سیستم‌های خبره یکی دیگر از بخش‌های بسیار مهم و کاربردی در علوم تکنولوژیکی و هوش مصنوعی است. سیستم‌های خبره ساختاری هستند که می‌توانند با دریافت اطلاعات تخصصی کافی در مورد یک زمینه تخصصی در آن حوزه مانند یک نیروی متخصص انسانی به کار گرفته شوند. این سیستم‌ها دارای پایگاه دانشی هستند که دانش اولیه برای استنتاج در آن جا قرار می‌گیرد و سپس سیستم می‌تواند در مقابل پرسش‌های کاربر به تجزیه و تحلیل و استنتاج پرداخته و پاسخ مناسب را ارائه دهد. پایگاه دانش، رابط کاربری، حافظه کاری و موتور استنتاج را می‌توان از اجزای اصلی تشکیل دهنده سیستم‌های خبره در نظر گرفت. از میان این اجزا، موتور استنتاج را می‌توان به عنوان اصلی‌ترین بخش و به نوعی قلب سیستم‌های خبره در نظر گرفت. همان طور که از نام آن پیداست اصلی‌ترین بخش کار در سیستم‌های خبره در همین بخش اتفاق می‌افتد. یعنی استنتاج. در این مقاله قصد داریم بخش موتورهای استنتاج در سیستم‌های خبره را بیشتر بررسی کرده و با روش و فرایند کاری آن آشنا شویم. در ادامه با آرتیحنسهمراه باشید.

موتور استنتاج چیست و چگونه کار می‌کند؟

شاید بهتر باشد برای درک موتور استنتاج در سیستم‌های خبره ابتدا با معنای استنتاج آشنا شویم. در تعریف کوتاه برای استنتاج می‌تواند گفت که استنتاج فرایندی است که در آن از قواعد منطقی و دانش در یک حوزه خاص برای رسیدن به نتیجه گیری جدید استفاده می‌شود. در سیستم‌های خبره بخشی داریم به نام پایگاه دانش که دانش و قواعد منطقی مورد نیاز سیستم در آنجا ذخیره می‌شود. این نوع سیستم‌ها همچنین دارای یک حافظه کاری هستند که اطلاعات و دانش لازم در آنجا ذخیره می‌شود. اما چیزی که در این میان از همه مهتر است، موتور استنتاج است. موتور استنتاج با استفاده دانش و قواعد منطقی موجود می‌تواند نتایج جدید را از آنها استنباط کند. فرض کنید یک سیستم خبره برای تشخیص بیماری داریم. پایگاه دانش ما در این مورد می‌تواند به این صورت باشد که اگر بیمار تب دارد و سرفه می‌کند، آنگاه ممکن است بیمار مبتلا به آنفلوانزا باشد. اگر تب و درد عضلانی دارد می‌تواند بیماری یک بیماری ویروسی باشد. این ها دانش و قواعد منطقی ما هستند که در حافظه کاری سیستم ذخیره می‌شود و در صورت ارائه وضعت توسط بیمار داده‌های دریافتی از بیمار با دانش موجود در سیستم مطابقت داده می‌شود و پاسخ مناسب در پایگاه دانش استنباط و استنتاج می‌شود. استنتاج در سیستم‌های خبره معمولاً به دو روش استنتاج پیشرو و استنتاج پسرو انجام می‌شود. استنتاج پیشرو با مجموعه‌ای از حقایق شروع می‌شود و قوانین را یکی پس از دیگری اعمال می‌کند تا به نتایج جدیدی برسد. اما روش کار در استنتاج پسرو به این شکل است با یک هدف یا فرضیه شروع می‌شود و به عقب برمی‌گردد تا به حقایق اولیه برسد که این هدف را تأیید می‌کند.

آشنایی با فرایند استنتاج:

شاید برای آشنایی بیشتر با موتور استنتاج در سیستم‌های خبره بهتر باشد تا فرایند استنتاج در سیستم‌های خبره را از نزدیک و با جزئیات بیشتری بررسی کنیم و ببینیم که این سیستم‌ها با استفاده از چه روش‌هایی قادر به استنباط نتیجه از داده‌ها و اطلاعات هستند:

جمع‌آوری داده‌های اولیه (Initial Data Collection):

اولین مرحله برای در فرایند استنتاج جمع‌آوری و دریافت داده‌های اولیه می‌باشد. این داده‌ها می‌توانند به صورت مستقیم از کاربر یا از منابع داده دیگر دریافت شوند. در این مرحله حقایق و اطلاعات موجود به عنوان ورودی در اختیار سیستم قرار می‌گیرد.

مقایسه و ارزیابی قوانین (Rule Evaluation):

در این مرحله موتور استنتاج داده‌های جمع‌آوری‌شده را با قوانین موجود در پایگاه دانش مقایسه می‌کند. هر قانون به صورت یک قاعده اگر - آنگاه (IF-THEN) تعریف می‌شود. در این مرحله، موتور استنتاج بررسی می‌کند که آیا داده‌های دریافتی از ورودی با بخش اگر قوانین مطابقت دارند یا خیر.

اعمال قوانین و استخراج نتایج (Rule Application and Result Extraction):

اگر داده‌های مورد بررسی با پایگاه دانش با بخش "اگر" یک قانون مطابقت داشته باشند، بخش "آنگاه" آن قانون اعمال می‌شود و نتیجه و قاعده جدیدی به دست می‌آید. این نتیجه می‌تواند به عنوان یک حقیقت جدید به حافظه کاری سیستم اضافه شود یا به عنوان نتیجه نهایی فرایند استنتاج به کاربر ارائه گردد.

توضیح نتایج (Explanation of Results):

در پایان، سیستم نتایج نهایی را از طریق رابط کاربری به کاربر ارائه می‌دهد. همچنین در برخی از سیستم‌ها خبره ماژولی وجود دارد برای توضیح نتیجه نهایی به کاربر و اینکه چگونه به این نتیجه رسیده است.

نتیجه گیری:
سیستم‌های تشخیص پزشکی برای تشخیص بیماری‌های پیچیده داخلی و عفونی و ارائه راهکار درمانی، تجزیه و تحلیل ساختارهای شیمیایی در حوزه شیمی، تشخیص بیماری‌های گیاهی، شناسایی منابع معدنی از جمله حوزه‌هایی است که سیستم‌های خبره توانسته‌اند در آن خوش بدرخشند. در زمینه‌های مختلف سیستم‌های خبره یا توانسته‌اند به طور کلی روند انجام عملیات را به عهده بگیرند و یا در انجام وظایف تخصصی به نوع بشر کمک کنند. این نوع سیستم‌های با کسب دانش مربوط به حوزه‌های متخلف موفق شدند به عنوان یک نیروی متخصصی به کار گرفته شوند. در مواردی به عنوان پزشک در موارد به عنوان مهندس و در مواردی به عنوان تجزیه و تحلیل گر. در این مقاله با یکی از اصلی‌ترین بخش‌های این سیستم‌ها آشنا شدیم و دیدیم که سیستم‌های خبره چگونه با استفاده از موتور استنتاج می‌توانند به یک نتیجه گیری نهایی رسیده و پاسخ منطقی ارائه دهند. شاید بسیاری از افراد فکر نمی کرند که به کار گیری این نوع سیستم‌های هوشمند در زمینه‌های تخصصی روزی ممکن باشد. اما با پیشرفت‌های حاصل شده در این حوزه امروز شاهد این هستیم که سیستم‌های خبره یکی از کاندیداهای قوی برای گرفتن جایگاه انسان‌های در انجام وظایف تخصصی هستند.