17.05.2007

Профессор Бременского университета Манфред Вишневский встретился в БелГУ со студентами, аспирантами и преподавателями университета

17 мая 2007 г. в БелГУ состоялась встреча студентов, аспирантов и преподавателей университета с профессором Бременского университета Манфредом Вишневским, который рассказал об опыте создания интеллектуальных (или экспертных) систем на базе Центра информационных и коммуникационных технологий Бременского университета.

В докладе и мультимедийной презентации, под названием «Примеры из Бремена», был приведен широкий спектр экспертных систем, разработанных в вышеуказанном центре и успешно применяемых в медицине, сельском хозяйстве, технике и охране окружающей среды. При их разработке, как отметил докладчик, широко использовались методы искусственного интеллекта, имитирующие деятельность человека (компьютерное зрение, робототехника и др.).

В основе экспертных систем лежат базы знаний и математические имитационные модели, которые позволяют проигрывать различные сценарии моделируемого процесса, и тем самым – управлять им. Рассматриваемые системы должны быть динамичными, то есть все время пополняться новыми данными, что позволяет говорить об обучающихся экспертных системах, способных генерировать новые знания. В качестве областей применения таких систем, профессор Манфред Вишневский отметил - распознавание образов, кодирование, оптимизацию и контроль, а в качестве функций – роли «сторожевой собаки», арбитра, симулятора (имитатора), переводчика, лоцмана, консультанта и напоминания.

Ядром экспертных систем являются правила логического вывода (логические компоненты экспертной системы). Был приведен показательный пример из медицинской диагностики и показано, как работают эти правила при прямом и обратном логических выводах.

В связи с проблемой загрязнения Северного и Балтийского морей, омывающих Германию, была разработана экспертная система мониторинга загрязнения моря (проект «MEDUSA»), которая в состоянии контролировать около 800 видов различных загрязнений до десятиметровой глубины. Основные принципы, заложенные в этой системе, предварительно апробированы на экспертной медицинской системе, где необходимо было одновременно обрабатывать данные от 50-ти различных приборов и датчиков. Экспертная система «MEDUSA» поддерживается воздушным мониторингом – два самолета постоянно летают над прибрежными водами Германии с целью идентификации загрязнений и их виновников, например, при танкерных авариях и разливах нефти.

Помимо вышеуказанного примера использования экспертных систем в интенсивной терапии при оперативном контроле за получением лекарств и состояниях пациента, приведены примеры функционирования таких систем в кардиологии (определение рисков оперативного вмешательства), стоматологии (планирование терапии), онкологии (система «раковый консультант»), а также в обучающих программах для врачей.

Профессор Манфред Вишневский отметил, что такие системы не являются панацеей от всех бед и по его словам: «экспертная система может работать как бортовой компьютер, но никогда не заменит пилота». Более подробно он остановился на экспертной системе мониторинга пестицидов «PEMOSYS», где ключевая роль отводится построению базы знаний о поведении пестицидов (симазин, антразин и др.) в почве и растениях, земельных участках и сельскохозяйственных культурах, метеорологической ситуации, а также математических имитационных моделях поведения пестицидов в почве и растениях, грунтовых и поверхностных водах.

Построение такой экспертной системы облегчается тем, что в Германии все земельные участки зарегистрированы, и на них составлены карты. Алгоритм работы системы «PEMOSYS» состоит в следующем. Выбирается участок земли, вводится метеорологическая и почвенная информация. Далее выбирается сельскохозяйственная культура и срок ее посева, планируется срок внесения пестицида и рассчитывается риск для урожая. Дальнейшие имитации проводятся таким образом, чтобы избежать вышеуказанного риска и тем самым определить оптимальные нормы и время внесения пестицида. Проводится верификация модели с помощью натурных замеров содержания пестицида на разной глубине почвы. В докладе были приведены примеры распределения по глубине пестицидов в почве, а также динамики их во времени. Как нам удалось выяснить во время дискуссии у профессора Манфреда Вишневского, при разработке таких систем использовался опыт создания первых математических имитационных моделей трансформации и транспорта пестицидов – Agricultural Runoff Model (ARM) и Pesticide Transport Model (PTM) (США, 60-70-е гг. ХХ в.).

В заключение докладчиком были проиллюстрированы примеры создания экспертных технических систем (экспертные системы управления гоночным автомобилем и ТЭЦ) и отмечено, что при разработке интерфейса нужно ориентироваться на потребности конечного пользователя.

Доклад вызвал живую дискуссию в зале. Профессору было задано много вопросов, на которые он дал исчерпывающие ответы.

Таким образом, мы хорошо видим, какой широкий спектр экспертных систем разработан в Бременском университете. Такая же ситуация наблюдается и во многих научных центрах всех развитых стран. Зародившись в 60-х годах ХХ века в недрах деятельности Римского клуба, модели системной динамики (две наиболее крупные работы Дж. Форрестера были переведены на русский язык в 1974 и 1978 гг.) за полвека эволюционировали до довольно сложных интеллектуальных или экспертных систем, о которых и рассказал нам профессор Манфред Вишневский. К сожалению, у нас, как до распада СССР, так и после, не было бума в разработке таких систем. Их разрабатывали отдельные научные центры, такие как ВНИИ системных исследований (Москва). А они, как никогда, актуальны сейчас, в условиях быстроизменяющегося мира и огромного количества разнообразных взаимодействующих факторов. При разработке экспертных систем достигается большой творческий и синергетический эффект, благодаря заложенному здесь процессу взаимного обучения при работе проектных междисциплинарных команд, а конечные пользователи получают прекрасный инструмент для анализа, диагностики, прогнозирования и управления различными реальными объектами и системами. Советуем обратить на него самое пристальное внимание.

Владимир Московкин,
заместитель проректора по научной работе по инновационной деятельности
доктор географических наук
Фото Сергея Куркина