Expertní systémy Základy expertních systémů Jan Górecki Název prezentace Název projektu Rozvoj vzdělávání na Slezské univerzitě v Opavě Registrační číslo projektu CZ.02.2.69/0.0./0.0/16_015/0002400 Logolink_OP_VVV_hor_barva_cz •Praní špinavých peněz (anglicky též money laundering), jiným výrazem česky legalizace výnosů z trestné činnosti je jednání sledující zastření nezákonného původu peněz s cílem vzbudit dojem, že se jedná o peníze nabyté legálně. • •Systém praní špinavých peněz se rozděluje do tří etap: •namáčení, •namydlení, •ždímání. Motivace - Praní špinavých peněz http://thumbs.dreamstime.com/z/money-laundering-cartoon-illustration-humor-concept-saying-proverb-4 0430075.jpg csvukrs •FinCEN – Finacial Crimes Enforcement Network (U.S. Department of Treasury) – skupina založená v roce 1990 za účelem odhalování praní špinavých peněz • FAIS - The FinCEN Artificial Intelligence System – systém vyvinutý skupinou FinCEN, který je postaven na pravidlech • •FAIS asistuje „lidskému“ analytikovi – tato spolupráce člověka a počítače umožnuje řešit úlohu, kterou by samostatně nebyl schopen provést žádný z nich •Tento systém už v roce 1993 zpracovával zhruba 200 000 finančních transakcí týdně a v témže roce doporučil k přezkoumání přes 400 podezřelých finančních transakcí v hodnotě přes 1 miliardu amerických dolarů (prozkoumány transakce v hodnotě 500 miliard dolarů). AI proti praní špinavých pěněz csvukrs •kontroluje všechny finanční transakce nad 10 tis. dolarů •zkoumané základní entity: transakce, subjekty a účty •zpracovávaný formulář obsahuje přibližně 120 polí •podobné identifikační údaje se přiřazují do „klastrů“ •hledání skrytých struktur - statistické a jiné metody dolování dat (zejména nalezení a charakterizace množin podobných případů – shlukování) Více o FAIS (1) csvukrs •hledání relevantních subjektů a vztahů - velmi důležité je uplatnit doménově specifické znalosti, např. o rodinách, firemní subjekty apod. •modul k hodnocení podezření v systému FAIS obsahuje hlavní expertní znalosti (cca 2000 pravidel a rámců) - aplikace Neuron Data NEXPERT Object •nově rozvíjen systém detekce podvodů sledováním zlomů v datech popisujících finanční aktivity (Break Detection System) Více o FAIS (2) csvukrs •. Podle E. Feigenbauma je expertní systém inteligentní •počítačový program, který užívá znalosti a inferenční •procedury k řešení problémů, které jsou natolik obtížné, že pro •své řešení vyžadují významnou lidskou expertízu. Expertní systémy (1) csvukrs •. Expertní systém je počítačový program simulující rozhodovací •činnost lidského experta při řešení složitých úloh a využívající •vhodně zakódovaných speciálních znalostí převzatých od •experta s cílem dosáhnout ve zvolené problémové oblasti •kvality rozhodování na úrovni experta. Expertní systémy (2) csvukrs •. Expertní systém je systém na řešení takových problémů, který •by lidský expert v dané oblasti dokázal vyřešit po telefonu Expertní systémy (3) csvukrs •. Diagnóza druhů infekcí ve složitých pooperačních stavech a •doporučení pro jejich medikamentózní léčbu (90procentní •shoda s rozhodnutími odborných lékařů) •. Báze znalostí: 451 pravidel tvaru •Jestliže (konjunkce podmínek), pak (závěr) s jistotou (číslo) •. Jistota je číslo z jednotkového intervalu, které udává expert •jako stupeň potvrzení závěru, jsou-li pravdivé podmínky ES MYCIN (1) csvukrs •. Ukázka pravidla systému MYCIN – Rule 85 •IF •The site of the culture is blood •The gramstain of the organism is gramneg •The morphology of the organism is a compromised host •THEN •The identity of the organism is pseudomona aeruginosa •WITH CERTAINTY 0.6 ES MYCIN (2) csvukrs •. Inferenční mechanismus: zpětné řetězení a interpretace stupně •jistoty jako tzv. míry důvěry •. Základ „prázdného“ systému EMYCIN ES MYCIN (3) csvukrs •. Odhad, že se na daném místě vyskytuje rudné ložisko typu •reprezentovaného zadaným modelem •. Typická báze znalostí (o geologických charakteristikách •měděných ložisek) je tvořena inferenční sítí o 94 vrcholech a •105 pravidlech ES PROSPECTOR (1) csvukrs •. Inferenční mechanismus systému PROSPECTOR je založen na •zpětném řetězení s modifikovaným Bayesovským schématem •zpracování nejistoty (pseudopravděpodobnostní model) •. Průměrný rozdíl mezi odhady pořízenými systémem a •expertem byl kolem deseti procent •. Systém PROSPECTOR se proslavil tím, že brzy po svém •nasazení pomohl objevit cenné ložisko molybdenových rud ES PROSPECTOR (2) csvukrs BZ PROSPECTOR csvukrs •. oddělení znalostí a mechanismu pro jejich využívání •. neurčitost v bázi znalostí •. neurčitost v datech •. dialogový režim •. vysvětlovací činnost •. modularita a transparentnost báze znalostí Charakteristické rysy expertních systémů csvukrs •Diagnostické systémy •– slouží k výběru z předem daného seznamu variant •. diagnóza (MYCIN, INTERNIST) •. interpretace (DENDRAL, PROSPECTOR) •. monitorování (VM) Typy expertních systémů (1) csvukrs •Generativní systémy •– slouží k vytváření přijatelných řešení: generuje a testuje •. návrh (R1/XCON) •. plánování (MOLGEN) •. predikce (GLAUKOMA) Typy expertních systémů (2) csvukrs •. jde o úzce vymezený problém výběru jedné či více variant z •předem daného souboru • Vhodnost aplikace expertního systému (1) csvukrs •. není dostupné plné numerické řešení problému • Vhodnost aplikace expertního systému (2) csvukrs •. existují kvalifikovaní experti s empirickými zkušenostmi Vhodnost aplikace expertního systému (3) csvukrs •. expert odchází a je třeba zaškolit zástupce • Vhodnost aplikace expertního systému (4) csvukrs •. problém lze řešit konzultací na dálku • Vhodnost aplikace expertního systému (5) csvukrs •. používané informace a postupy se mohou vyznačovat různým •stupněm nejistoty • Vhodnost aplikace expertního systému (6) csvukrs •. snaha zajistit standardizaci způsobu rozhodování • Vhodnost aplikace expertního systému (7) csvukrs •. používají se termíny jako předpoklady, zákonitosti, vztahy, •pravidla • Vhodnost aplikace expertního systému (8) csvukrs •. Expertní systém FAST pro hodnocení bonity klienta –. základní analýza finančních charakteristik pomocí –jednoduchého tabulkového kalkulátoru –. databáze kritérií vyjadřujících úvěrovou politiku konkrétní –banky (preference, rizikové faktory, . . . ) –. vlastní znalostní systém pro výsledné hodnocení založený na –bázi cca 900 pravidel •. Expertní systém CLASS (Commercial Loan Analysis Support •System) Ekonomické aplikace expertních systémů (1) csvukrs •. Expertní systém PLANET pro podporu auditorů -, •automatická tvorba plánu auditu •. ESTA (Expert System for Technical Analysis) –. vyhodnocuje klouzavé průměry cen akcií za 10, 20, 40 a 75 dnů –. využívá heuristických expertních pravidel •. Expertní systém CARMA (Computer-Assisted Real Estate •Market Analysis) -vyhodnocuje zaměstnanost, vývoj •populace, situaci domácností atd. • Ekonomické aplikace expertních systémů (2) csvukrs • •. expert •. kolega •. asistent • Role expertního systému csvukrs •. zvýšená dostupnost expertízy •. snížené náklady na provedení expertízy •. trvalost expertízy •. opakovatelnost expertízy •. rychlá odezva Výhody expertního systému csvukrs •Aby mělo smysl použít expertní systém pro řešení nějakého problému, musejí být splněny dvě podmínky: •1. Musí se jednat o problém složitý rozsahem nebo neurčitostí vztahů, pro nějž exaktní metoda řešení buď není k dispozici, nebo není schopna poskytnout řešení v požadované době. •2. Efekty plynoucí z použití expertního systému musejí převyšovat vynaložené náklady. To znamená, že by mělo jít o problém s opakovanou potřebou řešení a značnými finančními dopady, pro nějž lidští experti jsou drazí nebo omezeně dostupní. Aplikace ES – seminární práce csvukrs •Typické příklady seminárních prací: •výběr auta •výběr mobilu •výběr motocyklu •volba běžeckých bot •volba domácího mazlíčka •volba finančního produktu Aplikace ES – seminární práce csvukrs •Báze znalostí experta z dané oblasti •Data k řešenému případu •Inferenční (odvozovací) mechanismus – umožňuje znalosti a data využívat pro konkrétní případ –Prohledávání báze znalostí – nalezení aplikovatelných znalostí –Dedukce – základem je modus ponens: – platí-li A a zároveň A => B, pak platí B –Práce s neurčitostí •Vysvětlovací modul umožňující (do jisté míry) zdůvodnit postup systému při odvozování –why (proč systém klade tento dotaz) –how (jak systém odvodil své doporučení) •Modul pro komunikaci s uživatelem Struktura expertního systému csvukrs Děkuji za pozornost Některé snímky převzaty od: RNDr. Jiří Dvořák, CSc. dvorak@fme.vutbr.cz prof. Ing. Petr Berka, CSc. berka@vse.cz