PRIMENA ŠKOLJKE JAVA DON ZA IZRADU EKSPERTNOG SISTEMA
„REŠAVANJE PROBLEMA KOD UMREŢENIH RAČUNARA“
APPLICATION OF SHELLS JAVA DON FOR MAKING EXPERT SYSTEMS “SOLVING
PROBLEMS IN NETWORKED COMPUTERS”
Branko Vujatović, Centar za primenjenu matematiku i elektroniku UTI GŠ VS, [email protected]
Dejan Kršljanin, Centar za primenjenu matematiku i elektroniku UTI GŠ VS, [email protected]
Apstrakt: Rešavanje problema na umreženim računarima
često je povezano sa faktorom razdaljine i nedostatkom
kadra koji bi mogao da odradi dijagnostiku i otkloni
nedostatak ili uputi nadležnu službu radi otklanjanja
neispravnosti.
Nemogućnost angažovanja stručnog kadra ili stručne
konsultacije na svakoj lokaciji u trenutku nastanka
problema uzrokovalo je potrebu za izradu aplikacije koja bi
dala odgovor za rešavanje problema na umreženim
računarima.
Ključne reči: Ekspertni sistem, Java DON, Shell
Abstract: Solving problems on networked computers is
often associated with the factor of distance and lack of staff
that could do the diagnosis and remedy the defect or to the
competent ministry to eliminate defects.
Inability to hire professional staff at each location at the
time of the problem or the need for expert consultations, it
became necessary for the application which would give an
answer to solve the problem on a networked computer.
Keywords: Expert system, Java DON, Shell
1.
UVOD
Direktna sprega razvoja ES je u zavisnosti od razvoja
informacionih tehnologija – IT. Krajem dvadesetog veka,
1988. godine, ekspertni sistem se primenjivao u oko 150
oblasti, a nakon četiri godine, 1992. godine u SAD-u je
korišćeno najmanje 3000 ekspertnih sistema.
„Ekspertni sistem - ES, je inteligentni računarski program
koji koristi znanje i postupke zaključivanja u procesu
rešavanja problema i to takvih problema za čije je rešavanje
potreban visok stepen stručnosti i iskustva iz domena kome
se ekspertni sistem obraća“ [1].
Da bi razvoj ekspertnog sistema bio moguć potrebno je
ispuniti nekoliko uslova i to:
-
rešavanje problema ne zahteva rasuđivanje
zdravog razuma,
zahteva misaone veštine,
eksperti mogu da definišu metode rešavanja
problema i oni su jedinstveni,
problem nije suviše složen, i
problem je razumljiv.
Opravdanost razvoja ekspertnog sistema se ogleda u
ispunjenju nekih od navedenih uslova:
2.
postoji ekonomska isplativost, razvija se za
praktičnu namenu,
eksperti ne napuštaju često radno mesto,
eksperti su retki,
potrebna je ekspertiza na mnogim lokacijama,
radno mesto je nepodesno ili čak štetno za čoveka,
rešenje ima praktičnu primenu, i
rešavanje problema nije suviše obimno.
ALATI ZA RAZVOJ ES
Ukoliko bi ekspertni sistem razvijali kao klasični
informacioni sistem, suočili bi se sa problemom izrade
klasa za svaku konkretnu bazu znanja, te bi svaku izmenu u
istoj morali redizajnirati veliki broj klasa i metoda.
Umesto velikog broja klasa i njihovih metoda koriste se
školjke – shell za pravljenje ekspertnih sistema. Izradu
ekspretrnog sistema. uglavnom ne zahteva programsko
znanje, sam razvoj i održavanje ekspertnog sistema, te su
samim tim i troškovi manji.
Školjke dolaze prazne, pa je potrebno u njih uneti
izdefinisani ekspertni sistem, koristeći određene tehnike za
predstavljanje znanja. Najčešće se primenjuju tri tehnike, i
to:
-
-
-
semantičke mreže, opisuju kategorije objekata i
relacija među njima. Glavni oblik zaključivanja je
nasleđivanje [2],
pravila, su iskazi kojima se definiše akcija koja
nastaje, ako je zadovoljen izvestan uslov koji se
sastoji od skupa pretpostavki [3],
okviri, strukture koje se predstavljaju stereotipne
podatke o nekom pojmu ili objektu, obično sadrže
atribute, metode-procedure za pojmove, odnosno
objekte koje predstavljaju [4].
U sistemima zasnovanim na pravilima pretežno se koriste
dve tehnike zaključivanja, i to:
-
ulančavanje unapred – forward chaining, je
tehnika u kojoj polazimo od skupa poznatih
činjenica, izvode se nove činjenice korišćenjem
pravila čije premise odgovaraju poznatim
činjenicama i nastavljamo dok ne dobijemo traženi
rezultat [5].
2
-
ulančavanje unazad – backward chaining, je
tehnika koja pokušava da dokaže hipotezu
sakupljajući potrebne informacije [5].
Rešavanje problema kod umreženih računara eksperni
sistem ispunjava uslove za opravdanosti izrade ES, i to:
-
Neki od zastupljenijih shell-ova su:
-
-
FreeShell,
Clips,
Jess,
JavaDON.
-
Razvoj ekspertnog sistema za rešavanje problema na
umreženim računarima rađen je u JavaDON shell-u,
korišćen je model OBOA – Object Oriented Abstraction,
apstraktni model za inteligentne sisteme.
-
2.1. SHELL JAVA DON
Davne 1996. godine, u jeziku C++ napisana je prva verzija
shell-a pod nazivom DON, zasnovana na OBOA modelu sa
mogućnošću izgradnje baze znanja, ali bez opcije
zaključivanja
Naredna verzija shell-a pod nazivom JavaDON, napisana je
u Javi, 2003. godine, zasniva se na apstraktnom modelu
OBOA. Novine u toj verziji su mogućnost izgradnje baze
znanja, mogućnost zaključivanja, OBOA model je
delimično implementiran te postoje ograničene mogućnosti
predstavljanja znanja, ali ne postoji mogućnost višestrukog
nasleđivanja okvira i ne postoji sistem za održavanje
integriteta baze znanja.
Postojeći nedostaci shell JavaDON prevaziđeni su 2005.
godine. Tada je implementiran kompletan OBOA model,
sistem za zaključivanje, kao i sistem za održavanje
integriteta podataka. Korisnički grafički interfejs je
poboljšan i prilagođen za prijatniji rad korisnika.[7]
Školjka za ekspertni sistemi u JavaDON, omogućava izradu
ES bez programskog znanja, tako da nije potrebno
poznavanje ni jednog programskog jezika. Jedna od takođe
bitnih činjenica za ovu školjku je i ta da je obuka za rad sa
programom minimalno kratka, za sam rad je potrebno
poznavanje oblasti iz ekspertnih sistema [8].
3.
ES ZA REŠAVANJE PROBLEMA
UMREŽENIH RAČUNARA
KOD
-
rešavanje problema ne zahteva rasuđivanje
zdravog razuma,
eksperti mogu da definišu metode rešavanja
problema i oni su jedinstveni,
problem nije suviše složen,
problem je razumljiv,
postoji ekonomska isplativost, razvija se za
praktičnu primenu (nema dodatnog angažovanja
eksperta, skraćeno je vreme rešavanja problema,
nema dodatnih materijalnih troškova),
nema potrebe za napuštanjem radnog mesta
eksperata,
rešava problem nedostatka adekvatnog kadra eksperata,
često je potrebno istovremeno na više lokacija
uraditi ekspertizu,
rešenje ima praktičnu primenu, i
rešavanje problema nije suviše obimno.
Iz navedenog dolazimo do opravdanosti izrade ES kako u
kadrovskom tako u materijalnom i vremenskom efikasnom
rešavanju nastale neispravnosti, te dovođenja umreženog
računara u zahtevanu funkcionalnu ispravnost.
3.1. ES ZA REŠAVANJE PROBLEMA UMREŽENIH
RAČUNARA
Postupak izrade ES zahteva definisanje zahteva,
prikupljanje potrebnog znanja, što je obaveza eksperta
znanja, projektovanje ES je deo inženjera baze znanja da
definisani zahtev uz pomoć eksperta pretoči u bazu
ekspertnog sistem i nakon istog da izvrši testiranje
ekspertnog sistem.
Nakon testiranja ako rezultati ekspertnog sistema ne budu u
definisanim granicama potrebno je izvršiti doradjivanje
samog projekta, odnosno ispitati valjanost prikupljenog
znanja ili u krajnjem slučaju preformulisati početne
(definisane) zahteve.
Tok dijagram, odnosno životni ciklus razvoja ekspertnog
sistema dat je na slici 1.
Rešavanje problema na umreženim računarima često je
povezano sa faktorom razdaljine i nedostatkom kadra koji
bi mogao da odradi dijagnostiku i otkloni nedostatak ili
uputi nadležnu službu radi otklanjanja neispravnosti.
Nemogućnost angažovanja stručnog kadra ili stručne
konsultacije na svakoj lokaciji u trenutku nastanka
problema uzrokovalo je potrebu za izradu aplikacije koja bi
dala odgovor za rešavanje problema na umreženim
računarima.
Slika 6: Tok razvoja ekspertnog sistema [8]
Definisanjem početnih zahteva i prikupljanja znanja
omogućuje nam pristupanju same izrade modela ES.
Model ES izrađen je u obliku algoritma, koji pruža
mogućnost testiranje, daje pregled kvaliteta prikupljenog
znanja, preglednijeg i efikasnijeg ispitivanja funkcionalnost
budućeg ES. Prikaz algoritma za rešavanje problema
umreženog računara dato je na slici 2.
Postavljanjem pitanja na koja korisnik daje odgovor
omogućava nam da definišemo primene funkcija IF
odnosno Then funkcije u postupku izrade ES.
U IF uslovima postavlja se pitanje za koje korisnik ima dva
moguća odgovora, time smo postigli jedinstvenost u izboru
od strane korisnika.
Slika 2: Algoritam rešavanja problema na umreženim računarima
4
3.2. POSTUPAK IZRADE ES
Sam princip izrade ekspertnog sistema rađen je prema
uputstvima za izradu ekspertnog sistema JavaDON. [7]
Na slici 3 prikazano je okruženje školjke JavaDON za
izradu ES.
Slika 4: Osobine atributa
Nakon unosa atributa definišemo domene za unete atribute.
Redosled formiranja atributa pa domena nije obavezan, što
znači unosom atributa možemo dodeliti domen koji je već
definisan ili možemo formirati novi domen.
Slika 3: JavaDON v. 2.0
Izrađena su dva okvira i to okvir NADLEZNOST i okvir
RACUNAR. U toku formiranja okvira definišu se osobine
okvira koje nasleđuju atributi.
Nakon definisanja okvira, formirali smo atribute odnosno
promenljive koje imaju svoj domen, odnosno skup
vrednosti koje može da uzme neka promenljiva, definisali
smo tipove podatka mogu biti: boolean, integer, float,
string, a atributima možemo pridružiti i medijski sadržaj
(sliku, video, audio zapis).
Provera pravilno postavljenih pitanja se vrši u toku
testiranja aplikacije od strane samog eksperta, ali i
korisnika. Svaku izmenu potrebno je odraditi pre puštanja
aplikacije u upotrebu, a ispravke i dorade aplikacije moguće
je odraditi i nakon završetka iste.
Samo startovanje ES svodi se na odabir baze znanja
aplikacije koju želimo da koristimo. Nakon učitavanja baze
startovanjem aplikacije vršimo klikom na zelenu strelicu u
meniju ekspertnog sistema nakon čega korisnika sama
aplikacija vodi kroz sadržaj iste. Učitavanje i startovanje
apliakcije prikazano je na slici 5.
U ekspertnom sistemu koristili smo chunk-ove koje smo
priduživali u if ili then delu, i to OARV i OAAc. U samoj
JavaDON implementirani su OARV, OAAc, OARF i
OAROA chunk-ovi.
-
OAEV chunk – koristi se kada slotu dodeljujete
neku vrednost po nekoj relaciji.
OAROA – koristi se kada se porede vrednosti dva
slota.
OAAc – koristi se kada je potrebno izvršiti neku
akciju u vezi sa nekim slotom.
OARF – koristi se kada se slotu dodeljuje vrednost
koja se izračunava, te se mogu koristiti i za
složenije proračune koji bi se mogli koristiti za
izračunavanje izraza primenjenih u ES.
Prikaz osobina nekih od atributa korišćenih u datom
ekspertnom sistemu za rešavanje problema na umreženim
računarima, dato je na slici 4.
Slika 5: Učitavanje i startovanje aplikacije
5
U formiranju ES posvećena je pažnja pitanjima koje
postavljamo korisniku i moraju biti jasna, razumljiva i
jednoznačna, iz razloga pružanja rešenja i vođenja
korisnika do željenog efekta, odnosno do rešavanja
problema. Korišćenje ES od strane korisnika se svodi na
jednostavno praćenje postavljenih pitanja i davanja
odgovora.
Ukoliko korisnik nije dao odgovor na postavljeno pitanje
ES ga obaveštava o navedenoj grešci i zahteva da istu
ispravi radi daljeg pravilnog nastavka rada. Upozorenje o
grešci dat je na slici 6.
Ponovno startovanje aplikacije je svedeno na dva koraka
koja korisnik može primeniti u bilo kom trenutku rada sa
aplikacijom.
Otvaranjem padajućeg menije File-Start again startuje se
aplikacija postavljanjem početnog pitanja.
Prikaz načina ponovnog startovanja aplikacije dato je na
slici 8.
Slika 8: Početna strana ES rešavanja problema umreženih
računara
Slika 6: Upozorenje o grešci
Aplikacija ES vodi korisnika kroz rešavanje problema na
umreženom računaru. Odogovaranjem na postavljena
pitanja, dolazi se do lokalizacije odnosno dijagnostike
nedostatka ukoliko problem nije rešen u toku korišćenja ES,
korisnik dobija uputstvo čija je nadležnost za otklanjanje
problema, odnosno da problem nije u samom računaru već
je problem u delu u kome korisnik nema nadležnost za
otklanjanje nedostatka. Izgled strane koju korisnik dobija
prikazana je na slici 7.
Nakon startovanja aplikacije, izgled apliakcije dat je na slici
8, aktivira se početna strana strana ES sa pitanjem:
„Korisnik ne moţe da pristupi ...“
Potrebno je da korisnik odabere oblast u kojoj ima problem.
Ponuđene oblasti su:
4.
Internetu,
Resursima (lokalnim resursima na mreži).
ZAKLJUČAK
Radom smo prikazali praktičnu primenu ekspertnih sistema
sa konkretnim shell JavaDON u rešavanju problema
umreženog računara korisnika.
Ekspertnim sistemom dobili smo sredstvo koje u mnogome
štedi kako ljudske, tako i materijalne i vremenske resurse,
radi rešavanja problema kod korisnika. Samim tim smo
olakšali zadatak korisnicima samog ES, odnosno
nadležnima da iz svojih oblasti putem ES skrate vreme
dijagnostike.
Slika 7: Prikaz okvira sa ponuđenim rešenjem o
nadležnosti rešavanja problema
Primer ES navedenog u radu nije konačna verzija, što je
jedna od velikih prednosti same aplikacije i shell-a koji smo
koristili, jer isti omogućava doradu i proširenja samog ES.
Nastavak daljeg razvoja je usmeren ka rešavanju problema
6
u samoj lokalnoj mreži, u kojoj su zastupljeni uređaji za
povezivanje do izlaza ka globalnoj mreži.
[4] Devedžić V. „Inteligentni informacioni sistemi“, DigitBeograd, Fakultet organizacionih nauka-Beograd, 2000.
Unapređenje same aplikacije nedvosmisleno povlači i
mogućnost dorade samog shell-a JavaDON sa predlozima
oko samog izveštavanja i davanja konkretnih rešenja sa
pređenim koracima u toku rada sa aplikacijom.
[5] Hinkelmann K. „Forward Chaining vs. Backward
Chaining“, University of Applied Sciences Nortwestern
Switzerland Shool of Business.
LITERATURA
[1] Feigenbaum E., McCorduck P., „The Rise of the Expert
Company: How Visionary Companies are Using Artificial
Intelligence to Achieve Higher Productivity and Profitis”,
New York, 1988.
[2] Jaroslav Poliščuk, „Ekspertni sistemi“, ETF Podgorica,
2004.
[3] Jocković M., Ognjanović Z., Stankovski S. „Veštačka
inteligencija“, Krug-Beograd, 1997.
[6] Jerinić Lj., Devedžić V. „OBOA model of explanation
module in intelligent tutoring shell”, ITICSE 1997.
Uppsala, Sweden
[7] Tomić B. „Softverski alat JavaDON za pravljenje
ekspertnih sistema“, Diplomski rad, Fakultet organizacionih
nauka-Beograd, 2005.
[8] Tomić B. „EKSPERTNI SISTEMI –Razvoj“prezentacija,
materijal sa predavanja, FON –Beograd, 2011.
Download

primena školjke java don za izradu ekspertnog sistema