Объяснительные способности ЭС

Важность объяснений в ЭС вызвана рядом факторов. Во-первых, трудно ожидать, что пользователи будут знать все возможности и понимать все действия ЭС. В связи с этим пользователям требуется помощь ЭС. Во-вторых, значимость объяснений обусловлена тем, что экспертные системы предназначены для использования в слабоформализованных областях, т.е. для решения задач, не имеющих алгоритмических решений. В условиях отсутствия теории, являющейся надежной гарантией правильности полученных результатов, возникает особая необходимость в разработке средств, дающих пользователям возможность убедиться в достоверности методов и знаний, используемых ЭС для получения решения. В качестве таких средств в ЭС используются объяснительные способности.

Наиболее часто используются следующие определения термина "объяснение" [10, 11]:

· Объяснить что-либо – значит раскрыть связи между объектами объяснения (фактами, событиями, процессами) и другими уже известными и ранее объясненными явлениями с целью осознания места объясняемых фактов в системе природных или социальных взаимосвязей и законов; объяснить – это значит сделать ясным, понятным, осмыслить для самого себя или растолковать кому-либо.

· Объяснение есть ответ на вопрос "почему?"

· Объяснить явление – значит, показать, что оно подчиняется общему закону.

· Объяснение – совокупность приемов, помогающих установить достоверность суждений относительно какого-либо неясного, запутанного дела или имеющего целью вызвать более отчетливое представление о более или менее известном явлении.

Следует отметить, что каждое из приведенных определений охватывает различные аспекты объяснения, но не охватывает всех сторон этого явления.

Близким к понятию “объяснение” является понятие “обоснование”. Обоснование – мыслительная процедура, основанная на использовании определенных знаний, норм и установок для принятия каких-либо утверждений, оценок или решений о практических действиях. Целью обоснования является обсуждение и анализ правомочности и целесообразности определенных действий (решений) в некоторой ситуации, составление возможных альтернатив и выбор из них наиболее эффективных.

Применительно к ЭС "обосновать действия системы – это показать, что они являются разумными в рассматриваемой ситуации" [10].

Объяснение можно охарактеризовать следующим набором параметров: 1) цель; 2) объект; 3) способ; 4) адресат. Объяснительные способности ЭС должны быть ориентированны на всех, кто с ними взаимодействует.

Специфика задач, решаемых пользователями разных типов, предъявляет к объяснительным способностям ЭС различные требования. Основная цель использования объяснительных способностей для "студента" – обучение, для эксперта и инженера по знаниям – локализация ошибок, для пользователя-специалиста – обеспечение доверия к результату, для пользователя неспециалиста-достижение взаимопонимания.

Итак, можно выделить следующие цели, преследуемые при использовании объяснений в ЭС:

· локализовать ошибки системы путем исследования метода рассуждения;

· повысить доверие пользователя к системе, что способствует положительной оценке пользователем пригодности системы к практическому использованию;

· достичь взаимопонимания между пользователем и системой, что повышает вероятность успешного решения поставленной пользователем задачи;

· обучить пользователя.

Параметр объект определяет объясняемую сущность. Выделение этого параметра оправдано тем, что:

· способ объяснения часто зависит от объясняемой сущности;

· круг объясняемых сущностей как в существующих, так и в перспективных системах не охватывает всех знаний и процедур и необходимо указывать, что может быть объяснено, а что – нет.

Объясняемые сущности можно классифицировать по следующим аспектам:

· область интерпретации (предметная область, система, пользователь, язык);

· уровень общности (конкретные факты, абстрактные факты, метафакты);

· тип сущности (процесс, объект и т.д.);

· свойства и значения сущности (статические/динамические, точные/приближенные, полные/неполные и т.д.) и т.п.

Например, система MYCIN может давать объяснения относительно сущности двух типов:

· процесс построения системой умозаключений;

· знания, известные системе.

При этом знания классифицируются на статические и динамические, так как в зависимости от этого свойства используют различные механизмы объяснений.

Параметр способ имеет несколько аспектов, и наиболее важными из них являются:

· тип объяснения;

· уровень детальности объяснения;

· язык объяснения.

В научной литературе обычно выделяют пять основных типов объяснения [10]: причинные (каузальные), объяснения через закон, функциональные (целевые, мотивационные), структурные и генетические (исторические).

Причинные объяснения вскрывают причинные взаимосвязи между некоторыми явлениями. Важность причинных объяснений вытекает из того, что причинность всеобща, так как нет явлений, которые не имели бы своих причин, как нет явлений, которые не порождали бы тех или иных следствий.

Объяснение через закон сводится к установлению, в соответствии с каким законом, теорией, моделью возникло или происходило объясняемое явление. В этом случае объяснение можно рассматривать как логическую операцию дедукции: выведение частных следствий из общего закона (теории, модели).

Например, газ ведет себя данным образом, потому что он состоит из молекул (поведение которых предсказывает кинетическая теория газа).

Функциональные объяснения сводятся к установлению функций, выполняемых той или иной частью системы. Эти объяснения строятся по принципу " нужно для того, чтобы могло произойти ". Например, "мимикрия (защитная окраска и форма) нужна насекомым для того, чтобы скрываться от врагов".

Структурное объяснение дается посредством описания структуры, которая обеспечивает выполнение функций объясняемой системы в целом.

Генетическое (историческое) объяснение состоит в раскрытии условий, причин и законов, приведших к текущему состоянию системы, предмета, явления. Генетическое объяснение вскрывает происхождение сущности и способ ее образования.

Параметр способ можно рассматривать и с точки зрения уровня детальности объяснений. Необходимость давать объяснения на различных уровнях детальности вызвана разнообразием целей пользователей, разнообразием их уровня знаний, изменением во времени знаний конкретного пользователя и т.п. Параметр способ включает еще один аспект – "язык объяснения ". В ЭС объяснения, как правило, осуществляются на ограниченном ЕЯ или языке графических образов.

Учет параметра адресат в объяснениях ЭС затруднен по следующим причинам:

· имеются различные типы пользователей, преследующих при взаимодействии с системой различные цели;

· квалификация конкретного пользователя данного типа изменяется во времени, вследствие получения им новых знаний;

· логика работы ЭС и способ хранения знаний не идентичны представлениям пользователя, но объяснения должны быть понятными и касаться запрашиваемой сущности на соответствующих уровнях общности и детальности.

При практической реализации функции объяснительной компоненты ЭС обычно включают генерацию любых ответов на запросы пользователей.

Выделяют следующие подходы к созданию программ, обладающих объяснительными способностями:

· записанные объяснения, т.е. использование для объяснений заранее подготовленных текстов на естественном языке;

· генерация объяснений непосредственно из программных кодов или из трека выполнения программы;

· формирование объяснений на основе моделей и принципов предметной области с использованием методов автоматического программирования.

Глава 4
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
В ЭКСПЕРТнЫХ СИСТЕМАХ