PENGENALAN KEPADA SISTEM PAKAR Oleh JAMALUDIN MD YUSOF 7
1.0 PENGENALAN Apabila kita memperkatakan tentang "sistem pakar". kita tidak dapat lari daripada memperkatakan tentang "kepintaran buatan". Ini kerana sistem pakar merupakan salah satu cabang bagi kepintaran buatan (Sila lihat rajah 1). Rich (1] medefmisikan kepintaran buatan seperti berikut; "Kepintaran buatan adalah kajian bagaimana mahu menjadikan komputer melaksanakan kerja yang pada masa ini manusia melakukannya dengan lebih baik lagi" Daripada takrifan di atas, dapat kita faharni kepintaran buatan adalah kajian atau penyelidikan bagaimana mahu menjadikan komputer dapat melaksanakan suatu fungsi yang boleh dianggap sebagai aktiviti manusia paras tinggiseperti melihat, mendengar. merancang dan memanipulasi. ,..--------.------------- I Kepintaran Buatan Pemprosesan Bahasa Asli Penglihatan Komputer dansistem interpretasi imej Robotik Sistem Pakar Rajah 1. Cabang-cabang keplntaran buatan. (D1petlk darlpada Nebendahl [2] ) Kepintaran buatan sebenamya berasal daripada sistem pemprosesan data tradisional. Ia terhasil dari.. percubaan berterusan untuk memperbaiki dan mengembangkan lagi pengautomasian setengah-setengah aspek pemprosesan maklumat manusia. Proses evolusi ini telah diterangkan oleh Nebendahl [2], iaitu komputer pada mulanya digunakan untuk memproses data (terdiri daripada digit, nombor dan aksara). Tahun tahun 70-an dan 80-an telah membawa kepada pengembangan konsep data kepada maklumat (terdiri daripada data, teksJmej dan suara) dan selanjutnya istilah ''pemprosesan data" diubah kepada ''pemprosesan maklumat". Sementara "pengetahuan" merupakan domain bagi manusia kerana manusia adalah pintar dari segi kebolehan mengawal pengetaliuan dan menggunakaimya bersama dengan pertimbangan dan pengalaman dalam menyesuaikan diri dengan situasi baru. Dari sinilah konsep kepintaran manusia disesuaikan dengan kebolehan memproses maklumat oleh komputer dengan tambahan perkataan "buatan". 9
2.0 Pemprosesan Data Pemprosesan Pengetahuan ( ~;:: ) (Pengetahuan ) RaJah2. Pemlndahan Pemprosesan Data kepada Pemprosesan Pengetahuan (dlsesuaJkan darlpada Nebendahl (2). Dengan kata lain, konsep data dikembangkan kepada pengetahuan (iaitu objek, hubungan, fakta dan petua) dan algorithma dikernbangkan kepada carian pintar untuk mencari penyelesaian yang mungkin berdasarkan pengetahuan. APAKAH DIA SISTEM PAKAR? Sistem pakar adalah aturcara komputer yang menggunakan pengetahuan dan telcnik-teknik pentakbiran untuk menyelesaikan masalah yang selalunya diselesaikan oleh 'pakar-pakar. Sistem pakar menyimpan banyak fakta bersarna-sarna dengan petua berkaitan suatu bidang yang khusus. Selalunya fakta-fakta serta petua-petua ini diperolehi daripada mereka yang mahir atau pakar dalarn bidang tersebut dan dikodkan ke dalarn sistem pakar di peringkat pembangunan sistem. Koleksi pengetahuan ini kadangkala dikenali juga sebagai pangkalan pengetahuan. Kebanyakan sistem pakar saling bertmdak dengan pengguna secara masa sebenar ("real time") sarna seperti keadaan seorang pakar memberi nasihat kepada pelanggannya. Menggunakan sistem pakar dalarn menyelesaikan sesuatu masalah. kita seolah~lah mendapat khidmat seorang pakar yang mahir dengan masalah tersebut walaupun dalarn keadaan sebenar kita bukanlah pakar dalarn bidang tersebut Di antara contoh-contoh sistem pakar ialah; MyCIN,adalah sistem pakar diagnosa perobatan yang telah dj..bina, olen E.Shortlifte dengan tujuannya untuk membantu doktor mencari dan mendiagnosa penyakit akibat jangkitan kuman dan seterusnya mencadangkan rawatan. Digital Equiment Corporation memasang sistem komputer VAX mengikut keperluan. setiap pelanggan. Oleh sebab itu, barangan yang dihasilkan terWu banyak. Pemasangan suatu sistem komputer' dengan betul dan lengkap menimbulkan masalah yang rumit. Sistem pabr XCON dibin:. untuk mengatasi masalah ini. Ia akan menentukan sarna ada alat ganti yang dipesan oleh pelanggan holeh dipasang dan berfungsi dengan hetul pada konfigurasi sistem komputer pelanggan. DENDRAL adalah sistem pakar yang holeh menganalisis sebatian organik untuk 10
menentukan strukturnya. Ini dilakukan dengan cara mengukur keputusan daripada spektograf MasSa, spektrum resonan nuklear magnetik dan analisa kimia. 2.1 Bezanya slstem pakar dengan pemprosesan data tradlslonal. Pemprosesan data tradisional memerlukan juruaturcara menulis algorithma yang apabila disurih akan membawa kepada penyelesaian. Sement.era sistem pakar pula sesuai digunakan apabila pemprosesan melibatkan banyak pengetahuan yang kompleks berkenaan suatu bidang yang khusus dan tiada algorithma yang boleh difonnulasikan dan tidak ujudnya teori yang lengkap. Sebagai contoh, dalam sistem gaji kita memerlukan satu algorithma bagaimana gaji seorang kakitangan dikira. Begitu juga dalam masa!ah mencari punca kuasa dua suatu nombor yang terdapat algorithma seperti Kaedah Newton-Raphson untuk menyelesaikan masalah ini. Masalah matematik seperti pengkamilan simbolik tidak boleh dikendalikan dengan satu kaedah yang piawai. Penyelesaian masalah karnilan ini memerlukan pengalaman. Begitu juga masalah faraid atau pembahagian harta pusaka mengikut hukum Islam seperti yang dinyatakan dalam Al Quran dan juga Hadis. Masalah ini sukar diselesaikan dengan kaedah algorithma tetapi dengan kaedah sistem pakar, masalah ini boleh diselesaikan dengan kebolehlenturan yang lebih baik (Razak [3]). Dengan kata lain, atureara komputer tradisiona! hanya boleh menyelesaikan masalah berstruktur iaitu di mana jalan penyelesaiannya boleh ditakritkan seeara terperinci, sementara sistem pakar pula boleh digunakan untuk menyelesaikan masalah tidak berstruktur dan di mana tidak ada tatacara yang fonna! untuk mencarl penyelesaian. Aplikasi sistem pakar amat baik digunakan dalam bidang seperti diagnostik, ramalan, analisis, kawalan, perancangan dan pembelajaran. 2.2 Mengapa klta perlukan slstem pakar. Di antara sebab-sebab mengapa sistem pakar merupakan pltlaburan yang menguntungkan kepada organisasi pada hari ini ialah; 1. Bertambah canggihnya barangan dan perkbidmatan. Barangan dan perkhidmatan yang ditawarkan pada hari ini telah bertambah canggih. Ini menyebabkan seorang yang baru dilatih di bidang tersebut memerlukan suatu jangka masa yang lama .membina skilnya ke tahap membolehkan dipanggil pakar. Oleh yang demikian dengan menggunakan sistem pakar, masalah ini boleh diatasi. 2. Berkongsl ke~akaran. Pengetahuin kepakaran pada hari ini sukar didapati. Jika pun. ada bilangannya U
adaJah terhad dan melibatkan kos yang amat tinggi. Dengan adanya sistem pakar sebagai aJternatif membolehkan kita berkongsi menggunakan pengetahuan kepakaran dengan organisasi lain. 3. Mengumpulkan pengetahuan darlpada berbagal sumber. Menggunakan sistem pakar membolehkan pengetahuan daripada beberapa orang pakar disatukan. Ini boleh menjarnin kuaJiti pengetahuan kepakaran tersebut. 4. Membebaskan pakar darlpada tugas-tugas rutin. Dengan adanya sistem pakar. ini akan membebaskan seorang pakar daripada tugas-tugas rutin dan membolehkannya memberi perhatian kepada masaJah yang lebih kompleks lagi. S. Mengekalkan pengetahuan kepakaran. Biasanya apabila seorang pakar itu bersara, hilang upaya. mati atau berpindah, pengetahuan kepakarannya turut akan hilang. Tetapi dengan menggunakan sistem pakar. perkara seperti ini dapat dielakkan. 6. Menjlmatkan masa dan wang. Untuk melatih seorang kakitangan hingga ke tahap seorang pakar memerlukan masa yang agak lama. Keadaan ini bertambah buruk lagi jika kakitangan tadi berpindah ke syarikat lain. Sementara menggaji seseorang yang memang sudah pakar akan memakan belanja yang besar. Berdasarkan ciri-ciri di atas jelaslah periggunaan sistem pakar boleh lebih menjirnatkan wang dan masa. 3.0 KOMPONEN SISTEM PAKAR. Satu ciri penting sistem pakar iaJah pemisahan fakta dan petua daripada mekanisma yang digunakan untuk memprosesnya. Oleh sebab kedua-dua komponen ini terasing, menjadikan sistem ini lebih mudah diubah jika mahu disesuaikan dengan keadaan semasa atau jika bertambahnya pemaharnan terhadap permasaJahan. Petua-petua barn boleh ditambah kepada pangkaJan pengetahuan tanpa melibatkan petua-petua lama dan mekanisma pentakbiran. Di antara komponen-komponen sistem pakar iaJah a) PangkaJan Pengetahuan iaitu di mana fakta dan petua yang bersangkutan dengan masalah disirnpan. b) Mekanisma pentakbiran yang boleh bertindak sebagai penyelesai masalah sebagai seorang pakar. 12
c) Antara muka pengguna menjadi penghubung di antara pengguna dengan ~istcm. Rajah 3.0 di bawah menunjukkan seni bina sistem pakar. Seni bina sistem pakar mungkin tidak sarna di antara satu dengan lain, ini bergantung kepada faktor-faktor seperti aplikasi sistem pakar;kecanggihan, pendekatan penyelesaian dan lain-lain lagi. Pengguna Mekanisma pentakbiran < 1 ) Pengkalan Pengetahuan Rajah 3.0 Senl blna Sistem Pakar. Kita akan Iihat secara Iebih dekat lagi setiap komponen sistem Pakar ini. 3.1 Pangkalan Pengetahuan. Manusia mempunyai "pengetahuan" berkenaan dunia persekitaran tempat ianya tinggal. Setengah daripada pengetahuan ini dalarn bentuk umum dan diketahui rarnai; seperti contohnya, Siapakah Perdana Menten Malaysia? Dan setengah pengetahuan mungkin lebih khusus, yang hanya dirniliki oleh Pakar pakar dalam bidang tertentu sahaja. . Masalah utama dalarn merekabentuk suatu sistem pakar adalah mengabstrakkan pengetahuan pakar dan menukarkanya kepada bentuk yang boleh dikodkan dalarn pangkalan pengetahuan. Dalarn menyelesalkan suatu masalah, seorang pakar kadangkll1a menggunakan pendekatan secara subjektif. Ini berbeza dengan komputer di mana hanya boleh bekerja dengan perwakilan yang objektif. Walau apa pun bentuknya, pengetahuan selalunya boleh diwakilkan dalarn sebutan fakta berkenaan dunia luar, tatacara dan petua untuk memanipulasikan fakta. Maklumat berkenaan bila atau bagaimana menggunakan tatacara atau petua juga perlu dikodkan di dalarn pangkalan pengetahuan. Tugas menukarkan pengetalman pakar ini ke bentuk yang boleh difaharni dan dimanipulasi oleh komputer dilakukan oleh "Jurutera Pengetahuan". Tiga teknik p:mtaing mengkodkan pengetahuan ini adalah; . a) Petua Pengeluaran. Adalah kaedah perwakilan "JIKA - MAKA" yang selalunya digunakar. 13
untuk mewakilkan kesudahan hasil pemerhatian jika diberi suatu keadaan atau tindakan. Sebagai contoh, leita mungkin mempunyai petua seperti ,berikut. JIKA: 1) Aminah memiliki kereta Mercedes, dan 2) Aminah memiliki rumah Bangl0 MAKA: Kemungkinan (0.8) Aminah adalah seorang jutawan. Menggunakan kaedah petua pengeluaran. keputusan atau tindakan dari petua holeh dilaksanakan dengan bantuan "faktor keyakinan". Sebagai contoh, dalam petua di alas, jika kedua-dua fakta Aminah memiliki Mercedes Aminah memiliki rumah Banglo dipenuhi. maka dengan faktor keyakinan 0.8 Aminah adalah seorang jutawan. Sistem konfigurasi komputer mungkin mempunyai petua seperti berikut. nKA: 1) 2) terdapat pemacu cakra port tunggal yang tidak diumpukkan, dan terdapat pengawal yang bebas MAKA: Umpukkan (0.7) pemacu cakra kepada pengawal port. Sistem pakar MYCIN menggunakan kaedah petua pengeluaran untuk mengkodkan petua. b) Jaringan Semantik. Selain daripada petua pengeluaran, jaringan semantik holeh juga digunakan untuk mewakilkan pengetahuan. berdasarkan hubungan di antara objek. Nod jaringan semantik mewakilkan objek dan lengkok antara nod a,tau objek memperiJ:lalkan hubungan di antara objek. Sebagai contoh. lDltuk melaksanakan petua berkenaan mengumpukkan pemacu ca\ra, sistem perlu mengetahui nomhor barangan bagi pemacu cakra port tunggal. pengawal dan lain-lainya. Rajah 4.0 menunjukkan bagaimana pengetahuan ini holeh diwakil.kan dalam jaringan semantik. 14
dikelaskan dikelaskan RaJab 4.0 Jarlngan Semantlk. Jaringan semantik di atas. dinyatakan seperti berikut; dikelaskan (komponen-elektrik, komponen) Komponen elektrik boleh dikelaskan sebagai komponen. dikelaskan (komponen-mekanikal. komponen) Komponen mekanikal boleh dikelaskan sebagai komponen. Menggunakan jaringan·semantik, tidakmenyediakan maklumat berkenaan bagaimana jaringan diproses. Maklum.at ini perlu dibekalkan dengan cara lain. c) Kerangka. Kadangkala adalah lebih mudah untuk mengumpu1k:an semua maklumat berkenaan sesuatu objek disuatu tempat. Rajah 5.0 menunjukkan beberapa dimensi seperti panjang. lebar dan keperluan kuasa yang memperihalkan komponen diwakilkan pada slot yang berbeza dalam kerangka berke~aan komponen elektrik. Tidak seperti rekod di dalam pengkalan data tradisional, rangka ini mempunyi ciri-cm tambahan seperti "nilai lalaian" ("default value") dan "tatacara lampiran". Sebagai contoh, jika nilai lalaian untuk keperluan voltan komponen elektrik ialah 110 volt. maka sistem akan menganggap komponen elektrik yang baru memerlukan 110 volt kecuali maklumat ini dibekalksn oleh pengguna. Tataeara lampiran pula *an secara automatik mengemaskinikan slot isipadu apabila nilai panjang, lebar danlatau tinggi diubah. 15
Rangka Komponen Elektrik Pemerihalan Nilai slot Nombor Barangan : 073370 Panjang : 6cm Lebar : 4cm Tinggi : 5cm Isipadu : 12Ocm3 Voltan : 110 volt Rajah 5.0 Kerangka. 4.0 MESIN PENTAKBIRAN Mesin pentakbiran bagi soorang ·manusia mengandungi kaedah pemikiran yang mungkin digunakannya untuk menyelesaikan masalah. Mesin pentakbiran sistem pakar mempunyai dua bahagian iaitu proses pentakbiran dan proses kawalan. 4.1 PROSES PENTAKBIRAN Tugas utama mesin pentakbiran adalah untuk memadankan pola-pola perkataan atau rangkaikata. Pola-pola ini dikenali juga sebagai simbol dan memproses simbol ini kadangkala dikenali juga sebagai pemprosesan simbolik. Dalam kaedah petua pengeluaran, pemprosesan simbol ini adalah secara memadankan bahagian ]JKA dan MAKA berbagai petua pengeluaran. Pemadanan yang berjaya mengakibatkan tindakan tertentu dijalankan seperti menayangkan mesej pada skrin atau pencetak. Proses ini diulang sehingga penyelesaian diperolehi atau sehingga semua kemungkinan yang dibenarkan ujud oleh kawalan pentakbiran diuji. 4.2 PROSES KAWALAN Mesin pentakbiran juga memerlukan suatu kaedah kawalan proses pemikirannya. Jika tidak aturcara mungkin akan melakukan carian secara rawak ke atas petua-petua di mana boleh mengakibatkan penyelesaian tidak ditemui atau carian ke atas setiap kombinasi petua, yang mana akan mengakibatkan proses carian menjadi tidak cekap. 16
Dua teknik yang biasa digunakan oleh mesin pentakbiran lUltuk mengawal strategi carian ialah rantaian ke hadapan ("forward chaining") dan rantaian ke belakang ("backward chaining''). 4.2.1 Rantaian ke hadapan. Rantaian ke hadapan atau dikenali juga sebagai pemikiran berpandu.data melibatkan pengglUlaan maklumat yang diberi oleh pengglUla semasa p~oses konsultasi dengan sistem lUltuk mendapatkan ~nyelesaian. Sebagai contoh, rajah 6.0 berikut merupakan set petua pengeluaran sistem pakar penentuan bila pilihanraya patut diadakan. Secara rantaian ke hadapan melalui petua-petua, satu petua pada satu masa, sistem akan mencadangkan hila pilihanraya patut diadakan. 1) JIKA Pendapatan kasar negara baik dan kadar inflasi rendah dan kadar pengganguran rendah MAKA Petunjuk ekonomi adalah baik. I 2) JIKA MAKA Ancaman komunis adalah Keadaan keselamatan baik minimum <: I 3) JIKA Petunjuk ekonomi adalah baik dan keadaan keselamatan kurang baik MAKA Dicadangkan pilihanraya di tangguhkan. 4) JIKA Keadaan keselamatan baik """ dan petunjuk ekonomi adalah baik ~,- MAKA Dicadangkan pilihanraya diadakan. ~<----- Rajah 6.0 Rantalan ke hadapan 4.2.2 Rantalan ke belakang Rantaian ke belakang atau dikenali juga sebagai pendekatan berp4ndu matlamat. Dengan kaedah ini, sistem bermula daripada matlamat dan pada setiap peringkat akan dilihat apWlh IUbmatlamat yang holeh dipenuhi untuk mencapai 17 I
5.0 matlarnat utama tacH. Sebagai contoh, rajah 7. Untuk membuat kesimpulan sarna ada pilihanraya boleh ciiadakan atau tidak, kita boleh menggunakan petua 4. Jib IOta ketahui keadaan keselarnatan baik dan keadaan ekonomi baik (kedua-duanya ciibuktikan oleh petua 2 dan 3) maka matlarnat kita tercapai Boleh ciiadakan pilihanraya? 1) nKA Pendapatan kasar negara baikE:-~....- - - - - - - - - , dan kadar inflasi rendah E : - ( - - - - - - - , dan kadar pengganguran rendah MAKA Petunjuk ekonomi adalah baik. 2) nKA Ancarnan komunis adalah minimum MAKA Keadaan keselarnatan baik. 3) llKA Petunjuk ekonomi adalah baik dan keadaan keselarnatan kurang baik MAKA Dicadangkan pilihanraya ditangguhkan. 4) llKA Keadaan keselarnatan baik dan petunjuk ekonomi adalah baik ~< MAKA Dicadangkan pilihanraya diadakan segera: Rajah 6.0 Rantalan ke:belakang ANTARA MUKA PENGGUNA. Sistem komputer mesti menyediakan suatu kaedah yang membolehkan pengguna berinteraksi dengan sistem. Sistem pakar menggunakan beberapa kaedah antara muka yang berbeza. Di antaranya adalah seperti berikut: a) b) c) Pengguna boleh menjawab pertanyaan daripada sistem pakar, Pengguna boleh dengan cara menaip butir-butir yang diperlukan pada menu yang ciipaparkan pada skrin. Pengguna.boleh juga menaip pemerihalan masalah. 18 ,
Input kepada sistern pakar boleh juga diperolehi daripada bacaan alat-alat lain, sistern komputer lain, pangkalan data atau P\Dl daripada sistem pakar yang lain. Sistern pakar pula melaksanakan tugasnya dengan mengemukakan soalan-soalan yang khusus, menguji hipotesis, mengubahsuai hipotesis, melaporkan keputusan pertengahan dan melaporkan keputusan terakhir. Keputusan boleh dikeluarkan dengan cara memaparkan pada slcrin, mencetak, nielakar, memindahkan kepada media storan atau mungkin mengawal alat-alat lain seperti robot Sesetengah sistem pakar boleh juga menerangkan bagaimana akhir diperole¥. 6.0 KESIMPULAN Esei ini cuba memberi gambaran secara ringkas apakah sistem pakar iaitu suafu pendehtan penyelesaian masalah yang berbeza daripada pemprosesan mdlumat tradisional. Untuk memastikan basil yang maksimum daripada penggunaan sistem pakar, jurang pengetahuan antara pengg\Dla dengan sistem pakar yang digunakannya perlulah tidak terlalu besar. Ini \Dltuk memastikan komunikasi sistern pakar dengan pengguna boleh berjalan dengan baik dan pengg\Dla boleh memahami. segala istilah yang kerap digunakan dalam bidang kepakaran terse~ut. SENARAI RUJUKAN 1. Rich, £.1983. ArtiflCitJI/nlelligence., McGraw-Hill/nlematiONlI Book Compaliy. 2. Nebendahl, D.1988. Expert Systems, /nlroduction to the Technology and Applications., Siemens Aktiengesellschaft; John Wiley &: Sons Limeted. 3. Abdul Razak b. Hamdan. 1988. PenyeksaitJn Faraid Berkomputer./novasi Komputer di Ma14ysitJ, siri Seminar Sains Komputer II, 6 - 7 April 1988, Jabatan Sains Komputer, Universiti Kebangsaan Ma14ysitJ. 4. Ednumds, R. A. 1988. Guitk To Expert Systems., Prentice Hall. 5. Luconi, F. L., Malone, T. W., Morton, M. S. 1986. Expert Systems: The Next Challenge for Managers., Sloan Managemenl Review. Summer 1986. 19