Тема урока: “Применение оболочки “GURU” для создания экспертных систем с использованием диалогового режима работы”.
Раздел программы: Моделирование и формализация.
Тип урока: урок с применением современных компьютерных технологий.
Вид: комбинированный урок.
Технология: личностно-ориентированная.
Оборудование: компьютерный класс, оснащенный современной техникой и лицензированным программным обеспечением. На компьютерах должна быть установлена операционная система Windows 9x или выше, пакет Microsoft Office и приложение GURU.EXE.
Цели урока:
1. Образовательная - научить применять оболочку “GURU” для создания экспертных систем с использованием диалогового режима работы.
2. Развивающая:
- Вырабатывать навыки применения оболочки “GURU” для создания экспертных систем с использованием диалогового режима работы.
- Формирование теоретического, творческого, операционного мышления.
- Научить школьников применять специальные инструментальные средства экспертных систем в решении нестандартных задач.
3. Воспитательная - развитие познавательного интереса, воспитание информационной культуры, подготовка к последующей профессиональной деятельности.
План урока
- Организационный момент.
- Изложение нового материала. Составление учениками во время урока краткого конспекта текста лекции.
- Закрепление изученного материала. Практическая работа.
- Защита экспертных систем, выполненных по вариантам самостоятельно.
- Подведение итогов.
Ход урока
- Организационный момент.
- Изложение нового материала. Составление учениками во время урока краткого конспекта текста лекции.
Учитель: Тема сегодняшнего урока (необходимо предварительно загрузить Приложение1):
Рисунок 1
Что же такое экспертная система?
Рисунок 2
Дополнительной возможностью системы является способность пояснить ход рассуждений в понятной для спрашивающего форме.
При создании своих пользовательских экспертных систем на каком-нибудь языке высокого уровня программист сталкивается с тем, что разработка интерфейса программы, реализация ее системных функций требуют больших затрат времени, чем создание самого набора правил экспертной системы (ЭС). Для того чтобы разгрузить разработчика ЭС от такой работы, существуют специальные инструментальные средства (оболочки) экспертных систем. Такие инструментальные средства есть в ЭС MYCIN, GURU, LEONARDO, DENDRAL и др.
Рассмотрим характеристики экспертных систем:
Рисунок 3
Теперь давайте остановимся на правилах оболочки “GURU”:
Рисунок 4
В качестве примера рассмотрим следующий (необходимо предварительно загрузить приложение GURU.EXE): <Рисунок5>
RULESET: EASYCALC
GOAL: INTRATE
RULE: R1
IF: MONTHPAY < 50
THEN: PERIOD = 120
RULE: R2
IF: PERIOD > 90
THEN: INTRATE = 12.5
Рисунок 5
Один из важных вопросов для ЭС – какое правило рассматривать следующим. Этим процессом управляет машина логических выводов.
При выборе правила нужно пользоваться двумя основными стратегиями управления: прямым и обратным выводами.
Рисунок 6
Прямой вывод.
Данный метод действует от посылки действия до тех пор, пока переменной не будет присвоено значение. Машина логических выводов (МЛВ) начинает просматривать набор правил сначала и проводит просмотр его до тех пор, пока переменной не будет присвоено значение. Сначала ищется первое правило, в котором определено и истинно значение посылки. Это правило будет выполнено и полученный результат можно будет использовать для тестирования других правил. Далее систем ищет следующее правило с определенным и истинным значением посылки. Это продолжается до тех пор, пока не будет выполнено правило для переменной цели.
Пусть первоначально переменной MONTHPAY присвоено значение 42. МЛВ ищет в наборе правил то правило, где определено и истинно значение посылки (это R2). Тогда переменно PERIOD присваивается значение 120. Вслед за тем, начиная вновь с первого правила, ищется правило, в котором определено и истинно значение посылки (это R1). Переменной цели присваивается значение 12.5. Цель достигнута, система закончила работу.
Попробуйте объяснить, что получится, если MONTHPAY = 70.
Ответ: PERIOD=60; INTRATE = 11.0.
Обратный вывод.
Этот вывод – наиболее часто используемый метод управления. При этом МЛВ начинает с цели и, просматривая набор правил, находит первое правило, с помощью которого можно достичь цели. Если посылка этого правила определима и верна, то система выполняет соответствующие действия. Если посылка неопределима, то МЛВ временно меняет цель – устанавливает в качестве цели переменную, которая позволит определить истинность первой найденной посылки и ищет первое правило, определимое и верное для новой поставленной цели.
Воспользуемся примером. В этой ЭС цель (GOAL) – найти INTRATE. Ищем первое правило, в котором вычислялась бы переменна цели (R1). Но его нельзя выполнить, пока неизвестна PERIOD. Ищем правило, где находится цель PERIOD (R2). Допустим, что MONTHPAY задано и равно 42. тогда выполняется R2 и затем R1. Цель достигнута.
Но теперь предположим, что MONTHPAY=70. тогда цепочка R2-R1 не приводит к нахождению цели (PERIOD не определима и, следовательно, не определима в этой цепочке и INTRATE).
Начинаем сначала и ищем следующее правило, где находится цель INTRATE (R4). Теперь необходимо определить период PERIOD (новую переменную цели). PERIOD находится в правиле R3. Так как MONTHPAY=70, то R3 – верно, тогда PERIOD=60. Далее проверяется R4. Оно верно. Следовательно, INTRATE=11.0.
Перед тем, как перейти к практической работе, рассмотрим виды переменных:
Рисунок 7
Ознакомьтесь самостоятельно с синтаксисом правил “GURU”, представленным в Приложении 2.
3. Закрепление изученного материала. Практическая работа.
Разработайте свою ЭС, используя оболочку “GURU” (каждому ученику предоставляется своя тема экспертной системы). Порядок выполнения практической работы представлен в Приложении 3; пример экспертной системы, иллюстрирующий возможности “GURU”, - в Приложении 4.
Варианты:
- Покупка квартиры.
- Покупка компьютера.
- Покупка автомобиля.
- Выполнение неравенства треугольника.
- Определение направления ветвей параболы.
- Определение вида (прямоугольного, тупоугольного, остроугольного, равнобедренного, равностороннего).
- Покупка сотового телефона.
- Аренда помещения.
- Покупка билета на самолет.
- Определение, имеет ли квадратное уравнение решение (в зависимости от дискриминанта).
- Определение существования корня n-ой степени (в зависимости от подкоренного выражения).
- Определение вида логарифма (в зависимости от основания).
4. Презентация экспертных систем, выполненных учащимися по вариантам самостоятельно.
5. Подведение итогов.
Подведем итоги нашей работы. Мы просмотрели много разных экспертных систем. Среди них хочется особо отметить работу… Этот ученик показал высокий уровень знаний по информатике. Много очень интересных экспертных систем. Хочется отметить, что никто из учеников не отнесся к работе равнодушно, и если у кого-то не все получилось – не огорчайтесь! Удачи вам! До свидания.