Modelowanie systemów - wiedza ekspercka (kreowanie systemów)
Dec 30, 2015
Modelowanie systemów - wiedza ekspercka
(kreowanie systemów)
Plan prezentacji
WprowadzenieKreowanie systemu - zasady ogólne:
Burza mózgówLista kandydatówWstępny ranking ekspertówSelekcja wielkości wejściowychUstalenie zakresów wielkości wejściowychOstateczny ranking ekspertówSformułowanie modelu liniowego
Przykłady:Zadowolenie klienta z zakupu mp3
Systemy eksperckiePodsumowanie
Kreowanie systemu
Kreowania systemu we-wy /przyczynowo-skutkowy/ poprzez ustalenie wielkości wejściowych mających istotny wpływ na zdefiniowaną wielkość wyjściową (satysfakcję, jakość)Kreowanie podzielone na 7 zależnych, następujących po sobie etapów
WY (zdefiniowane)
?
.
.
.
?
?
?
?
Etap pierwszy: Burza mózgów
Wypisanie wszystkich potencjalnych czynników mających wpływ na zdefiniowaną wielkość wyjściowąCzynniki jako wielkości wejściowe:
u – wejścia sterowalne (decyzyjne) w – wejścia obserwowalne (mierzalne) z – wielkości losowe (zakłócenia)- możliwe do oszacowania
Wstępne określenie wielkości wejściowych systemu.
Etap drugi: lista kandydatów
Doprecyzowanie nazw czynników - mogą być wieloznaczne i mogą prowadzić do niespójności w kreowaniu systemu – wiedza ekspercka może być źle zinterpretowana
Opracowanie wstępnej listy czynników
Opracowanie ankiet dla ekspertów, ze szczególnym uwzględnieniem jednolitego sposobu priorytetowania (ocena ważności) przez ekspertów (wypełniających ankietę)
Etap trzeci: wstępny ranking ekspertów
Dobór ekspertów oceniających czynniki i ewentualnie ustalenie „wag” ekspertów. Eksperci wypełniają przygotowane ankietyMożliwe zastosowanie różnych metod rankingu ekspertów, np.
wybór 50% istotnych czynnikówprzyporządkowanie każdemu czynnikowi wartości 1 (mało istotny), 2 (istotny), 3 (bardzo istotny)
Wyselekcjonowanie wielkości wejściowych, które mają „odczuwalny” wpływ na działanie systemu.Selekcja przeprowadzona na podstawie histogramu, na którym każdemu czynnikowi przyporządkowano sumaryczną liczbę punktów. Selekcja wg. jednej z metod:
arbitralnie ustalona ilość czynników najwyżej punktowanych,wybór czynników, dla których suma punktów równa 70% wszystkich punktów itp.,wybór czynników o sumie punktów większej niż przyjęty próg punktowy.
Etap czwarty: Selekcja wielkości wejściowych
Etap piąty: ustalenie zakresów wielkości wejściowych
Ustalenie zakresów ustalonych wielkości wejściowych i ewentualnie dokładna ich definicja przy wielkościach nie będących liczbami
{b. dużo, dużo, średnio, mało, b. mało}{wygodny, mało wygodny …}
Konsekwentnie dla wielkości nie liczbowych należy precyzyjnie zdefiniować sposób ich kodowania oraz odpowiadający mu znormalizowany zakres wartości liczbowych (np. {od 1 do 5}) lub od 0% do 100%
Etap szósty: Ostateczny ranking ekspertów
Na podstawie informacji zebranych w poprzednich etapach następuje ostateczny wybór czynników i wielkości wejściowych (x1,x2,…) systemu
Ustalenie wag poszczególnych czynników (wielkości wejściowych) poprzez kolejną ocenę ekspertów. Ekspert otrzymuje spis ustalonych czynników i przyporządkowuje każdemu wagi np. dla 7 czynników są to liczby od 1 do 7. Dla najbardziej istotnego jego zdaniem będzie 7 a 1 dla najmniej istotnego. Waga danego czynnika jest następnie wyliczana jako procentowy udział sumy uzyskanych przez dany czynnik punktowy w stosunku do sumarycznej liczby punktów dla wszystkich czynników
Etap siódmy: sformułowanie modelu matematycznego
Sformułowanie modelu matematycznego z wielkościami wejściowymi np.
NORM - współczynnik normalizujący,aby Y = <0,100>(ew. bardziej skomplikowane modele nie tylko liniowe)
...)2211([%] xwxwNORMY
Etap siódmy: sformułowanie modelu matematycznego
Przedstawienie schematu blokowego modelu systemu wejściowo-wyjściowego,
przykładowo dla modelu liniowego:
Modele matematyczne mogą być różne dla różnych podgrup ekspertów, jeśli takie podgrupy wyróżniono
UN
U2
U1
.
.
.
.
.
+
+
+
S1
Y.....
S2
SN
PRZYKŁAD: Zadowolenie klienta z kupna
mp3 Etap 1: Burza mózgówWypisanie czynników mających wpływ na
systemNp.:
cena okres gwarancji funkcjonalność czas pracy na baterii obsługiwane formaty plików wygląd wielkość odtwarzacza jakość serwisu dane techniczne wyniki testów z prasy
Opracowanie listy najważniejszych czynników
Zadowolenie klienta z kupna mp3 Etap 2: Lista kandydatów
Zadowolenie klienta z kupna mp3Etap 3: Wstępny ranking ekspertów
Podczas przygotowywania ankiet należy precyzyjnie nazwać wszystkie czynniki. Np.: Słowo funkcjonalność, można zdefiniować jako – „ zdolność do dobrego spełniania swojej funkcji”
Bardzo ważny jest trafny dobór ekspertówMożna stwierdzić, że najbardziej liczną grupą, która może się wypowiedzieć na temat kupionego odtwarzacza mp3 jest młodzież.Jako ekspertów uznać więc można np.: studentów i wśród nich przeprowadzić ankietę.
Zadowolenie klienta z kupna mp3Etap 4: Selekcja wielkości wejściowych
Przeprowadzenie ankiety wśród ekspertów
i-ty czynnik ma Ni punktów priorytetowych
Analizując wyniki ankiety ustalono próg 100pkt i uzyskano 7 najważniejszych czynników.
Zadowolenie klienta z kupna mp3Etap 4: Selekcja wielkości wejściowychNajważniejszym czynnikom przypisano
konkretne wagi
s1 = 15,8% - pojemność karty pamięci (136pkt)
s2 = 15,2% - cena (128pkt)s3 = 15,0% - czas pracy na baterii (125pkt)s4 = 13,7% - dostępność (105pkt)s5 = 13,5% - okres gwarancji (102pkt)s6 = 13,4% - funkcjonalność (101pkt)s7 = 13,4% - firma (marka) (100pkt)
7
1
797i
i pktNS
Zadowolenie klienta z kupna mp3Etap 4: Selekcja wielkości wejściowych
Wejścia obserwowalne (mierzalne)
u1 – pojemność karty pamięci u2 – cenau3 – okres gwarancjiu4 – firma (marka)
Wejścia sterowalne (decyzyjne)w1 – czas pracy na bateriiw2 – funkcjonalność
Wejścia losowe (szacowalne)z1 – dostępność
Zadowolenie klienta z kupna mp3Etap 5: Zakres wielkości wejściowychu1 – Pojemność karty pamięci
Jeśli wartość u1 jest większa lub równa wartości pożądanej przez nabywcę (u1’) wyjście wynosi u1*100% w przeciwnym wypadku
u2 – Cena Jeśli wartość jest mniejsza lub równa wartości pożądanej (u2’) wyjście wynosi u2*100% w przeciwnym wypadku
u3 – Okres gwarancjiAnalogicznie do u1
%100'1
1
u
u
%1002
'2
u
u
Zadowolenie klienta z kupna mp3Etap 5: Zakres wielkości wejściowychu4 – Firma (marka)
Stworzono 2 grupy producentów. 1 grupa najbardziej znani z dobrej jakości 2 pozostali. Jeśli u4=1, wyjście
wynosi u4*100% w przeciwnym wypadku %
w1 – Czas pracy na bateriiAnalogicznie do u1
w2 – FunkcjonalnośćAnalogicznie do u1
z1 – DostępnośćWielkość podawana w procentach
1004
1
u
Zadowolenie klienta z kupna mp3Etap 6: Ostateczny ranking ekspertów
41623174532211 szswswsusususuY
w1*s3 - czas pracy na baterii
w2*s6 - funkcjonalnośćz1*s4 - dostępność
Model matematyczny systemuY = f(u,w,z)
u1*s1 - pojemność karty pamięci
u2*s2 - cenau3*s5 - okres gwarancjiu4*s7 - firma
Wejścia i przypisane im wagi
Zadowolenie klienta z kupna mp3 Etap 7: Schemat blokowy systemu
Zadowolenie klienta z kupna mp3Przykład użycia modelu
Satysfakcja z zakupionego mp3 playera wynosi Y=72,83%
%83,72%65,11%65,9
%0,15%4,13%75,6%43,12%95,3%7,13%85%4,1325
18
%0,15%100%4,13%100%5,1324
12%2,15
330
270%8,15
4
1
Y
Systemy eksperckie
Programy modelujące wiedzę człowieka – eksperta w pewnej ograniczonej i dobrze zdefiniowanej dziedzinie
Budowa systemu ekspertowego
Systemy eksperckie
Szkielet systemu składający się z:Interfejsu użytkownika - komunikacja użytkownika z systemem. Zadawanie pytań, udzielanie informacji systemowi, oraz odbieranie od systemu odpowiedzi i wyjaśnieńEdytora bazy wiedzy - modyfikacja wiedzy zawartej w systemieMechanizmu wnioskowania - wyciąganie wniosków z pytań wprowadzanych przez użytkownika i generowanie odpowiedziMechanizmu wyjaśniającego - umożliwia wyjaśnienie dlaczego system udzielił takiej, a nie innej odpowiedzi, albo dlaczego system zadał użytkownikowi określone pytanie
Systemy eksperckie
Baza wiedzy wiedza dotycząca określonej dziedziny zdobyta od ludzkich ekspertów zapisana za pomocą wybranego sposobu np.: za pomocą reguł
Baza danych zmiennych pomocnicza baza danych przechowywane są w niej wnioski uzyskane przez system podczas jego działania umożliwia odtworzenie sposobu wnioskowania systemu i przedstawienie go użytkownikowi za pomocą mechanizmu wyjaśniającego
Systemy eksperckie
Przykłady systemów:DENDRAL - ustalanie struktury molekularnej nieznanych związków chemicznychMYCIN - pomaga w wyborze terapii przeciwbakteryjnej dla pacjentów z chorobami infekcyjnymi krwi (identyfikacja drobnoustrojów, wybór leku i dawkowania)PROSPECTOR - interpretacja danych geologicznych przy poszukiwaniu złóż minerałówMACSYMA - rozwiązywanie problemów matematycznych (algebra i rachunek całkowy)LENDING ADVISOR - pomoc w podejmowaniu decyzji kredytowych
Podsumowanie
Kreowanie systemu :Burza mózgów – wypisanie wszystkich czynników Lista kandydatów – opracowanie ankiet Wstępny ranking ekspertów – wypełnienie ankiet przez ekspertówSelekcja wielkości wejściowych - wyselekcjonować czynniki i wielkości wejścioweUstalenie zakresów wielkości wejściowychOstateczny ranking ekspertów - ostateczny wybór czynników i wielkości wejściowych (x1,x2,…) systemu oraz ostatecznie wybór wag Sformułowanie modelu liniowego
Bibliografia
Zdzisław Bubnicki – „Wstęp do systemów ekspertowych”Bogdan Stefanowicz - „Sztuczna inteligencja i systemy eksperckie„Joanna Chromiec, Edyta Strzemieczna – „Sztuczna inteligencja: Metody konstrukcji i analizy systemów eksperckich”