1. ОСНОВНИ ПОНЯТИЯ, ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОБЛАСТИ НА 

ПРИЛОЖЕНИЕ  НА ЕКСПЕРТНИТЕ СИСТЕМИ 

1.1. Основни понятия, използвани при експертните системи

Експертната система е компютърна програма, която съдържа знания и 

из-вършва разсъждения относно специализирана област с оглед решаване 
на опре-делена задача или даване на съвети

.  

Една такава система може 

успешно да из-пълнява задачи, които обикновено изискват знания на експерт 
или може да под-помага хората при вземане на решения. Човекът,  който 
трябва да взема реше-ние, от своя страна може да е експерт и в този случай 
програмата   може   да   оп-равдае   съществуването   си,   като   подобри 
продуктивността   му.   В   други   случаи   човекът   може   да   е   в   състояние   да 
придобие   експертно   ниво   на   продуктивност,   като   получава   известна 
техническа помощ от програмата.

Типични   задачи   на   експертните   системи   са   интерпретация   на   данни 

(на-пример звукови сигнали), диагностиране на повреди, структурен анализ 
на сложни обекти, конфигурация на сложни обекти (например компютърни 
сис-теми) и планиране на последователност от действия.

1.1.1. Предметна област

Светът се състои от материя, която не притежава някакво обособено 

пър-воначално разделяне на отделни обекти. Различните нейни форми на 
проява,   обаче,   въздействат   по   различен   начин   на   сетивата   на   живите 
организми и създа-ват у тях различни усещания и възприятия – цвят, звук, 
мирис и др. Въз основа на тези възприятия материята може да се раздели 
на отделни единици или обек-ти и да се осъществи боравене с абстрактното 
понятие за обекта, вместо с непо-средствения сетивен образ. В този смисъл, 
постановката   и   решаването   на   про-изволна   задача   винаги   са   свързани   с 
някаква   обособена   съвкъпност   от   обекти.   Понятието   обект   в   случая   има 
събирателен смисъл и се отнася за действителни или абстрактни обекти, за 
събития, явления, процеси, ситуации и др. Съвкуп-ността от всички такива 
обекти,   за   които   е   необходимо   да   се   изразят   някакви   сведения, 
представляващи обща основа за разбирането и решаването на опреде-
лена задача, се нарича предметна област.

Когато   предмет   на   изследване   е   поведението   на   една   система, 

реалният   свят   неявно   се   разделя   на   три   части

–

система,   среда   и 

наблюдател. За да се под-чертае акцентът върху аспектите “перцепция – 
действия”,   на   различни   по   своя-та   същност   системи,   се   въвежда   като 
обобщаващ термин понятието агент  [2]. Агент е всяка система, която може 
да възприема информация от външната сре-да посредством сензори и да 
изпълнява действия в нея посредством изпъл-нителни устройства. Трябва 
да се има предвид, че понятието “агент” се въвежда като средство за анализ 
на   системите,   а   не   като   някаква   абсолютна   категория   за   разделяне   на 
системите на “агенти” и “неагенти”.

1.1.2. Данни и знание в експертните системи

В общ енциклопедичен план знанието обикновено се определя като ре-

зултат, получен чрез познание или казано по-детайлно – като система от 

- 5 -

съжде-ния   с   принципна   и   единна 

организация, основана на обективни 

закономернос-ти.   В   обективен   смисъл,   т.е.   като   резултат   от   познание, 
знанието   се   противопос-тавя   на   заблуждението.   В   субективен   смисъл 
знанието   представлява   мнение,   вя-ра,   убеждение   в   истинността   на 
наблюдението.

Като обект на изследване, знанието е твърде обширно и нееднородно 

по-нятие. Неговото разглеждане обхваща въпросите за извличане на научни 
сведе-ния за заобикалящата ни реалност и за съотвествието им със самата 
реалност. Този въпрос е фундаментален за философията и методологията 
на науката и в този смисъл, той не може да бъде обсъждан в своята цялост 
само в рамките и само със средствата на експертните системи. Експертните 
системи се създават за решаване на задачи, представляващи практически 
интерес. Поради това зна-нието в тях се разглежда по-ограничено, а именно 
–   от   позицията   на   представя-нето   и   решаването   на   задачи   в   рамките   на 
някаква предметна област.

За   наблюдателя   всяка   предметна   област   представлява   източник   на 

инфор-
мация,   носител   на   която   са   съобщения,   формирани   в   някакъв 
комуникационен   медиум.   Количеството   информация,   носено   от   едно 
съобщение се определя, както е известно, като брой битове, необходими за 
неговото кодиране. Напри-мер съобщението 0001001010001011 съдържа 16 
бита   информация.   Съществу-ват   обаче   2

16

  (65536)   различни   16-битови 

съобщения   и   използването   само   на   броя   на   битовете   може   да   се   окаже 
неправомерна   мяра   за   количеството   на   действително   съдържащата   се   в 
съобщението информация. Например в съоб-щението 1100110011001100 се 
забелязва определена регулярност и то може да бъде представено в друг 
вид – “четири пъти последователно 1100”. Възниква следователно въпросът 
какво е интересното, ценното в едно информационно съобщение. Истина е, 
че информационната ценност на едно съобщение се опре-деля от неговата 
“неочакваност”   за   получателя.   Ако   например   е   напълно   или   частично 
известно какво съобщение предстои да пристигне, то неговото полу-чаване 
не носи (почти) никаква информация. Клод Шенон е предложил в мя-рата за 
количество информация да се взема предвид вероятността за появата на 
всеки   символ   в   съобщението,   като   при   това   на   по-вероятните   (по-често 
среща-ните) символи се приписва по-малко количество информация. Чрез 
сумиране   и   усредняване   на   тези   “показатели   за   неочаквана   поява”   на 
отделните символи от съобщението се получава мярата за неочакваност на 
цялото съобщение, а оттук и сумарното количество информация, което то 
носи.   В   този   смисъл   едно   съ-общение,   което   се   състои   от   символи, 
разположени в пълен безпорядък съ-държа голямо количество информация, 
а съобщението съдържащо абсолютно подредени символи – малко. И двете 
съобщения, обаче са безинтересни от глед-на точка на своето съдържание. 
Докато   първото   е   носител   на   някакъв   хаос,   вто-рото   е   изцяло 
неинформативно.   На   пръв   поглед,   като   че   ли   най-интересни   са 
съобщенията,   разположени   между   тези   две   крайности.   По-внимателен 
анализ, обаче, е показал, че интересът, който предизвиква едно съобщение 
(в смисъл на използването му за решаване на някаква задача) се определя 
от неговото смис-лово съдържание.

- 6 -

Първата

стъпка

към 

формиране   на   съдържанието   на 

едно съобщение е на
информацията, носена от него да се гледа като съвкупност от данни за пред-
метите от съответната предметна област. Вече беше отбелязано, че всеки 
пред-мет е резултат от абстракция на някакъв обект от действителността и е 
носител   на   някакви   негови   свойства,   характеристики,   качества,   и   др., 
събирателно   нари-чани   признаци.   Съвкупността   от   признаци,   които 
представляват интерес за да-дена предметна област се нарича признаково 
пространство.   Всеки   признак   (от   едно   признаково   пространство)   може   да 
приема   стойности,   изразени   в   някаква   скала   (абсолютна,   интервална, 
номинална и др.).

Стойностите   на   признаци   за   фрагмент   от   предметната   област, 

получени в
резултат   от   наблюдения   или   измервания   в   даден   момент   (интервал)   от 
време, представляват форма на информация, наречена данни.

Така например, ако едно съобщение се получава по телевизионен път, 

то   може   да   приеме   вид   на   двумерна   матрица   от   числа,   всяко   от   които 
представлява   стойност   на   яркостта   на   съответна   точка   от   физическото 
изображение.   Като   правило   информацията,   която   носят   данните   е 
неструктурирана   (представена   е   като   множество   от   стойности)   и   сама   по 
себе си нищо не означава. Например числото 8,35 е съвършено безмислено, 
ако   не  е  известно,   че   това  е   (да  пред-положим)  разстоянието  между  две 
точки   в   една   равнина.   За   използването   на   та-зи   информация,   обаче,   е 
необходимо освен това да се знае какво е точка, равни-на, разстояние и т.н.

Следваща стъпка към  формиране  на  смислово съдържание  на  едно 

съоб-щение е носената от него информация да се третира като съвкупност 
от   поня-тия.   Понятията   са   резултат   от   аналитично   изучаване   на 
действителността   и   се   отличават   от   сетивните   представи   за   обектите. 
Понятието е резултат от съпо-ставяне на сетивните представи за свойствата 
на   обектите,   от   отсяване   на   слу-чайните   и   формиране   на   по-трайни, 
повтарящи се, съществени техни признаци. Понятието е именно единство от 
такива съществени признаци за някакъв фраг-мент от предметната област.

  Всяко   понятие   всъщност   определя   клас   обекти   (фрагмент)   от 

предметна-та област. Чрез понятието обектите от този клас може да бъдат 
разграничени   от   обектите   принадлежащи   на   друг   клас.   Всички   отделни 
представители   на   опре-деляния   от   понятието   клас   формират   обема   на 
понятието,   т.е.   неговия   количест-вен   аспект.   Най-широк   обем   имат 
философските   понятия,   наречени   категории,   в   рамките   на   които   се 
разграничават родови (с по-малък обем) и видови (с още по-малък обем) 
понятия.

Съвкупността   от   съществени   признаци,   както   и   характерът   на 

единството (връзките, структурата) между тях формират съдържанието на 
понятието,   т.е.   неговия   качествен   аспект.   Съдържанието   на   понятието   се 
разкрива   чрез   негово-то   определение.   Това   определение   може   да   бъде 
изразено   по   различен   начин:   например   чрез   явно   посочване   на   връзките 
между отделни характерни признаци (“лицето на всеки правоъгълник е равно 
на произведението от дължината и ши-рината му”) или чрез включване на 
дефинираното   понятие   към   най-близкия   негов   род   и   допълнително 

- 7 -

присъединяване   на   някаква   видова 

отлика   (“ромбът   е   четириъгълник   с 

равни страни”).

Съдържанието   на   понятията   отразява   съществени   взаимовръзки 

(отноше-ния) между данните за отделните обекти или за техните признаци, 
като по този начин то представлява форма на информация за структурни, 
функционални, причинно-следствени и др.

закономерности от предметната 

област.

Този тип ин-формация именно се възприема в експертните системи 

като знание. 

При разглеждането на данни и знания е целесъобразно да се обърне 

вни-мание   на   няколко   съществени   момента,   свързани   с   различия   между 
двете поня-тия:

•

  Степен на общност. Данните и знанията са две взаимно допълващи 

се,   но   различни   съставки   на   информацията   за   даден   обект   като   цяло. 
Например ин-формацията  “дължината  на страната  

а

  на квадрата е  3 сm” 

представлява данни, но

информацията

“квадратът

е

правоъгълник

с

равни 

страни”

или

“площта  S

=

а

2

” е знание. Не само в конкретния случай, а по 

принцип,   информация   подобна   на   последната   представя   закономерности, 
валидни   за   цели   класове   обекти   (мно-жество   обекти,   намиращи   се   в 
отношение подобие). В този смисъл, знанията са по-общата, относително 
по-постоянната и по-неизменяема част от информация-та и са сравнително 
независими от отделните конкретни представители на да-ден клас. Данните 
са относително по-динамичната част на информацията. Те представляват 
конкретни   сведения   за   всеки   обект   и   може   да   се   разглеждат   като 
допълнение към знанията.

•

  Начин   на   използване.   Съществен   момент   е,   че   върху   данните   се 

извърш-ват   действия,   докато   знанията   се   използват   за   разсъждения 
(вземане на реше-ния, формиране на обяснения, генериране на обобщения, 
планиране на дейст-вия,

намиране

на

конкретни

данни

и

др.),

т.е.

знанията 

носят

информация

за връз-ките между данните.

•

 Наличие на класификационни отношения. Знанията обикновено имат

класификационно-йерархична   структура,   в   основата   на   която   стоят 
разнообраз-ни   родово-видови   отношения   като   клас

–

елемент,   ситуация

– 

подситуация,   тип

–   подтип,   наличие   на   общи   признаци   и   др.,   които 

установяват   характера   на   вза-имовръзките   между   отделните   единици 
информация. Това дава възможност об-щата за всички елементи на класа 
информация, да се съхранява отделно. При необходимост, тази информация 
може да бъде предадена към описанието на произволен представител на 
класа.   Такъв   процес   на   предаване   се   нарича   уна-следяване   на 
информацията.   Ако   например   е   известно,   че   “Всеки   квадрат   при-тежава 
четири страни” и че “Фигура 

А

 е квадрат” (т.е. елемент на класа “квад-рат”), 

то е ясно, че “Фигурата 

А

 притежава четири страни”.

•

Наличие

на ситуативни връзки.

Тези връзки определят ситуативната 

съв-местимост между отделни събития или факти и се основават на такива 
отно-шения като “едновременост”, “разположение в една и съща област от 
простран-ството”, “намиране в състояние на механично взаимодействие” и 
т.н.   Ако   на-пример   е   известно,   че   две   греди   са   разположени   една   върху 
друга, то е ясно, че те се намират в състояние на механично въздействие, че 

- 8 -

са   разположени   в   една   област   на 

пространството   и   др.   Ситуативните 

връзки дават възможност да се изграждат процедури за анализ на знания по 
отношение на съвместимост, про-тиворечивост и др., каквито е трудно да се 
осъществяват на основата само на съхранявани данни.

•

 Отсъствие на рязка граница. Отношенията между отделните признаци 

от една предметна област може да бъдат разглеждани като обекти, които да 
се   включват   в   предметната   област   и   също   да   бъдат   признаково 
характеризирани.   Същото   се   отнася   и   за   информацията   относно   тези 
отношения и т.н. В този сми-съл, рязка граница между данни и знания не 
съществува, т.е. не съществуват “чисти” знания и “чисти” данни. Това, което 
представлява знание в един мо-мент от работата на една система, може да 
е   данни   в   друг   момент,   както   и   об-ратното   –   данните   може   да   се 
интерпретират като знания в определени случаи. Такъв е например случаят, 
когато е необходимо да се извърши анализ и корек-ция на знанията на една 
система   (наричана   обектна)   от   друга   система   (наричана   метасистема).   В 
този   случай   знанията   на   обектната   система   влизат   в   ролята   на   данни 
относно   променящата   ги   метасистема,   която   от   своя   страна   трябва   да 
притежава необходимите за целта метазнания (знания относно знанията на 
обектната система).

1.1.3. Представяне на знания в експертните системи

Представянето   на   знания   представлява   множество   от   синтактични   и 

се-мантични   конвекции,   които   правят   възможно   описанието   на   обекти, 
свойства,   отношения,   процеси   и   др.   в   определена   предметна   област. 
Синтаксисът   на   едно   представяне   е  азбуката   и  множество   от  правила  за 
комбиниране на знаци с цел образуване на изречения в избрания език. Тези 
правила   позволяват   също   така   да   се   определи   еднозначно   дали   едно 
изречение е правилно или неправилно. Само правилните изречения могат 
да   притежават   смисъл.   Семантиката   на   едно   представяне   определя   как 
правилните изречения може да придобият смисъл (обикновено получен въз 
основа на тяхната структура).

Различават се две форми за представяне на знания – декларативна и 

про-цедурна. Когато сведенията за обектите и взаимовръзките между тях са 
пред-ставени   явно,   при   това   независимо   от   начина,   по   който   ще   се 
извършват  дейст-вията с тях, се смята, че тези сведения са представени 
декларативно,   а   знанията,   които   те   представят   се   наричат   декларативни 
знания (“какво” знания). Същест-вува и друг начин на представяне на знания, 
известен   като   процедурно   предста-вяне,   при   което   сведенията   за 
предметната   област   са   представени   неявно,   т.е.   като   неделима   част   на 
някаква   последователност   от   действия,   които   е   необхо-димо   да   бъдат 
извършени. Знанията представени в този вид се наричат проце-дурни знания 
(“как” знания).

Знанието за площта на една равнинна фигура – например квадрат със 

страна 

b

, може да бъде представено по следния начин:

а) декларативно:

площ 

(

тип_фигура

((

квадрат

),(

страна

(

b

))),

b

2

);

б) процедурно:

Procedure Area

- 9 -