негізінде анализдайды.
Динамикалық сараптау жүйелері – нақты уақыт аралығында үзіліссіз интерпретациялаудың жүйеге мәліметтердің қабылдануы.
Мысалы: 1. Ыңғайлы өндірістік комплекстерімен басқару ;
2. G2- динамикалық жүйелерді инструменталдық программаларды іске асыру үшін қолданылады .

ЭВМ-нің типі бойынша классификациясы
Кәзіргі кезде қолданыста бар :
• Супер ЭВМ-дегі ерекше стратегиялық есептер үшін сараптау жүйесі
• Орташа өнімділіктегі ЭВМ үшін сараптау жүйесі
• Символдық процессорлар мен жұмыс станциялары үшін сараптау жүйесі .
• Мини және СуперМини ЭВМ үшін сараптау жүйелері
• Дербес компьютерлер үшін сараптау жүйелері ;
Пайдаланушы - бұл сараптау жүйесімен жұмыс жасайтын қолдану саласының маманы не болмаса сараптау жүйесін құруға тапсырыс беруші .Тапсырыс беру барысында –түсінікті деңгейде қою қажет . Сонымен қатар сарапшының беруші кеңестерін дұрыс талқылау қабілетіне ие болуы қажет . Пайдаланушыға ең төмен талаптар қойылады . Себебі оны таңдамайды . Ол кейбір жағдайда жүйенің тапсырыс берушісі болып табылады . Қажетті қасиеті:
а) Достық
б) Жүйеден не керек екендігін түсіндіре алуы
в) Есептеу техникасын қолдану барысындағы психологиялық кедергінің жоқтығы
г) Жаңа нәрсеге қызығушылығы .Дайындалған сараптау жүйесінің қолданатынын пайдаланушы шешуі
д) Жалпы кез- келген қолданушының өз жұмысына деген қызығушылығы жас кезден –ақ пайда болады .
Пайдаланушы кейбір деңгей базасында квалификациясы болуы қажет, ол сараптау жүйесінің ұсынысын дұрыс талқылқылауға мүмкіндік береді . Одан басқа терминология интерфейсі сараптау жүйесіне толығымен сәйкес болуы керек , себебі ол пайдаланушыға талап онша жоғары емес , әйтпесе ол сараптаушы разрядына өтеді және сараптау жүйесін керекті қылмайды .
Білім инженері – жасанды интеллект саласының маманы. Білім базасы мен сарапшы арасындағы аралық буфер ролін атқарады . Білім инженері –білімдердің барлық түрлерін біледі және де ол аналитик ролін де атқарады .
ЭЕМ-де өңделетін мәліметтер орын ауыстырылып, келесі этаптардан өтеді :
1. D1-Мәліметтерді өлшеу мен бақылаудың қорытындысы
2. D2- Материалды түрде берілген мәліметтер туралы ақпарат (таблицалар , протоколдар, керекті мәлімдемелер);
3. D3-Мәліметтердің диаграмма түріндегі құрлымы , графигі, функциясы ;
4. D4- Мәліметтерді сипаттау тіліндегі компьютердегі мәліметтер ;
5. D5- ақпаратты машиналық тілде жүргізетін мәліметтер базасы
Білім эмпирикалық жолмен алынған мәліметтерге негізделген .
1. Z1-Адамның ойлау негізінде қалыптасқан білім
2. Z2- Білімнің материалдық тасығыштары (оқулық , методикалық оқулықтар )
3. Z3-білім алаңы –негізгі обьектілардың пәндік обылыстары, олардың белгілері және заңдылықтары және олардың өзара байланысы
4. Z4- Білім берілетін тілдегі түсініктен қалыптасқан білім(продуктілік тілдер, семантикалық желілер , фреймдер )
5. Z5- Ақпаратты тасушы машиналар базасынан қалыптасқан білім .
Сараптаушы – дайындаушы коллективінде маңызды фигура болып табылады . Соңғы есепте , оның дайындығы білім базасының компетенциясының деңгейін анықтайды .
А) жақсы қарым- қатынас
б) Өз тәжірбиесімен айналадағылармен бөлісуі
в) Педогогикалық білімдерді түсіндіре алуы .
г) Дайындалған жобаның іске асуына қызығушылық болуы керек . Әдетте сараптаушының саны жағынан сұрақтар туындайды . Бұл жерде әр сараптаушының жеке жұмыс жасауы мен әр кезде альтернативті база құруы да білімге қарсы неше түрлі проблемалар туындалуы мүмкін . Таңдалған пәндік обылыста жоғарғы кәсіпкерлік қана емес , басқа да мәселерден жан- жақты болуы қажет . Мысалға : Сараптаушының жасанды интеллект туралы әйгілі әдебиеттермен таныс болуы білімді алу барысында эффекті түрде этаптардан өту үшін сараптау жүйелерін білу қажет.

Проблеманың идентификациясы
Сараптаушы жүйенің дайындалуы , яғни қадамы жобаланады және есеп анықталады :
• Керекті ресурстар (уақыт, адам ,ЭВМ)
• Білім көзі (кітаптар, қосымша сарапшылар , әдістемелер )
• Аналогты сараптау жүйесінің пайда болуы
• Мақсаты (тәжірбиенің таратылуы )
• Шешуші есептер класы және тағы басқа




Орташа созылуы 1-2 апта

Білім алу
Әртүрлі әдісті қолдану арқылы сараптаушыдан білім инженеріне ауыстыру осы стадиялардан өтеді :
• Текстке анализ
• Диалогтар
• Сараптау ойындары
• Лекциялар
• Дискуссиялар
• Интервью( сұхбат)
• Бақылау және басқалар



Білімнің құрылысы мен концептуалдылығы
Пәндік обылыстың құрылысынан алынған бірнеше көрсетімді анықтайды :
• Терминология
• Негізгі түсінік пен оның атрибуттарының тізімі
• Түсініктер арасындағы қатынас
• Кіруші және шығушы ақпараттың құрылысы
• Шешім қабылдаудың стратегиясы
• Стратегияның шектілігі және т.б.

Білімнің құрылысы немесе концептуалдығы – пәндік обылыстың график түріне формальді емес дайындаушының білімін сипаттауы , ол пәндік обылысты түсіну мен негізгі концепциясының арасындағы байланыс таблица, диаграмма немесе текст түрінде берілуі мүмкін .

Базадағы әртүрлі факторлардың пайда болуымен және де оқиғаны сипаттауымен белсенді жүйенің арасындағы байланыс болуы мүмкін.
Білімнің функционалды түрде бүтін болуын ұмытпау керек , яғни бұл дегеніміз – қажетті нәтежиені алу мүмкінділіктерді, нәтежие алу үшін кеткен уақыт пен керек – жарақтар, жеткілікті анализ керектілерін алу .

Жалпы мәліметтер базасы мен білім базасы тығыз байланысқан

Ең алдымен , білім мәліметтерге қарағанда өте күрделі структуралы.
Жалпы білім базасы 2- түрлі болады :
1. Экстенсионалды
2. Интенсионалды
Экстенсионалды- түрде кейбір факторлар ды теру арқылы , пәндік обылысты жасайтын және берілген мәліметтерге сәйкес болады ;
Интенсионалды - түрде мәліметтер түсінігі мен атрибуттар арасындағы байланысқан схемаға сәйкес болады .
Қазіргі уақытта мәліметтер базасын басқару жүйесі барлық информациялық бірліктер базада сақталған мәліметтер үшін ішкі интерпретациялауды қамтамасыз етіп отыр .Білімнің құрлымы : Ақпараттық бірліктер қолдануға ыңғайлы құрылымда болуы керек . Олар үшін “Мәтрөшке принцпі ” орынындалуы керек және де рекрусивті түрде бір- біріне ақпараттық бірліктер ауыса білуі қажет .
Кез-келген ақпараттық бірлік басқа мәліметтер құрамына да енуі мүмкін. Яғни жалпы сөзбен айта кетсек әрбір бөлек ақпараттық бірлік өз еркімен байланыс құра білуі қажет . Мысалға , “бөлшек- бүтін”, “элемент – класс” және т.б.
Байланыстылық (білім бірліктерінің арасындағы байланыс ). Ақпараттық базада ақпараттық бірліктердің арасындағы әртүрлі байланыстар қарастырылуы қажет. Ең алдымен бұл байланыстар ақпараттар арасындағы байланысты сипаттайды . Ақпараттық бірліктің арасында басқа да байланыстар орындалады , мысалға ақпараттық бірліктің реттік нөмірін анықтау үшін немесе әртүрлі ақпараттар бірлігін бір жүйеге келтіру үшін және т.т.б.Білімді көз алда елестету үшін келесі ерекшеліктерді қарастырамыз:
* Семантикалық желі- жалпы модельді ерекжелеп анық түрінде көрсетеді ;
* Иерархиялық желі- ақпараттық бірлікке негізделген болып саналады ;
Білімнің белсенділігі – ЭЕМ –нің пайда болғанынан бері және онда қолданылатын ақпараттар бірлігі мәліметтер және командалар болып бөлінгеннен кейін мынандай жағдайлар болды :
• Мәліметтер- пассивтер
• Командалар – активтер

Яғни ,мәліметтер өз орнында қала береді де кез- келген жаңа ақпарат келіп түскенде , ақпарат жаңарады . Одан қызығырақ бола түседі .
Ал, командалар болса әрқашан да бір орында түрады . Командалар бар болғаннан соң кез- келген процестер орындалады ....