Экспертная система SHINE - SHINE Expert System

Двигатель вывода данных о состоянии космического корабля (SHINE) - это инструмент разработки программного обеспечения для системы, основанные на знаниях и был создан как продукт для исследований и разработок Искусственный интеллект Group, Секция информационных систем, технологий НАСА / JPL, чтобы удовлетворить многие из их требовательных и строгих целей в области искусственного интеллекта для текущих и будущих потребностей. В настоящее время система регулярно используется в фундаментальных и прикладных исследованиях ИИ на JPL. SHINE разрабатывался как система, которая была спроектирована так, чтобы быть достаточно эффективной для работы в среде реального времени и использоваться не-LISP-приложениями, написанными на традиционных языках программирования, таких как C и C ++. Эти приложения, не относящиеся к LISP, могут работать в распределенной вычислительной среде на удаленных компьютерах или на компьютере, поддерживающем несколько языков программирования. Он предоставляет множество возможностей для разработки программных модулей для основных функций в основанных на знаниях механизмах рассуждений. Система может использоваться для разработки приложений искусственного интеллекта, а также специализированных инструментов для исследовательской работы.

Системы, основанные на знаниях для автоматическое планирование задач, для мониторинга, диагностики и других приложений требуются различные программные модули, основанные на концепциях искусственного интеллекта и передовых методах программирования. Разработка и реализация модулей требует значительного таланта программиста, времени и знаний в области теоретического искусственного интеллекта. Очень желательны сложные инструменты разработки программного обеспечения, которые могут ускорить исследования и разработку новых приложений искусственного интеллекта. Для этого была разработана система SHINE. В систему включены средства для разработки процессов рассуждения, структур памяти-данных и баз знаний, системы доски и демоны спонтанных вычислений. Вычислительная эффективность и высокая производительность особенно важны в программном обеспечении искусственного интеллекта.

SHINE - это оптимизирующая система на основе компилятора. Когда приложение разрабатывается с использованием SHINE, оно сначала транслируется в общий код LISP, а затем проходит через расширенный оптимизатор. SHINE генерирует индивидуальный код для каждого приложения. В отличие от многих коммерческих систем, здесь нет промежуточных уровней интерпретации для исполнения. Программы SHINE выполняются непосредственно интерпретатором LISP и компилируются непосредственно компилятором LISP. Это означает гораздо большую скорость и лучшую переносимость на другие машины. SHINE - это набор программных инструментов высокого и низкого уровня, предназначенных для помощи в создании автономных системных приложений, оболочек и инструментов, основанных на знаниях. SHINE поставляется с библиотеками, которые реализуют наиболее распространенные методы решения проблем и представления. Это означает, что вы можете использовать классические решения AI, которые широко использовались и тестировались другими пользователями. Эти библиотеки также могут быть расширены вашими собственными методами решения проблем и представлениями. Средства SHINE вызываются непосредственно программистом в Common Lisp язык. Для повышения эффективности включен оптимизирующий компилятор, который генерирует высоко оптимизированный код Common LISP. SHINE позволяет встроенное программное обеспечение, написанное на других языках программирования, таких как C, C ++, а также позволяет программному обеспечению, разработанному с помощью системы, быть частью более крупных, нестандартных LISP-приложений.

Фон

Первыми изобретателями SHINE являются Марк Л. Джеймс и Дэвид Дж. Аткинсон. SHINE - это высокоскоростная экспертная система и механизм логических выводов, основанный на опыте, требованиях и технологиях, накопленных за годы исследовательской группой по искусственному интеллекту в НАСА / Лаборатории реактивного движения при разработке экспертных систем для диагностики состояния космических аппаратов.[1] SHINE основан на технологии, впервые разработанной Джеймсом и Аткинсоном для системы «STAR * TOOL».[2] Сам SHINE стал результатом применения этой технологии в проекте под названием «Пилот по автоматизированному анализу состояния космического корабля» (SHARP). Компания SHARP была нацелена на автоматизацию и предоставление экспертных системных консультаций персоналу космических полетов, который отслеживает и диагностирует роботизированные космические корабли в научных миссиях, таких как Вояджер космический корабль.[3][4]

Получение и внедрение знаний от экспертов - неэффективный и болезненный процесс для большинства проектов внедрения автоматизации. Эта фаза часто оказывается настолько сложной, что успех проекта автоматизации в целом оказывается под угрозой. Ниже описывается система, называемая механизмом определения состояния космического корабля (SHINE), которая предоставляет ряд решений этой проблемы. SHINE - это современное решение для проблем с искусственным интеллектом (ИИ) и не связанных с ИИ, которые до этого момента было либо невозможно, либо непрактично решить.

Он предназначен для тех областей логического вывода, где скорость, переносимость и повторное использование имеют решающее значение. Такие области будут включать в себя мониторинг космических аппаратов, контроль и здоровье, телекоммуникационный анализ, медицинский анализ, финансовый анализ и анализ фондового рынка, обнаружение мошенничества (например, банковские и кредитные карты), робототехнику или практически любую область, где быстрое и немедленное реагирование на высокоскоростные и быстро меняющиеся данные обязательны.

SHINE был независимо оценен Калифорнийским университетом в Беркли и показал, что он значительно превосходит коммерчески доступные механизмы вывода, такие как RTI и ART. На стандартном ПК с Windows он выполняет около 500000000 правил с лишним в секунду.

  • SHINE написан на Common LISP и может быть легко запущен в любой системе, поддерживающей этот язык. Он без каких-либо проблем успешно сопряжен со многими системами, не поддерживающими LISP.
  • За пределами границ имеет лицензионные права Caltech на все коммерческие приложения SHINE.[5] В настоящее время они работают над улучшением продуктов и коммерческих продуктов для технологии SHINE, а также над несколькими приложениями Expert System в здравоохранении, энергетике, телекоммуникациях, финансах, производстве и на других рынках Интернета вещей.

SHINE использовался в следующих приложениях НАСА и не НАСА

  • Пилот с автоматическим расчетом состояния космического корабля (SHARP) для диагностики телекоммуникационных аномалий во время встречи с «Вояджером Нептун» (VGR).[6]
  • Галилео (GLL) миссия по диагностике проблем в подсистеме Power и Pyro (PPS).
  • Магеллан (MGN) миссия по диагностике телекоммуникационных аномалий в подсистеме TELECOM.
  • Среда подсистемы инженерного анализа (EASE), которая представляет собой рабочую среду для одновременной эксплуатации большого количества космических аппаратов, поддержания высоких уровней надежности и повышения производительности за счет общих ресурсов и автоматизации.
  • Миссия Extreme UltraViolet Explorer (EUVE): сокращение рабочей смены с 3 до 1 за счет использования искусственного интеллекта.
  • Сотрудник по документации по выявленным неисправностям (FIDO) для миссии EUVE. Это автоматизированная система, которая помогает в получении экспертных знаний, доступе и возможностях публикации для безопасного управления сложными системами в условиях сокращения штата и операций по отключению.
  • Стохастический трекер выявления проблем (SPOT) для миссии EUVE, который собирает и сообщает пользователю соответствующую статистическую информацию на основе операций в среде FIDO.
  • Программа лицензирована За пределами границ для использования с их технологией искусственного интеллекта.
  • На рассмотрении медицинской компании для диагностики рака прямой кишки в режиме реального времени.
  • Медицинская компания рассматривает возможность создания экспертной системы для управления роботизированными системами, используемыми в хирургии глаза.

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ Аткинсон, Д.Дж., «Искусственный интеллект для мониторинга и диагностики космических аппаратов-роботов». Докторская диссертация. Школа электротехники и вычислительной техники, Технологический университет Чалмерса, Гетеборг, Швеция, ISSN 0282-5406; нет 237. ISBN  91-7032-755-6. 1992.
  2. ^ Джеймс, Марк и Аткинсон, Дэвид, «STAR * TOOL - среда и язык для реализации экспертных систем», отчет JPL NTR C-1736, Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский институт. техн .; Пасадена, Калифорния, США. 19 августа 1988 г.
  3. ^ Аткинсон, Д.Дж., Дойл, Р.Дж., Джеймс, М.Л., Кауфман, Т., Мартин, Р.Г., «Прототип автоматизированного анализа состояния космического корабля (SHARP): задача оценки переносимости SHARP в 1989 финансовом году для проекта« Вояджер »Отдела исследований солнечной системы НАСА». Технический отчет НАСА, номер NASA-CR-187338, JPL-PUBL-90-20, Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский институт. техн .; Пасадена, Калифорния, США. 18 августа 1990 г.
  4. ^ Аткинсон, Д.Дж., Джеймс, М.Л., Лоусон, Д. Мартин, Р.Г. и Порта, Х. "Автоматизированный мониторинг космических аппаратов ". Международная конференция IEEE по системам, человеку и кибернетике. IEEE: Лос-Анджелес, Калифорния, 4-7 ноября 1990 года. DOI: 10.1109 / ICSMC.1990.142222 стр. 756 - 761
  5. ^ Пресс-релиз, VIASPACE. Проверено 15 августа 2014. VIASPACE объявляет о лицензировании самого быстрого в мире механизма вывода - SHINE - от Caltech
  6. ^ Мартин, Р.Г., Аткинсон, Д.Дж., Джеймс, М.Л., Лоусон, Д.Л. и Порта, Х.Дж. "Отчет о SHARP (прототипе автоматизированного анализа состояния космического корабля) и о встрече с космическим кораблем "Вояджер Нептун". »Технический отчет НАСА, номер NASA-CR-187810, NAS 1.26: 187810, JPL-PUBL-90-21, Лаборатория реактивного движения, Калифорнийский технологический институт; Пасадена, Калифорния, США. 15 августа 1990 г.