UZMAN SİSTEMLER
Uzman sistem, belirli bir alandaki gerçek hayat problemlerini çözen uzman kişinin davranışının benzerini oluşturan bilgisayar programıdır. Bir uzman sistemin oluşturulması iki adımdan oluşur; İlk adım, problem çözümünde kullanılacak bilgilerin ve yöntemlerin uzman kişi veya kişilerden toplanmasıdır. İkinci ve son adım ise bu bilgi ve yöntemlerin daha sonra kullanılmak üzere oluşturulan bir yapıda yeniden düzenlenmesidir. Bu işlemler bilgi mühendisliğinin (knowledge engineering) alanına girer. Uzman sistemleri klasik bilgisayar programlarından ayıran en önemli fark, uzman sistemlerin bilgiyi değerlendirirken klasik bilgisayar programlarının ise veriyi kullanmasıdır. Bir uzman sistem üç bileşenden oluşur; bilgi tabanı, bilgiyi sunma ve kullanıcı arabirimi. Bilgi tabanı, belirli bir problem ile ilgili, sistemin kullanacağı gerekli tanımları (kurallar ve gerçekler) içerir. Bilgi Sunumu, gerçekler ve kuralların, karar vermek için (ya da başka bir deyişle problemi çözebilmek için) ne zaman ve nasıl kullanılacağını belirler. Kullanıcı arabirimi de problemi çözmeyi arzulayan kullanıcı ile problem çözücü (uzman sistem) arasındaki iletişimi sağlar.
Avantajları, uzman sistemlere farklı kullanım alanları sunmuştur. Ziraatten jeolojiye, çevreden uzay teknolojisine kadar bir çok alanda kullanılmak üzere uzman sistemler geliştirilmiştir. Endüstri mühendisliğine yönelik çalışmalar ise genelde karar destek sitemleri niteliğindeki çalışmalardır. Örneğin; bir sürekli üretimin eş zamanlı izlenmesi, çeşitli sezgisel sırlama yöntemleri kullanarak ve üretim sürecini izleyerek, gerektiğinde en uygun iş atamalarının yapılması; klasik iş sıralama işlemini izleyen aşamaların koordine edilmesi ve kontrolü gibi faaliyetlerin planlanması, imalat kaynaklarının planlanması, sonlu sıralama, dinamik sıralama; job-shop ortamında sıralama problemlerini çözüp, işçi, makine ve teçhizat kullanımında oluşacak uyuşmazlıkların giderilmesi; envanter düzeyinin hedeflenen aralıkta tutulması; iş parçalarının kodlanması; robotla montaj yapılan iş ortamında, robotların görev planlaması gibi çeşitli karar destek kademelerinde uzman sistemler kullanılmıştır .
UZMAN SISTEMLER
Uzman Sistemlere Örnek:
Bilgi Sunma Modelleri (Çıkarım Mekanizmaları)
Bir uzman sisteme ait en önemli elemanın bilgi tabanı olmasına rağmen, bu bilgi tabanını kullanıp sonuç üretebilecek iyi bir çıkarım mekanizması olmaması durumunda, bilgi tabanından etkin bir şekilde fayda sağlanamayacağı söylenebilir. Çözüme ulaşmak istenen problemin uygun çözüme ulaştığını ve temel fonksiyonu
çıkarım ve kontrol olan alan çıkarım mekanizmasıdır. Çıkarım mekanizmaları temel olarak uzman sistem çalışma prosedürlerini belirleyen talimatlardan oluşur. Bilgi tabanındaki bilginin bu talimatlar çerçevesinde kullanılarak, problemin nasıl çözüme ulaşacağına yönelik uygun çözüm bulunmaya çalışır. Çıkarım mekanizması, ileriye geriye doğru zincirleme şeklinde iki mekanizmadan oluşur. Problem hedefinin verildiği ve rahatlıkla formüle edilebildi durumda kullanılan ileriye doğru zincirleme, formüle edilen bir problemin bilgi tabanındaki bilgiler çerçevesinde vereceği uygun çözümü bulmayı hedef alır. Hedef tanımlamanın zor olduğu veya birden fazla hedefin olduğu durumda kullanılan geriye doğru zincirleme ise, ileriye doğru zincirlemeden farklı olarak elde edilen bir sonucun nedenlerini araştırmayı hedef alır. Bilgi tabanında bulunan bilgilerin ifade ediliş şekline göre, değişik çıkarım mekanizmaları mevcuttur.
En çok kullanılan bilgi ifade tarzı olan kural yorumlayıcısı olarak adlandırılıp,bu yorumlayıcıların yapılarında genellikle IF-THEN tipi kurallardan faydalanılır.(bizimde üzerinde duracağımız)
Bir çok kullanıcı, uzman sistemin önerilerine şüpheyle bakabilir. Bu sonunu çözmek için, ulaşılan çözüm mantığıyla birlikte kullanıcıya verilir. Bu amaçla, kullanıcı niçin (WHY) ve nasıl (HOW) sorularıyla cevaplar
hakkında daha detaylı bilgiler elde edebilir.
Kural Tabanı
Eğer- o halde şeklinde yapıya sahip olan cümlelere kural denilmektedir. Eğer – o halde şeklindeki veya diğer bir şekilde olan kuralları depolamak için bir veri belleğine sahip olunmalıdır. Bu bellek kuralları depolayan bellek veya kural tabanı olarak adlandırılabilir.
Eğer – o halde yapıları iki kısımdan oluşur. Birincisi varsayım kısmıdır. Varsayım kısmı; ve, veya gibi mantık bağlaçları ile birleştirilmiş elementer cümlelerden oluşur. İkinci kısım ise sonuç, çıkarım kısmıdır. İkinci kısımda ise kurallardan ileri gelen çözümü veya yerine getirilecek eylemi gösteren bir ya da birkaç cümleden oluşmaktadır. Genel olarak ele alacak olursak eğer varsayım, o halde ise çıkarım şeklinde gösterilebilir. Diğer bir değişle varsayım yürümeli olan durumu bulabilmek için tayin edilmiş kurallar numunesidir .Her bir kural belirli bir nitelik ve değere sahiptir. Nitelik verinin tip, uzunluk, sayı, gibi karakteristiklerinden birini içeren belirtisidir. Değer, veriyi belirleyen bir özelliktir. Herhangi bir kural bir veya birkaç çift nitelikten yani değer veya sonuçtan oluşur .
Bilgi herhangi bir şekilde sunulduktan sonra bilgi tabanından bir sonuç çıkarabilmemiz için bir muhakeme yöntemine ihtiyaç duyulur. Bilginin kurallarla sunulması yöntemini kullanırken iki yöntemden yararlanılır. Genellikle bilgi tabanındaki tüm kuralların muhakeme edilmesi iki teknikle gerçekleşir.
• İleri doğru zincirleme
• Geriye doğru zincirleme
Geriye doğru zincirleme :
Geriye doğru zincirleme tekniğinde ise, karar verme ünitesi problemi çözerken kuralın en sonu olan sonuç, yani o halde cümlesi ile başlar ve şart, yani eğer cümleleri tatbik edilerek çözüm bulunur. Yani bu tür zincirleme tümdengelim ilkesini temel alır ve sonuç kısmını sağlayacak bütün kuralları tek tek inceler .
Geriye doğru zincirleme yönteminde önceden bir hipotezin gerçek olduğu varsayılır ve bu hipotezi kanıtlayacak Z1, Z2 ve Z3 delilleri aranır. Şekilde geriye doğru zincirleme yönteminin bir modeli görülmektedir. Burada A hipotezini kanıtlamak için Z2 ve Z3 delillerini (kurallarını) sorgulamak gerekir. Fakat Z2 delili de Z1 delilinin sorgulanmasını istemektedir. Z3 delilini sorgulamakla ise Z1 ve Z2 delillerine ulaşmadan A hipotezi kanıtlanabilir.
İleri doğru zincirleme :
İleriye doğru zincirleme tekniğinde karar verme ünitesi problemin en başından, yani eğer cümlesinden başlayarak sonuç, yani o halde kısmına ulaşılmasıdır. Bu yöntem tümevarım mantığı ile çalışır. Bütün kuralların şartı sağlayıp sağlamadığı göz önünde tutularak sonuca ulaşılır. Eğer şartlar sağlanıyor ise o halde kısmında yer alan yargı cümlesi doğrudur. Bu cümle şartlara göre elde edilen sonuçtur. Şekilde ileriye doğru zincirleme tekniğine ait bir model görülmektedir.
İleriye doğru zincirleme tekniğinde eğer Z1 delili kanıtlanırsa Z2 deliline geçilir. Z2 delili de kanıtlanırsa Z3 deliline geçilir. Bu delilinde kanıtlanması durumunda A hipotezinin doğru olduğu kanaatine varılır.
Bilgi Sunma Modelleri
Bilgi tabanının oluşturulması için bilgi farklı modeller kullanılarak gösterilir. Ve bilgi bu modele dayanarak problemle ilgili tüm bilgileri içerir. Bilginin sunulması için aşağıda belirtilen 5 model kullanılmaktadır.
1-Üretim Modeli (Production Model)
2-Yüklem (Predicate) Mantığı Modeli
3-Semantik (Anlambilimsel) Ağ Modeli
4-Çerçeve Modeli (Frame Model)
5-Bulanık Üretim Modeli(Fuzzy Production Model)
Bilginin Üretim(Production) Modeliyle Sunumu
Günümüzde en yaygın bilgi temsil metodu olan üretim kuralları(production rules),aynı zamanda kural yapıları(rule structures) olarak da tanımlanır.Bir üretim kuralının genel yapısı şöyle gösterilebilir:
If <kosul1><kosul2><kosul3>….<kosulN>Then<Is1><Is2><Is3>….<isN>
Üretim kuralları yönteminin mantığı, öngörülen şartlar sağlandığı zaman yapılacak işlerin belirlenmesi olarak açıklanabilir.Üretim kuralları her ne kadar IFTHEN yapıları ile temsil ediliyor ise de, bu temsil gelenekse IF-THEN yapılarından farklıdır.Geleneksel IF-THEN yapıları katı bir biçimde organize edilmiştir ve değiştirilmeleri güçtür.Bu nedenle geleneksel IF-THEN yapıları ile uzman sistem gerçekleştirmek oldukça zordur.
Kural tabanlı sistemlerin avantajları şöyle sıralanabilir:
Kural tabanlı sistemlerin en büyük avantajı,birimselliğidir. Yeni kurallar mevcut bilgi tabanına eklenebilir;ayrıca kurallar birbirinden yüksek derecede bağımsız olduklarından oldukça kolay biçimde değiştirilebilir ve hatta silinebilirler.Bu nedenle uzman sistemlerin uzmanlıklarını geliştirmek kolaydır.Bir diğer avantajı ,bilgi temsilinin tekdüze olmasıdır.Bu özellik,metodun başkaları tarafından kolay anlaşılmasını sağlar.Kural tabanlı sistemlerin bir diğer özellikleri,sistemin kendini açıklayabilmesidir.
Bunun yanında dezavantajları ise;koşul ifadelerinden oluşmuş bir yapının geniş ve dinamik kavramları açıklamakta yetersiz kalışıdır.Ayrıca kuralların sırası,sistemin etkinliğini doğrudan değiştirmektedir.
Üretim kuralları insanların bilme ve kavrama modellemesine göre gelişen bir sistemdir. Modüler bir bilgi temsil sistemini sağlayan üretim kuralları yapay zeka uygulamalarında, özellikle uzman sistemlerde yaygın biçimde kullanılmaktadır.
Üretim kuralları yönteminde bilgi gösterimi fikri “koşul-eylem” (IF – THEN) biçimindeki kurallar biçimine dayanmaktadır: Eğer koşul (veya öneri) mevcutsa, eylemler (veya sonuçlar, değerlendirmeler, neticeler) mevcut olabilecektir ilkesine dayanır. Hatırlanırsa yukarıda bahsettiğimiz “modus ponens” çıkarımı da bu prensibe dayanmaktadır.
Üretim kuralları bilgi tabanlarında bilgi saklamanın en çok kullanılan biçimidir. Üretim kuralları “İF şart THEN eylem” yapısındadır.Yani, belirli şart veya şartlar sağlandığında yapılması gereken işleri belirtirler. Bunlar arasında, kullanıcıya soru sorulmasını, bir program parçasının işlenmesini, ya da bir aletin çalıştırılmasını sayabiliriz. Üretim kuralları ile problem çözümüne bu kuralların uygulanması ile başlanır,elde edilen sonuçlar bilgi tabanında toplanır. Problemin sonucuna erişilene kadar kurallar, ara sonuçlara uygulanır.
Uzman Sistemlerde bilginin sunulması için kullanılan en yaygın kullanılan ve basit bir model, üretim modelidir. Bu model uzman sistemin teşhis, denetim ve bu gibi alanlarında özellikle uygulamasında kullanılmaktadır. Üretim modeli If…Then (Eğer..İse) biçiminde kurallardan oluşur ve bir sebep- sonuç ilişkisine dayanan modeldir. Bu kuralların her birisinin If tarafı koşulları veya durumları tanımlar. Then tarafı ise koşullar sağlandığı takdirde ona karşılık gelecek sonucu veya hareketi(action) gösterir. Yani sebepler sonuç üretir. Her bir koşul bir söylem olarak tanımlanır. Ve birden fazla koşul varsa bu koşullar arasında and(ve) ve veya(or) aracılığıyla bağlantı kurulur. Koşullar arasında ve bağlantısının olduğu durumda tüm koşullar doğru ise (o halde) sonuç da doğrudur. Aristo mantığı ile kuraldan sonuç çıkarılır. Koşullardan birisi doğru değilse sonuçta doğru değildir çıkarımı yapılır. Bilginin tam olması ve kurallar arasında çelişki olmamalıdır.
Doğal dilde veya sembollerle gösterilebilir. Eğer tansiyon yüksek ve kalp ağrıları var İse kalp krizi riski var.
If X1 is A1 and X2 is A2 then Y is B
Kuraldan çıkarım yapılır.Bilgi uzman kişiden edinilir ve bu bilgi yukarıdaki örneklerde de olduğu gibi
Eğer..İse
biçiminde kurallarla gösterilir.
Bilginin üretim kural modelle sunulmasının avantajları:
1-Model modüler yapılıdır: Her kural bilginin bağımsız bir kısmını ifade eder ve bunların her biri bilginin bir bağımsız kısmıdır.
2-Modelin eklenebilirliği: Kuralların birbirinden bağımsız olduğundan bilgi tabanının mevcut kuralları etkilemeden yeni kurallar eklenebilir.
3-Kural değiştirebilirliği: Herhangi bir kural gerektiğinde tüm modele zarar vermedenyani diğer kuralları etkilemeden istenilen değişikliklere uygulanabilir.
4-Modelin şeffaflığı : ilişkiler,kararlar ve çözümler bizim anlayacağımız biçimde kesin olarak gösterilir.
ORNEK1
Reklam Yöneticisi ile Uzman Sistem Arasındaki Medya Seçimi Görüşmesi:
Arzulanan Etki Nedir?
Görsel, Sözel, Görsel ve Sözel
Reklamın amacı nedir?
İmaj, Satış, Satış ve İmaj
Temasın maliyeti nedir?
Yüksek Düşük
IF
Arzu Edilen Etki=“Sözel” and
Reklam Amacı=“Satış ve İmaj” and
Temas Maliyeti=“Düşük”
Then
Önerilen İletişim Aracı = “Radyo”
ORNEK2:
Teknik cevaplı ihtiyaç belirleme aşamasında kullanılan kurallar araçları oluşturan özelliklerden oluşturulmuştur. lliklerden oluşturulmuştur. Kurallar yazılırken her araç için ayrı ayrı kural yazılmıştır. Bir araçta olması istenilen özellikler kural cümlesinin varsayım kısmında, istenilen özellikleri karşılayan araç ise kural cümlesinin çıkarım kısmında bulunur. Kurallar kullanılarak veri tabanında bulunan araçlar arasından, kullanıcının isteklerini tam olarak karşılayan araçlar çıkarılır.
IF
Tip=”Sedan” and
Güç=“65-90 hp” and
Hız=“150-190km/h” and
Vites=“Mekanik”
Then
Bulunan Araç =“Symbol Sedan 1.4cc 8v authentique”
Else
Bulunan Araç=“Diğer”
ORNEK3 :
Problem: Dairenin girişine su girmiştir; Amaç: su kaçağının kaynağını tespit etme.
Problem: Dairenin girişine su girmiştir; Amaç: su kaçağının kaynağını tespit etme.
IF
Giris=“Islak”and
Mutfak=“Kuru”
Then
Su Kacagi=“Banyo”
IF
Giris=“Islak” and
Banyo=“Kuru”
Then
Su Kacagi=“Mutfak”
IF
Pencere=“Kapalı” and
Yagmur=“Yok”
Then
Mutfak=“Kuru”
IF
Mutfak=“Kuru” and
Yagmur=“Yok”
Then
Su Kacagi=“Mutfak”