Принципы автоматизированного программного комплекса построения экспертных систем

интервальных оценок частотных диапазонов с отдельными видами дыхательных шумов не даст уверенного решения задачи разделения классов. Решение указанной задачи можно получить на основе исследований характеристик интенсивного ДС и соотношения фаз дыхания, которые можно выполнить с помощью программного комплекса АДС ("Анализ дыхательных сигналов"), разработанного в Тверском государственном техническом университете. Комплекс АДС входит в состав АРМ врача-пульмонолога и позволяет осуществлять:

— регистрацию ДС на жестком диске ПК;

— предварительную обработку (фильтрацию высоких и низких частот, усиление и нормализацию ДС);

— вывод графика динамического процесса изменения интенсивности ДС во времени (см. рис.);

— расчет энергетического спектра и формирование его графика;

— оценки длины расчетного окна (Ь) и набора интегральных характеристик (ИнХ);

— формирование графиков изменения элементов множества ИнХ.

В состав множества ИнХ включены следующие характеристики: шх(Ь), 8Х(Ь), 8^(Ь),Хшах(Ь), Хш1п(Ь). Все элементы ИнХ оцениваются по множеству точек соответствующего временного ряда (ВР), которое выделяется с помощью так называемого расчетного окна (Ь). Левая граница окна совмещалась с началом ВР, а правая устанавливалась в соответствии с настроечным параметром. С помощью выделенных точек ВР находились оценки основных статистических характеристики, затем окно перемещалось вправо на длину Ь так, что его новая левая граница совпадала со старой правой границей, и операции повторялись.

Характер изменения разделительного признака в процессе дыхания

Проведенные исследования показали, что на основе элементов ИнХ можно построить набор признаков, которые позволяют осуществлять автоматическое выделение границ и параметров дыхательного цикла, а также осуществлять идентификацию таких характеристик дыхания, как время наибольшей задержки. Как видно из рисунка, характер временного ряда, иллюстрирующего изменение интенсивности ДС на временном интервале, совпадает с характером изменения вычисляемого признака.

Полученные результаты позволили сформулировать продукционные правила для автоматической диагностики нарушений параметров дыхательного цикла, которые могут быть положены в основу алгоритма автоматической диагностики патологий органов дыхания. Созданный алгоритм анализа ДС позволяет отделять записи с нормальным дыханием от записей шумов при наличии различных патологий органов дыхания. Ошибка в распознавании составляет не более 10%.

ПРИНЦИПЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА ПОСТРОЕНИЯ ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ

Е.В. Зуров

С каждым днем расширяется круг предметных областей, в которых находят свое применение системы, основанные на знаниях. Жизненный цикл (ЖЦ) разработки подобных систем в значительной степени отличается от ЖЦ, который используется при построении традиционных информационных систем. В частности, ЖЦ разработки экспертных систем (ЭС) характеризует наличие двух этапов по сравнению с традиционным ЖЦ - приобретение и представление предметных знаний. Наличие данных этапов приводит к трем основным факторам, сдерживающим развитие систем, основанных на знаниях:

- временной ресурс - время, затрачиваемое на создание системы;

- трудоемкость разработки подобных систем;

- необходимость привлечения высококвалифицированных специалистов различного профиля (программисты, инженеры по знаниям, группа экспертов).

Стремление к минимизации отмеченных факторов и автоматизации ЖЦ разработки ЭС привело к разработке автоматизированного программного комплекса (АПК) построения ЭС.

Указанная цель достигается решением двух классов задач.

№ Наименование подсистемы Назначение

1 Подсистема визуального конструирования моделей представления знаний (МПЗ) Поддержка ЯВОПЗ и представление моделей знаний прикладных областей

2 Модуль трансляции МПЗ в БЗ Трансляция реализованных МПЗ в форматные файлы БЗ с целью осуществления возможности интерпретации этих знаний методами, реализованными в АПК построения ЭС

3 БЗ Структура представления предметных знаний, пригодная для обработки средствами вычислительной техники

4 Библиотека методов поиска решений в БЗ в виде отдельного модуля Выполнение операций логического вывода на знаниях, представленных в БЗ, с учетом исходных данных, полученных пользователем на этапе идентификации

5 Пользовательский интерфейс ЭС Осуществляет: - приобретение и идентификацию исходных данных для созданных ЭС; - вывод промежуточных и конечных решений; - предоставление отчетов по решаемой задаче

1. Обеспечение интерфейса между экспертом, обладающим знаниями в определенной области, с одной стороны, и формой представления этих знаний на компьютере - с другой. Декомпозиция данной задачи приводит к решению следующих подзадач:

- разработка специального языка визуально-объектного представления знаний (ЯВОПЗ) и правил построения выражений на нем;

- интеграция со средствами поддержки ЯВОПЗ;

- реализация методов трансляции формализованных моделей знаний в формат, пригодный для выполнения на вычислительной машине.

2. Осуществление вывода на основе закодированных экспертных знаний в базе знаний (БЗ) и

исходных данных, предоставленных пользователем, по решаемой проблеме. Решение задачи достигается:

- разработкой набора методов, поддерживающих интерпретацию закодированных экспертных знаний на вычислительной машине;

- разработкой средств пользовательского интерфейса, взаимодействующего с указанным набором методов.

Решение перечисленных задач АПК построения ЭС достигается благодаря интеграции в нем подсистем, приведенных в таблице.

На рисунке представлена схема информационных потоков между компонентами АПК построения ЭС при разработке ЭС.

Пользователь

ЙГ

Пользовательский интерфейс ЭС

Библиотека методов поиска решений в БЗ

¿Г-^

БЗ Модуль трансляции МПЗ в БЗ

Доменный эксперт

Подсистема визуального конструирования МПЗ

Модель знаний на ЯВОПЗ

Таким образом, процесс построения ЭС средствами АПК построения ЭС отличается следующими преимуществами:

- разработка ЭС может производиться экспертом или группой экспертов, обладающих средними навыками работы на компьютере;

- от разработчика не требуется умения программировать на языках высокого уровня;

- существует возможность оперативного внесения изменений в разрабатываемые системы, что особенно важно для этапов тестирования и отладки системы;

- технология направлена на возможно скорое получение работающего прототипа ЭС;

- увеличивается скорость анализа решений благодаря иерархической организации структуры доменных знаний созданных ЭС.

ПСИХОСЕМАНТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ОЦЕНКАМ СЛОЖНОСТИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ

Р.В. Кушвид, И.К. Фомина

Общая эффективность действия автоматизированных информационных систем (АИС) зависит от ряда факторов: совершенства технологического

оборудования и системы комплексной автоматизации, уровня профессионального мастерства пользователя, взаимной приспособленности чело-