|
Реферат: Экспертная система по расшифровке и анализу показаний томографа (Компьютеры)
Одесская Государственная Академия Холода
Курсовой проект
По дисциплине
“Экспертные Системы”
Тема: “ Экспертная система по расшифровке и анализу показаний томографа.”
Студента 4-го курса
группы 345
Комарова Виталия
г. Одесса
1999
Содержание
Введение.
Предметная область.
История открытия и развитие метода компьютерной томографии.
Устройство и общие принципы работы компьютерного томографа.
Общая характеристика компьютерной томографии.
Постановка задачи.
Технология работы данной ЭС.
Реализация ЭС.
Подготовка к эксплуатации.
Вывод.
Список литературы.
Введение.
В наше время повсеместно все c большим темпом во все сферы
деятельности человечества входят компьютерные технологии. Лидирующие
области по внедрению компьютерных технологий в быт человека являются
бухгалтерия, различные складско-учетные программы. Темпы внедрения
компьютерных технологий у нас в стране довольно высокие (за 1999 год
Украина заняла 1-е место в мире по скорости внедрения компьютерных
технологий), этому есть простое пояснение в нашей стране очень много
квалифицированных специалистов по компьютерным технологиям, и пока не
наблюдается нехватка этих специалистов (как это наблюдается в развитых
странах, например в США). Но не смотря на все сказанное выше, медицина
очень отстает по внедрению даже простейших усовершенствованиях, например
вся учетная информация ведется на бумаге (не говоря о разработке и
внедрении каких-либо экспертных систем). Причины этого понятны, практически
вся медицина финансируется государством и бывает больницам не хватает
средств на самые необходимые лекарства, не говоря уж и о внедрении
компьютерных систем по учету и анализу, практически все медицинское
оборудование и программное обеспечение к нему к нам поступает из-за границы
в качестве гуманитарной помощи. А некоторые частные больницы и поликлиники
если и приобретают какое-либо программное обеспечение то приобретают его за
рубежом, что стоит намного дороже, чем стоила бы разработка у отечественных
производителей, но и быстрее чем разработка у отечественных производителей.
Я надеюсь, что скоро и медицину затронет компьютерный прогресс, тем более
что во многих медицинских исследованиях просто не возможно обойтись без
компьютера и специального программного обеспечения к нему. В данной работе
я попробую предложить такую экспертную систему, которая бы значительно
облегчила и улучшила работу врачей, которым приходится работать со снимками
с томографа.
Предметная область.
Предметной областью в данном курсовом проекте является расшифровка и
анализ снимков полученным томографом, а так же разработка новых методов
расшифровки и диагностики снимков.
История открытия и развитие метода компьютерной томографии.
Становление и развитие рентгеновской компьютерной томографии (КТ)
связано с фундаментальными исследованиями по математической реконструкции
объекта из набора множественных проекций.
В 1962 году E.Kuhl и P.Edwards ,использовав в качестве источника
излучения радиоактивный 131I, произвели математическую реконструкцию для
получения трансаксиального изображения черепа. Результаты этих исследований
в дальнейшем легли в основу разработки аппаратов для эмиссионной
компьютерной томографии.
В 1963 году А. Кормак в университете Тафта (Сша) разработал
математический метод реконструкции головного мозга с помощью рентгеновского
излучения.
Аналогичные исследования, независимо от А. Кормака ,проводились G.N>
Housnsfild (1967 -1971) в лаборатории фирмы «EMI».На основании этих
разработок в 1970 году был сконструирован первый рентгеновский компьютерный
томограф для исследования головного мозга. Клинические испытания
компьютерного томографа, проведенные в госпитале Aktinson Motley совместно
с нейрорентгологом J.A Ambrose (1961), показали возможность не только
получения изображения головного мозга, но и определения опухолевого очага и
его взаимоотношения с окружающими участками мозга.
Первые результаты экспериментальных исследований по применению
компьютера для исследования головного мозга в 1972 г были доложены доктором
J.A Ambrose на ежегодном конгрессе британских радиологов. И уже на
следующий год компьютерный томограф стал функционировать в клинике Меуо
(Сша). Убедительные результаты,полученные при использовании КТ в
диагностике поражений головного мозга, послужили стимулом для создания КТ
для исследования всего тела. Через два года R.S. Lidley (1974) в
национальном биомедицинском научном центре Джортауновского университета
разработал новый вариант компьютерного томографа для исследования всего
тела. Эта установка, названная АСТА-сканер (Automatic Computerized
Transverse Aksilar Scanner) начала серийно выпускаться фирмой «Phizer
medical system» (США). Клинические испытания аппарата, проведенные в
медицинском госпитале университета Миннесота (1975), показали широкие
возможности КТ в выявлении поражений головного мозга и различных
паренхиматозных органов человека. Создание компьютерных томографов явилось
крупным достижением науки и техники, свидетельством чему служит присуждение
Нобелевской премии 1979 г. по медицине и биологии ученым Cormak A. (США) и
Hanusfild G. (Великобритания) за разработку и конструирование
рентгеновского компьютерного томографа.
Успехи, достигнутые с помощью КТ в диагностике различных заболеваний,
способствовали быстрому техническому совершенствованию аппаратов и
значительному увеличению числа их моделей. В 1980 г. только в США было
зарегистрировано 2030 томографов, количество их в развитых странах (США,
Япония, ФРГ, Швеция и др. ) составляет от 18 до 22 аппаратов на 1 млн.
населения.
В нашей стране первый КТ для исследования головы был разработан в НИИ
кабельной промышленности Минэлектротехпрома СССР (1985) совместно с НИИ
неврологии АМН СССР.
Быстрое техническое совершенствование КТ значительно повысило
эффективность и разрешающую способность метода в диагностике различных
заболеваний и сократило время сканирования пациентов. В течение 4-6 лет
крупными фирмами США, Франции, Англии, ФРГ ,Японии были созданы и поступили
в серийное производство три поколения рентгеновских компьютерных
томографов. Если компьютерные томографы 1 поколения имели только один
детектор и время сканирования одного среза толщиной 20- 30 мм составляло 5-
6 мин, то томографы « поколения были оснащены 16-60 детекторами и время
сканирования одного среза сократилось до 2-3 мин.
Качественный скачок претерпели компьютеры 3 и 4 поколений. При
наличии от 512 до 1400 детекторов и ЭВМ большой емкости время сканирования
одного среза (2-8 мм) уменьшилось до 2-5 с, что практически позволило
исследовать все органы и ткани организма.
Новым достижением в конструкции компьютерных томографов явилось
создание «спиральной» КТ, что позволяет на основе непрерывной ротации
рентгеновской трубки и движения стола добиться увеличения скорости
исследования, повышения разрешающей способность и улучшения качества
изображения.
В настоящее время крупные фирмы в США (“Picker”, “General Electric”)
и Германии (“Siemens” и “Philips Medical Systems”) начали серийное
производство спиральных КТ. Компьютеры этого класса позволяют проводить
объемное непрерывное сканирование в пределах 30-40 см анатомического
пространства при задержке дыхания, что обеспечивает четкое
дифференцирование минимального патологического очага (опухоли метастазы и
др.), определение состояния печеночных протоков с оптимальным
использованием контрастного вещества.
Проведение с помощью спирального КТ ангиографии с внутривенным
введением контрастного вещества и возможность получения трехмерного
изображения сосудов открывают широкие возможности изучения патологии
сосудистой системы (аневризмы аорты, стеноз почечных артерий, сосудистые
анастомозы, наличие внутрисосудистых бляшек и состояния кровообращения
головного мозга).
Устройство и общие принципы работы компьютерного томографа.
Современные рентгеновские компьютерные томографы производства
различных фирм конструктивно мало отличаются друг от друга и состоят из 4
основных частей: 1)сканирующей системы; 2) рентгеновской системы; 3)пульта
управления; 4) специализированной ЭВМ.
Сканирующая система включает рентгеновскую трубку и детекторную систему. В
аппаратах 3 поколения рентгеновская трубка и детекторы расположены на одной
раме. Детекторная система состоит из 256-512 полупроводниковых элементов
или ксеноновых детекторов.
При сканировании пациента комплекс “Рентгеновская трубка - детекторы”
совершает вращение вокруг пациента на 360, 1 , 0,5 и 0,25 градусов дает
импульсное излучение в виде веерообразного пучка, проходящего через объект,
при этом осуществляется регистрация ослабленного излучения детекторной
системой.
Внутри сканирующей системы имеется отверстие диаметром 50-70 см, в
пути которого пациент при сканировании двигается на транспортере стола.
Сканирующая система при необходимости может наклонятся вперед или
назад на 20- 25 градусов.
В компьютерных томографах 4 поколения детекторная система имеет от
1400 до 4800 детекторов, которые расположены по кольцу на раме. Во время
сканирования вращается вокруг пациента только рентгеновская трубка.
Стол томографа состоит из основания и подвижной части, на которой
крепится ложе-транспортер для укладки пациента. Горизонтальное перемещение
пациента при сканировании производится с пульта управления в автоматическом
режиме. Поднятие и опускание с перемещением стола при укладке пациента
производится от системы управления стола.
Рентгеновская система состоит из трубки и генератора. Рентгеновская
трубка мощностью 30-50 кВт работает в импульсном режиме с частотой
импульсов 50 Гц при напряжении 100-130 кВт, силе тока 150-200 мА.Трубка
имеет двойное охлаждение, сама трубка охлаждается маслом, масло в свою
очередь может охлаждается водой или вентилятором. Кроме того, вращающийся
анод трубки для защиты от перегрева с обратной стороны покрыт графитом.
Поглощение мягкого компонента рентгеновского излучения осуществляется
фильтрацией, в трубке имеется коллиматор для ограничения потока излучения.
Генератор высоковольтный - источник питания – работает в импульсном
режиме, обеспечивает рентгеновскую трубку напряжением до 100-140 кВ и силой
тока до 150-200 мА.
Пульт управления является важным звеном компьютерного томографа, он
непосредственно связан со сканирующей системой и ЭВМ. В состав пульта
входят: два видеомонитора, один из которых текстовой, другой предназначен
для получения изображения срезов; клавиатура для выбора технических
параметров сканирования исследуемой области головы или тела (толщина срезов
и их количество, скорость сканирования, шаг томографирования, количество
снимков и использование «двойного окна»). Кроме того, с помощью клавиатуры
осуществляется ввод и вызов программы из ЭВМ и диалог оператора (врача,
техника) с ЭВМ, введение данных пациента (толщина срезов, шаг томограммы,
изменение масштаба изображения, трансформация аксиальных срезов в
саггитальные или коронарные, а также вычитание и сложение полученных
срезов). С помощью экрана и светового пера осуществляются измерения
плотности зон интереса, расстояния между ними для оценки размера органа или
патологического очага и составления гистограмм
На пульте оператора имеются кнопки управления для включения аппарата,
индикаторной системы, характеристике работы отдельных узлов (таблица с
указанием дозы, толщины слоя и времени измерения, а также программы
исследования головы и всего тела).
Перед началом исследования пациента в компьютер вводятся данные о
пациенте, исходный диагноз, режим и программа сканирования. После
сканирования на видеомониторе и соответственно на каждом срезе томограммы,
кроме изображения органа, записывается дополнительная информация:
1)дата и время съемки; название лечебного учреждения;
2) номер среза;
3) фамилия, имя, отчество и возраст пациента;
4) серый клин – показатель плотности и клин размером 5 см для
ориентировочной оценки величины плотности;
5) ширина и средний уровень “окна”;
6)номер среза пациента и номер этих срезов в памяти машины.
Функции ЭВМ заключается в обработке предварительной информации,
поступившей из детекторов, ее реконструкции и получении изображения органа,
оценке выявленных данных по стандартным программам, автоматическом
управлении процессом сканирования пациента (хранение и выдача
томографических данных). Информация, поступившая в ЭВМ, записывается на
магнитный носитель для хранения и обработки, а также фотографируется с
помощью приставки “мультиспот” на рентгеновскую пленку, информация с ЭВМ
может сниматься на термобумагу.
Общая характеристика компьютерной томографии.
Компьютерная томография обладает рядом преимуществ перед обычным
рентгеновским исследованием: а) прежде всего высокой чувствительностью, что
позволяет отдифференцировать отдельные ткани друг от друга по плотности в
пределах 1-2% ; на обычных рентгенограммах этот показатель составляет 10-
20% ; б) в отличие от обычной томографии, где на так называемом
трансмиссионном изображении органа (обычный рентгеновский снимок) суммарно
переданы все структуры оказавшихся на пути лучей, компьютерная томография
позволяет получить изображение органов и патологических очагов только в
плоскости исследуемого среза, что дает четкое изображение органов и
патологических очагов только в плоскости исследуемого среза, что дает
четкое изображение без наслоения выше и ниже лежащих образований; в)КТ дает
возможность получить точную количественную информацию о размерах и
плотности отдельных органов тканей и паралогических образований, что
позволяет делать важные выводы относительно характера поражения; г) КТ
позволяет не только судить о состоянии изучаемого органа, но и о
взаимоотношении патологического процесса с окружающими органами и тканями,
например инвазии опухолей и соседних органы, наличии других патологических
изменений; д) КТ позволяет получить томограммы, тоесть продольные
изображения исследуемой области наподобие рентгеновского снимка путем
перемещения больного вдоль неподвижной трубки. Топограммы используются для
установления протяженности патологического очага и определения кол-ва
срезов.
Данные КТ могут быть использованы для проведения диагностической
пункции, и , что особенно важно, она может с успехом применятся не только
для выявления патологических изменений, но и для оценки эффективности
лечения, в частности противоопухолевой терапии, а также определение
рецидивов и сопутствующих осложнений. Диагностика с помощью КТ основана на
прямых рентгенологических симптомов, то есть определении точной
локализации, формы, размеров отдельных органов и патологического очага , и
, что особенно существенно , на показателях плотности или абсорбции.
Показатель абсорбции основан на степени поглощения или ослабления пучка
рентгеновского излучения при прохождении через тело человека. Каждая ткань
в зависимости от плотности , атомной массы , по разному поглощает
излучение, поэтому в настоящее время для каждой ткани и органа в норме
разработан коэффициент абсорбции (КА) по шкале Хаунсфильда .Согласно этой
шкале, КА воды принят за 0 , кости, обладающие наибольшей плотностью, - за
+ 1000, воздух имеющий наименьшую плотность, - за – 1000. Исходя их этого,
для каждого органа выбран средний показатель КА весь диапазон шкалы в
котором представлены изображения томограмм на экране видеомонитора,
составляет от – 1024 до +1024, но может варьировать при помощи так
называемой регулировке окна вплоть до 0. Разрешающая способность КТ зависит
от ряда факторов: локализации, формы, величины плотности патологического
очага; хорошо выявляются опухоли и другие патологические изменения в
органах с естественной контрастностью – голова и шея, легкие, кости, а
также органы окруженные жировой клетчаткой. Не представляет трудности
диагностика кистозных образований, инородных тел, камней, обизвествленных
участков. Минимальная величина опухоли или другого патологического очага,
определяемая с помощью КТ колеблется от 0,5 до 1 см при условии, что КА
пораженной ткани отличается от КА здоровой ткани на 10- 15 HU.
Для увеличения разрешающей способности КТ была предложена методика
«усиления» изображения. Она основана на внутривенном введении
рентгеноконтрастных препаратов, в результате которого происходит повышение
денситометрической разницы между здоровой тканью и патологическим
образованием в следствие их различного кровенаполнения. Увеличение
контрастности может быть осуществлено введением в полостные органы газа.
Методику «усиление» используют для дифференциальной диагностики
злокачественных и доброкачественных образований, когда разности в их
плотности отсутствует или незначительна, что не позволяет отграничить
патологический очаг от здоровой ткани. Контрастирование также используется
при динамических исследованиях для оценки характера и степени
функциональных нарушений отдельных органов и систем. Наиболее часто
«усиление» используют для выявления опухолей и метастазов в печени, почках
и не органных образованьях, где эффективность методики достигает 25%-30%.
Использование усиления необходимо для диагностики гемангиом в связи со
специфичностью контрастирования тканей опухолей, что позволяет практически
исключить необходимость ангиографического исследования. Методика «усиления»
дает хорошие результаты также при диагностике патологических образований в
головном мозге, средостении и органах малого таза. Методика «усиления»
осуществляется перфузионным или инфузионным введением контрастного
вещества, иногда контрастные препараты вводятся в близлежащие органы для
создания искусственной контрастности, способствующей дифференсиации
патологических образований и соседних участков неповрежденной тканей и
органов. При использовании методики перфузионного констратирования препарат
с концентрацией йода 60-70% вводится одномоментно из расчета 0,8 –1,0 мл/кг
массы тела в течении 10-20 секунд. Сканирование проводится до и после
«усиления». Оптимальное время сканирования 10-20 сек. После введения
препарата. При инфузионном «усилении» компьютерная томография проводится в
течение капельного введения 100-200мл. 30% раствора верографина.
Оптимальное время сканирования 8-10 минут. При диагностических
исследованиях отдельных органов, крупных сосудов и сердца используется
болюсное внутривенное введение 30-40 мл. 60% раствора верографина или
урографина в локтевую вену в течении 10-12 сек. С помощью автоматического
инъектора с одновременным сканированием. Для сканирования сердца
применяется приставка «сериокард», специальная программа позволяет
проводить динамическое исследование сердца синхронно с ЭКГ. Для
динамического исследования сердца и крупных сосудов используется
последовательное сканирование на разных уровнях томографирования с
получением на каждом из них 2-3 срезов со скоростью 7 скенов в 1 мин. После
достижения пика контрастирования и компьютерной обработки (сложения скенов)
получают информацию о состоянии органов средостения. Для компьютерной
ангиографии печени и других органов брюшной полости и малого таза
используется болюсное внутривенное введение 20-30 мл. 50% раствора
урографина со скоростью 5-8 мл/сек.
С помощью КТ не всегда удается установить природу патологического
образования, однако совокупность компьютерно-томографических признаков и
данных других инструментальных методов диагностики (радионуклидной,
ангиографической, ультразвуковой) в сочетании с клинической картинной
представляет возможность судить о природе такого образования.
Постановка задачи.
При создании ЭС необходимо произвести анализ предметной области,
который должен включать в себя объект исследования со всем комплексом
понятий и знаний о его функционировании, решаемые задачи, цели. И
технические требования к технике, на которой будет эксплотироваться данная
задача.
В результате анализа выявляем знания о конкретной предметной области,
такие как описания объектов, элементов, явлений, связей и отношений между
ними. Кроме этого выявляются действия в определенных ситуациях необходимые
для поиска решения задачи. Так же необходимо описать и представить в каком
виде будет храниться база знаний.
Технология работы данной ЭС.
Полученный снимок с КТ вместе с дискетой где записана информация по
плотности участка ткани передается лечащему врачу. Врач вводит снимок и
данные с дискеты в ЭС, ЭС обрабатывает снимок и выдает результат экспертизы
данного снимка, возможные поражения тканей и участки в снимке где замечены
отклонения с результатом экспертизы по данному участку. Так же по всему
снимку имеется возможность увеличения изображения и контрастирования
интересующего участка. Каждый снимок сохраняется в базе знаний и при
желании его несложно найти. После проведения врачом операции врач заносит
на данный снимок информацию какой окончательный был диагноз и на каком
участке какое поражение ткани или заболевание было обнаружено, незамеченное
ЭС. По всем снимкам необходима возможность вывода наглядной статистической
информации. Так же необходима возможность самообучения, то есть если по
большому количеству снимков ЭС не выдало отклонения, а доктор (например
после проведения оперативного лечения) обнаружил поражение ткани, ЭС должна
провести анализ всех снимков и по похожим отклонениям провести анализ и
завести новое правило в базу знаний с диагнозом который укажет эксперт (в
данном случае конечный пользователь).Так же есть возможность легкого
обновления базы знаний из других таких же задач (для наибольшего количества
информации для разработки новых правил вывода экспертизы).
Реализация ЭС.
Для разработки данной экспертной системы будут необходимы такие
эксперты: доктор диагност по расшифровке снимков (с опытом работы на КТ),
лечащий врач который пользуется снимками КТ (специалист по головному мозгу,
по желудку….). Необходимо разработать программное обеспечение которое
записывало бы данные со специализированной ЭВМ (управляющее КТ), на
магнитный носитель для передачи в ЭС, так как уже существуют таблицы
которые для каждого участка ткани выдают плотность и доктор выдающий
первичное заключение может сказать например какая может быть опухоль в
данном месте из известных. А разработка своих методов слишком дорогостоящая
и требует большого количества времени и клинических исследований. Базу
знаний, по моемому, лучше представлять используя фреймы, так как эта модель
обладает всеми необходимыми свойствами для хранения и поиска используемых
данных. В данном случае именами фреймов будут служить названия исследуемых
органов, а в слотах будут размещаться возможные (известные) отклонения от
нормы или симптомы. Одним из способов представления симптомов возможно
вербальное описание известной аномалии, например тромб или камень (камень-
повышенная плотность для данной ткани и четкие границы). Другим способом
описания является представление симптома в виде математической модели. При
данном способе описания необходимо составить список переменных описывающих
измеряемые параметры (плотность, распределение плотности по поверхности).
Из этих переменных составляются выражения описывающие исследуемый объект.
Ввод нового симптома (слота) в исследуемый объект (фрейм)
производится экспертом или конечным пользователем. Эксперт формализует
аномалию и представляет ее в виде понятном ЭС. Новое знание добавляется в
базу знаний и используется при последующих экспертизах. Необходимо так же
разработать систему выдачи приблизительной оценки вероятности выдаваемого
заключения ЭС. Реализовать это путем ввода в систему эталонного значения
для каждого выдаваемого заключения (идеальный вариант), принять данный
эталон за 100 % заключения, все последующие заключения выдавать с учетом
отклонения от эталона (то есть вероятность правильной выдачи заключения).
Подготовка к эксплуатации.
Необходимо провести полное тестирование данной экспертной системы,
начиная с просмотра правильности выдаваемых на экран данных и выводов
заканчивая тестированием правильности хранения данных. На первых этапах
работы системы каждое заключение системы должно проверятся экспертами и при
необходимости исправляться, необходимо протестировать корректность
алгоритмов самообучения системы. Так же необходимо протестировать все
аппаратное оборудование предназначенное для эксплуатации данной экспертной
системы, протестировать систему на реакцию к аппаратным сбоям (не будут ли
портится данные и выводы по данным, если обнаружена ошибка в какой либо
части базы знаний или базы данных как система прореагирует на это даст ли
необходимое сообщение пользователю). Подготовить помощь конечному
пользователю как в бумажном виде так и в электронном.
Провести необходимое количество семинарских занятий с конечными
пользователями в ходе занятий фиксировать замечания пользователей к
интерфейсу по удобству использования и по наглядности, по возможности
исправлять, улучшать интерфейс.
Вывод.
Данная экспертная система значительно облегчит работу врачей.
Сравнительно небольшая цена разработки данной экспертной системы и не
большие требования к программным и аппаратным средствам позволит
пользоваться данной задачей практически любому врачу которому необходимо
работать с томографическими снимками, не прибегая к помощи специалистов в
данной области, а так же облегчит хранение снимков для последующего анализа
или для сбора каких либо статистических данных. Так же введенная система
самообучение позволит улучшать программу без вмешательства специалистов
компьютерщиков и вырабатывать новые методы расшифровки томмограм, так как
до сих пор не все заболевания и отклонения можно расшифровать со снимка
томографа (возможно эти отклонения просто не заметны для глаза человека на
снимке или просто еще не существует метода расшифровки) .
Список литературы.
1. Габуния Р.И., Колесникова Е.К. Основы компьютерной томографии. Медицина
– 1985.
2. Габуния Р.И., Колесникова Е.К.Компьютерная томография в клинической
диагностике. Медицина 1995 г.
Реферат на тему: Экспертные системы
План
. Постановка задачи.
Анализ объекта.
. Технология и основные этапы построения эс.
. Метод решения задачи.
. Контрольный пример.
Постановка задачи
Задача состоит в планирование работ проектной организации: на определенное
время. Ограничения – объем работ в денежном выражении. Критерии и их
ефективность проектирования.
Внешние задачи
Определить оценки экспертов. Распределение денежной суммы на задачи их
оценки.
Внутренние задачи
Разбиение объема работ на отдельные подзадачи. Формирование группы
экспертов.
Определение согласованности экспертов.
Анализ объекта
ТЕХНОЛОГИЯ И ОСНОВНЫЕ ЭТАПЫ ПОСТРОЕНИЯ ЭС.
ПОНЯТИЯ, КАТЕГОРИИ, КОМПОНЕНТЫ, АРХИТЕКТУРА ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ.
В числе предпосылок выявления целей н определения основных направлении
исследования важное значение имеет четкое и единообразное понимание
содержания некоторых основополагающих категории и терминов, которыми
необходимо руководствоваться, как при разработке экспертной системы, так и
при ее внедрении и эксплуатации. Это понимание должно опираться на
терминологию, понятия и систему показателей, сложившиеся в проектировании и
управлении строительством, САПР и АСУС, а также терминологию, применяемую в
области разработки и эксплуатации экспертных систем.
Экспертная система (ЭС) — это программный продукт, позволяющий
имитировать творческую деятельность или усиливать интеллектуальные
возможности специалиста-эксперта в части выбора решении в конкретной
предметной области, используя, в основном, эвристические знания
специалистов, накопленный ранее опыт.
В отношении определения "экспертная система" существует большое
количество самых различных трактовок, дополняющих друг друга и. в
результате, позволяющих рассматривать проблемы создания ЭС с разных точек
зрения (программно-технические средства реализации, приобретение и
обработка знании, формализация эвристических знании и т.д.).
В основе данного определения лежит сравнительное сопоставление ЭС и
традиционных информационных систем. Принципиальный характер этого
сопоставления имеет значение для уточнения определения .
Типичная ЭС состоит из следующих компонентов: база знаний (БЗ), база
данных (БД),. механизм логического вывода (МЛВ), блок объяснения полученных
решении, блок обучения (адаптация ЭС к изменяющейся действительности), блок
понимания, блок ведения, пополнения и корректировки БЗ.
Под БЗ будем понимать модель предметной области, содержащей:
формализованные знания специалистов в виде наборов эвристических правил;
метаправила, определяющие стратегию управления эвристическими правилами в
ходе реализации основных функций ЭС; сведения о структуре и содержании БД.
БЗ, в отличие от БД, содержит не только количественные характеристики
фактов (данные), а в основном субъективные эвристические знания экспертов.
Знания в БЗ образуют сложные иерархические структуры, что достигается путем
введения разнообразных отношений, взаимосвязей.
Исходя из типовой ЭС рассмотрим функции, структуру и назначение
компонентов.
ЭС служат для выполнения следующих основных функций: сбор, хранение и
обработка данных и знаний о предметной области; приобретение и выведение
новых знаний из совокупности ранее имевшихся; общение с пользователем на
ограниченном естественном языке получение правдоподобного вывода;
реализация основных качеств специалиста-эксперта (имитация участия в
мыслительных процессах человека).
ЭС поддерживает несколько режимов работы с пользователем: обучение ЭС
пользователями-экспертами новым знаниям; обучение пользователя ЭС;
консультации пользователя с ЭС.
Как отмечается в работах, содержание БЗ составляют эвристические правила,
качество которых зависит от знании, опыта, интуиции специалистов-экспертов,
профессионализма инженера по знаниям. Извлечение знании представляет собой
самостоятельную сложную проблему, решением которой занимаются специалисты
по инженерии знании. БД содержит сведения, описывающие объекты предметной
области, динамически изменяющиеся в процессе решения задания. Сведения
(данные) могут иметь количественные и неколичественные характеристики. В ЭС
применяются, как правило, БД реляционного типа.
МЛВ представляет собой логико-математический аппарат, осуществляющий
поиск решения задачи и получение правдоподобного вывода на основе знании БЗ
данных БД.
Блок объяснения обеспечивает объяснение полученных выводов и позволяет
прослеживать цепь "рассуждений" ЭС, вмешиваться пользователю в ход решения
задачи.
Блок приобретения знании и построения правил и блок накопления и
корректировки являются блоками, обеспечивающими поддержку мощности и
актуальности БЗ путем исключения устаревших и несовершенных правил,
введением новых.
Строго говоря, данные, хранящиеся в БД, а также МЛВ представляют собой
также знания, которые можно разделить на три группы: декларативные,
процедурные, управляющие.
Декларативные знания - это вид знаний, представляющих собой информацию
(данные) о конкретном случае, факты. БЗ, построенная по принципу только
декларативной формы представления знаний, состоит из набора алгоритмов,
логических формул и по сути является БД. Модификация такой БЗ происходит
путем добавления, изменения или исключения алгоритмов из обшей связи.
Информационная система такого типа не может являться и определяться как
экспертная.
Процедурные знания составляют ядро БЗ и собираются методами научно
обоснованных приемов извлечения знании у специалистов. Эти знания позволяют
генерировать (активировать) декларативные знания в ходе решения конкретных
задач, интегрировать их. БЗ, построенная по принципу процедурной формы
представления знаний, состоит из наборов эвристических правил, называемых
порождающими правилами. Авторы работ отмечают, что каждое порождающее
правило, имеет форму:
ЕСЛИ (условие)...,ТО (действие)...(продукции).
Принцип работы продукционной системы заключается в следующем:
продукция (правило), условие которой окажется истинным для текущего
состояния БЗ и БД, выполняется. При этом, выполняемое правило активирует
данные, находящиеся в заданной структуре БД; выполнение правил происходит
до тех пор, пока. все они окажутся выполненными или не вступит в действие
правило остановки.
Достоинство БЗ, построенной по принципу продукционных систем, состоит в
том, что порождающее правило может вывести новое процедурное или
декларативное (например, прогноз) знание.
В настоящее время большинство разработанных ЭС опираются на сочетание
принципа декларативных и процедурных знаний.
Третий тип знаний — это управляющие знания. Под этим понимается набор
вариантов (стратегий), предписывающих альтернативные возможности в ходе
решения задач, переход от одного варианта (при неудаче) к другому. Этот тип
знаний является метазнанием (метаправила) по отношению к наборам правил-
продукций и основывается на методе выбора: какое из порождающих правил
применяется при известном состоянии предметной области.
Особое место в ряду различных форм представления знаний занимают фреймы.
В работе рассматриваются два вида фреймов: статические (собственно фреймы)
и динамические (сценарии).
Фрейм представляет собой структурированный формат для представления
знаний о предметной области. Основу (скелет) фрейма составляют описания —
"слоты", которые идентифицируют основные структурные элементы понятий.
Взаимосвязь между фреймом и слотом иерархическая - то, что является по
отношению к верхнему уровню слотом, для нижнего является фреймом.
Фрейм с заполненными слотами (значениями) представляет собой описание
процесса, явления, события, факта.
Достоинство ЭС, использующей фреймы, заключается в том, что понятия ii
элементы понятий, присутствующие при описании явления или сообщения, могут
группироваться, извлекаться вторично и обрабатываться как единое целое.
Фреймы, как правило, организуются в сети, обеспечивая запись общих понятий.
К достоинствам также следует отнести сравнительную легкость их реализации с
помощью средств LISP (язык списков).
Подход к представлению знании: декларативное и процедурное представление.
Процедурное представление обычно используется в традиционном
алгоритмическом программировании и имеет ряд преимуществ: знания контекстно
зависимы и встроены в программный код. В результате получаются неявные или
"мутные" знания, изменение и понимание которых затруднено.
При декларативном представлении знания зашифрованы, как данные, поэтому
они доступны для внесения изменений и являются контекстно независимыми.
В процедурном представлении семантики, описывающие знания, распределены
по коду, в декларативном представлении — они собраны в одно место.
Таким образом, преимущества декларативного представления состоят в:
простоте понимания; простоте изменения; контекстной независимости;
семантической прозрачности.
Эти преимущества и составляют сущность экспертных систем. Таким образом,
ЭС обычно используют декларативное представление знаний. В применении к
конкретным проблемам, когда используются расчеты, наилучшим решением
является процедурно-декларативное представление знаний.
Основные представления знаний из них:
формальные методы основаны на математической логике и исчислении
предикатов;
семантические сети;
семантические триады (объект —атрибут —значение);
правила вывода или продукционные системы;
фреймы, состоящие из структур групповых данных в категориях,
предопределенных, информационных, категориях, называемых слотами.
Семантические сети состоят из множества узлов для представления
концепций, объектов, событий и т.д. и связей для соединения узлов и
характеристики отношений между ними. Преимуществом данного метода
представления является гибкость, которая означает, что новые узлы и связи
могут быть добавлены там, где это необходимо. Другая черта семантической
сети — наследование свойств. Т.е. каждый узел может наследовать свойства
связанных с ним узлов. Хороший отчет о семантических сетях представлен
Нильсеном.
Объект — атрибут — значение. Тройная семантика, или объект — атрибут —
значение (ОАЭ) представляет отдельный случай семантических сетей, в которых
существует только 3 типа узлов - объекты, атрибуты, значения.
Объекты могут быть физическими или концептуальными.
Атрибуты - основные свойства или признаки объектов. Значение определяется
отдельным признаком атрибута в специальной ситуации. Семантические сети
могут иметь сложные связи, тройка - "объект — атрибут — значение"
использует только 2 вида простых связей - "объект — атрибут" и "атрибут-
значение".
Правила продукций. Система продукций является наиболее удобным методом
построения компьютерных ЭС. Система продукций — это множество правил,
имеющих части ЕСЛИ и ТО, или предпосылка — следствие, или ситуация —
действие.
Основная форма для правил имеет вид:
правило N:
ЕСЛИ [(предпосылка 1) ....(предпосылка n)] ТО [(следствие 1 с
достоверностью C1) ..... (следствие m с достоверностью Cm) ].
Номер правила является уникальным для его идентификации, причем номер
правила не указывает порядок его выполнения. Каждое правило представляет
собой независимую порцию знаний. Предпосылки могут рассматриваться как
модель (образ), а следствие как выводы или действия, которые необходимо
предпринять.
Продукционные правила облегчают образование объяснений, результаты
полученных выводов и расчетов. Они могут обрабатывать незапланированные, но
полезные взаимодействия. Другими словами, они могут использовать порцию
знании, когда это необходимо.
Сколько правил находится в базе знаний и какие будут использоваться?
Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо выбрать механизм вывода или
контрольную стратегию, которая составляет "сердце" системы. Механизм вывода
инициирует правила в соответствии с встроенным процессом рассуждений.
Существуют два основных типа механизмов вывода — прямой и обратный.
1. Прямой вывод. Правила просматриваются до тех пор, пока не будет
найдено такое, у которого первый операнд (в левой части) соответствует
информации, находящейся в рабочей области, затем правило изменяется.
Процесс повторяется до тех пор, пока не будет достигнута цель или не будет
найдено подходящего правила. Данный механизм вывода рекомендуется, если
цель неизвестна и должна быть спроектирована или число возможных
результатов велико. Для комплексного решения проблем может быть использован
прямой вывод.
2. Обратный вывод. Правила просматриваются, находятся те, "
последовательность выполнения которых приводит к цели. Для каждого из этих
правил проверяется, соответствуют ли первые операнды (предпосылки)
информации в рабочей области. Если все предпосылки соответствуют этому
условию, правило выполняется и задача решается. Если существует
предпосылка, которая не соответствует информации в рабочей области,
определяется новая подцель как "организация условий для удовлетворения этой
предпосылки". Процесс выполняется рекурсивно. Если известны значения цели и
их число невелико, то обратный вывод эффективен. Механизм обратного
вывода часто используется в диагностических ЭС.
Соединение прямого и обратного вывода. Этот способ применим, когда
используется "доска объявлений".
Модель "доска объявлений" - это структурный тип модели рассуждений, в
котором наилучшим способом используются порции знаний в прямом и обратном
направлениях. Знания, необходимые для решения задачи, делятся на
независимые группы правил, называемых источниками знаний. "Доска
объявлений" — основная база данных, играющая роль средства связи между
источниками знаний и отслеживающая изменения состояния задачи, пока решение
не будет найдено.
Получение знаний. В задаче проектирования знания могут быть представлены
в виде графов, таблиц данных, процедур алгоритмического анализа и
экспериментальных знаний. На различных этапах решении задачи можно
использовать прикладные программы определенной предметной области.
При разработке ЭС источниками знании могут служить:
1. Техническая литература (книги, руководства, журнальные статьи).
2. Эксперты в конкретной области. В форме вопросов-ответов и на сеансах
примерных решений задачи.
Эти два метода дополняют друг друга. В последнем случае эксперта просят
решить контрольный пример. Используются также письменные ответы эксперта на
.вопросы.
3. Эксперимент. Иногда знания, необходимые для решения проблемы, могут
быть частично получены после экспериментов на ЭВМ. После получения знаний,
необходимых для решения отдельной задачи, их можно использовать" в базе
знаний для решения сходных задач.
Последний метод получения знании нельзя использовать в традиционных ЭС,
где знания в основном получены от экспертов. Однако, знания, полученные в
результате эксперимента на ЭВМ, будут полезными в сложных областях
проектирования. Классификация ЭС, построенная исходя из областей
применения, очевидно недостаточна, так, близкие по назначению системы часто
имеют мало общего с точки зрения их устройства и структуры. Поэтому
правильнее будет исходить из сложности и структуры реализуемых функции
экспертными системами, а также привлекаемых для этого программно-
инструментальных средств.
По функциям ЭС выделяют: классифицирующие, которые в свою очередь
подразделяются на диагностические и прогностические; консультирующие по
готовому множеству гипотез и с выработкой новых гипотез; оппонирующие по
готовому множеству контр примеров и с формированием новых контр примеров;
решающие по готовым сценариям и с генерированием новых сценариев.
Основу предлагаемой классификации составляют вышеперечисленные
группировки предметной области, признаки приведенных функций и решаемых с
помощью ЭС задач. Класс ЭС образуется пересечением определенной группировки
предметной области и определенного признака реализуемых функции.
Приведенная классификация ЭС, хотя и не является общепринятой, но
является устойчивой и хорошо отражает ту специфику ЭС, которую можно
наблюдать в настоящее время. В данную классификацию не включен класс
экспертных систем, обеспечивающих работу современных программных
комплексов. Исследование является эффективной сферой применения ЭС,
поскольку они позволяют синтезировать новые знания, активизировать научный
поиск и осуществлять не только достоверные, но и приближенные рассуждения,
характерные для исследователей, научных работников, занимающихся
совершенствованием и разработкой как новых строительных материалов,
конструкций, методов расчета, так и новых методов организации управления,
хозяйственных механизмов и др.
Проектирование, нормирование и стандартизация в строительстве. Многие
специалисты отмечают эффективность применения ЭС в нормировании. Выходные
формы этой задачи представляют собой комплект ведомостей потребности в
общестроительных материалах по объектам, локальным сметам, частям и
разделам смет в разрезе исполнителей. .
Таким образом, созданные ЭС, по сути дела, встроены в комплекс
программных средств по подготовке строительного производства и
предназначены для обеспечения поддержки принимаемых инженерно-технических
решений (рис. 3.1).
Информационная база комплекса представляет собой сочетание базы данных по
объекту в виде справочника локальных смет и файлов сметных обоснований, а
также нормативно-справочной информации с базой знаний в виде правил
продукции (рис.1).
Учитывая наличие в базе знании разработанных ЭС большого числа
качественных оценок, целесообразно создание специального механизма,
позволяющего сопоставлять и ранжировать их. Для решения этой проблемы при
разработке новой версии экспертной системы по выбору методов монтажа
строительных конструкций используется аппарат теории нечетких множеств. В
общем случае _ суть этой -теории состоит в следующем.
Пусть Х — область, в которой расположены объекты (элементы), обозначаемые
х. Таким образом, Х ={x}.
Нечеткое множество А в области Х характеризуется функцией fA (x),
отражающей принадлежность объектов x к области действительных чисел в
интервале [0,1] с оценкой fА(x) степени принадлежности x к множеству А.
Чем ближе значение fА(x) к единице, тем выше степень принадлежности x к А.
Если рассматривать A как обычное множество, то функция принадлежности к
нему может принимать только два значения:
рис.1 Структура программного комплекса, включающего ЭС организационно-
технологической подготовки
0 или 1, при этом fA(x)=1 означает, что х принадлежит A и fA(x)=0, что x
не принадлежит A.
Исходя из этого множество с двузначной функцией принадлежности называют
обычным, или простым.
Основная идея теории нечетких множеств состоит в том, что каждый элемент
имеет определенную степень принадлежности к нечеткому множеству. Это
означает, что значения функции не ограничиваются только простыми оценками
"истинно" или "ложно", но могут быть "истинными до некоторой степени".
Обычно эта степень принимает значения в интервале [0,1].
Операции с нечеткими множествами позволяют выразить определенной функцией
и сопоставить между собой количественные значения таких качественных
оценок, как "высокий", "низкий", "слабый", "сильный" и т.д.
Оснащение ЭС средствами обработки знаний на основе логики нечетких
множеств позволит существенно повысить возможности пользователя в ситуациях
с неполной или недостаточно определенной информацией.
Ниже приведена ЭС подготовки работы составляют обычно от 1 до 30
календарных дней. В общем, только несколько работ имеют продолжительность 1
день. Работы, имеющие длительность более 30 дней, должны быть разбиты на
части, продолжительностью не более 30 дней каждая. Работы, имеющие
продолжительность 30 дней и выше, являются приемлемыми, если их нельзя
более детализировать или их стоимость невелика, что позволяет точно
сообщать о выполнении работ и производить выплаты.
3. Сроки поставки материально-технических ресурсов. Они должны отражать
рыночные условия. Сроки поставки должны быть неотъемлемой частью графика .
4. Запас времени. Запас времени должен быть достаточным, чтобы обеспечить
необходимый минимум для работ графика. Графики, имеющие чрезмерное число
критических работ, неприемлемы. Нулевые резервы времени снижают основные
достоинства сетевого графика. Необходимо знать, какие работы являются
критическими, какие нет для эффективного управления всей работой. Запас
времени — это существенный признак добросовестно разработанного графика.
Возможно, он может быть использован подрядчиком, когда это необходимо без
изменения цены контракта. Когда же запас времени используется для
компенсации изменении в проекте, то необходимо договориться об изменении
цен. Это решение отражается на "политике": запас времени имеет стоимостную
оценку для подрядчика и может рассматриваться как и любой другой ресурс.
Однако цена запаса времени непостоянна: (а) повсеместно ее значение выше в
начале и при выполнении работы, чем когда она приближается к концу, так как
пока работа не выполнена, риск ее срыва меньше; (б) для данной работы цена
запаса увеличивается по мере снижения качества работ, так как
неконтролируемые события, приводящие к маленьким задержкам, более вероятны,
чем приводящие к длительным запаздыванием.
5. Критический путь. Обычно он проходит через относительно небольшое
число работ. Если существует несколько критических путей, вероятно что
некоторые продолжительности работ преувеличены для ограничения запаса
времени. Кроме того, одновременно управлять несколькими критическими путями
тяжелее, чем одним.
Логика:
1. Степень детализации работы. Она должна быть отражена в сетевом
графике, который должен содержать все работы (с их точным описанием)
контракта.
2. Обеспечивающие работы. Эти работы включают подготовку подрядчика,
представление чертежей, выборку из каталогов, проведение изысканий и
согласовании. Эти, требующие значительных затрат времени, работы должны
предшествовать всем строительным работам; так, все материалы и методы,
требующие согласования, должны быть представлены в сетевом графике.
3. Работы по поставке материалов. Эти работы, главным образом, появляются
после того, как предложенный материал одобрен, но до того, как он будет
использоваться. (ОБЪЯСНЕНИЕ обеспечивающих работ, предшествующих данной и
имеющих тот же код, не найдено. Могут существовать три причины,
объясняющих, почему подчиненная работа_ не найдена:
1) такой работы действительно нет;
2)существует непосредственно предшествующая работа типа ОБЕСПЕЧИВАЮЩАЯ,
но ее код отличается от последующей работы и поэтому они не могут быть
связаны;
3) подлежащая согласованию работа включает обеспечивающую фазу. Если это
так, то рекомендуется разделить работу на две.
4. Упорядочивание и взаимозависимости должны быть логичными. Подрядчик
отвечает за планирование и выполнение работы, но его действия могут быть
ограничены многими соглашениями. Например, фундамент должен быть закончен
раньше устройства крыши и т.д. В соответствии с требованиями Corps
предложенный подрядчиком план анализируется для: 1) его одобрения; 2)
оценки степени детализации работ, которая должна обеспечивать адекватный
контроль хода выполнения работ; 3) проверки правильности стоимостной оценки
для их оплаты.
5. Ограничения. Внешние ограничения следует рассматривать с учетом
местных особенностей, работы других подрядчиков.
Стоимость:
1. Общая стоимость. Денежное выражение отдельных работ в сумме должно
соответствовать общей стоимости контракта.
2. Стоимость работы. Денежное выражение каждой работы должно
соответствовать оговоренному в контракте интервалу значений. Обычно
интервал составляет 0,1—2,5% общей стоимости контракта. Кроме того,
денежное выражение каждой работы должно в какой-то мере соответствовать
объему выполняемой работы. Этот анализ может быть основан на стоимости
сходных работ, которые выполнялись ранее.
3. Административные роботы. Денежное выражение таких работ должно
равняться 0. Стоимость подготовительных работ рассматривается как часть
накладных расходов, которые подрядчик должен распределить по другим
работам. Государственные работы, такие, как анализ предложении для
подрядчиков стоимости не имеют.
4. Опережающее финансирование — осуществленное на практике назначение
наиболее крупных стоимостных оценок по работам, запланированным в проекте
на раннее завершение. Так как это может привести к запрещенным сверхоплатам
или предварительной оплате, то следует признать эту практику
противозаконной.
Правило 120 (стоимостное правило)
ЕСЛИ ((?некая работа ПРИНАДЛЕЖИТ КЛАССУ работ) И (?некая работа ИМЕЕТ
раннее начало в 1 квартале) И
(?некая работа ИМЕЕТ ежедневную стоимость (90 процентов))) ТО ((? некая
работа явно ИМЕЕТ опережающее финансирование)).
Контроль хода работ. Необходимость анализа сетевого графика не
ограничивается одобрением первоначальных предложений подрядчика. Существует
много причин из-за которых изменяется сетевой график во время выполнения
работы. Например, выполнение может отставать, оборудование неожиданно
сломано, обеспечение материалами не соответствует графику. Такие отставания
не служат оправданием для увеличения продолжительности работ. Поэтому,
когда сетевой график уже не может реально отражать своевременного
завершения работы по календарному плану, то график оставшихся работ должен
быть пересмотрен. Когда сетевой график получен, работникам инженерного
корпуса следует его оценить, так же как и первоначально предложенный
график, за исключением тех критериев, которые не будут применимы. Далее
идет список концептуальных вопросов, которые необходимы для анализа хода
строительства
1. Каково состояние работы по график?
2. Каково фактическое состояние работы?
3. Какая часть работы оплачена?
4. Подрядчику следует пересмотреть график, когда он более не отражает в
точности план подрядчика по завершению оставшихся работ или потому что
действительный ход работ но соответствует графику. Обычно изменяются только
продолжительности и логика оставшихся работ с укороченными
продолжительностями, означающими назначение увеличенных ресурсов
подрядчиком. Не допускается увеличение цены контракта отдельных работ, если
необходимость пересмотра графика возникнет из-за зависящих от подрядчика
причин.
5. Учтите текущие отклонения для прогнозирования ожидаемых степеней
успеха или неудачи будущих этапов проекта.
6. Выявите узкие места, требующие немедленной корректировки, пока для
этого есть время.
7. Проектируйте развитие событий на основании того, что уже произошло и
что было запланировано.
8. Следует предвидеть заблаговременно любое значительное отклонение от
официального графика.
9. Убедитесь, что документы на оплату работ обоснованы
10. Когда текущий проект одобрен, это означает необходимость предпринятия
практических шагов для своевременного окончания работы.
11. При внесении изменений в проектные решения временной фактор для
корректировки графика может быть в одностороннем порядке определен
выявлением таких работ в графике, стоимость или продолжительность которых
меняются.
12. Для успешного управления контрактом необходимо, чтобы рабочий
календарный план был утвержден.
13. Последовательность работ или их продолжительность могут быть
пересмотрены подрядчиком и заказчиком и требуют одобрения обеими сторонами.
14. Для оценки влияния изменений в проекте должны быть известны текущее
состояние работ и одобренные план подрядчика по завершению оставшихся
работ.
15. Влияние изменений в проекте на продолжительность строительства
оценивается сравнением текущего одобренного плана с планом, разработанным
после внесения изменений. При этом выявляют, задержит ли изменение
проектных решений выполнение оставшихся работ и если это так, то определяют
длительность задержки. Этот анализ покажет, какие работы прямо или косвенно
отреагируют на изменение проекта; оценка денежного выражения должна
учитывать и другие факторы. Оценка должна учитывать также, что время имеет
цену, независимо от того, находится работа на критическом пути или нет.
ПРОВЕДЕНИЕ ОПРОСА ЭКСПЕРТОВ И ОБРАБОТКА ЕГО РЕЗУЛЬТАТОВ
Наиболее часто используются такие методы опроса экспертов и обработки его
результатов:
1) ранжирования;
2) парных сравнении;
3) непосредственного оценивания.
I. Метод ранжирования
Этот метод требует расположения экспертами объектов, которые оцениваются,
в порядке возрастания (убывания) значимости определенных их качеств.
Например, m экспертам необходимо ранжировать n целей построения системы.
Эксперт i должен присвоить каждой цели j ранг в диапазоне от 1 до n в
порядке возрастания значимости цели.
Если при ранжировании эксперту необходимо присвоить один ранг различным
объектам, то этот ранг должен иметь среднее значение мест, которые занимают
эти объекты.
В результате опроса экспертов строится матрица Y результатов экспертных
оценок. Элемент Yij матрицы определяет ранг j -го объекта в оценке i -гo
эксперта.
По значениям можно предварительно
проанализировать
значимость оцениваемых объектов.
Необходимый этап обработки результатов опроса - оценка согласованности
мнений экспертов. При ранжировании .согласованность оценивается с помощью
коэффициента конкордации (согласия) [2]:
tMi- число повторений m. -го ранга в ранжировании i-го эксперта.
Например, при полной согласованности мнений экспертов коэффициент
конкордации
Ko=1
а при полной рассогласованности
Ko=0
Как правило, в реальных условиях коэффициент конкордации колеблется от
нуля до единицы. Как оценить, достаточно ли согласованы мнения
экспертов?
Разработанный метод анализа коэффициента конкордации [2] основывается на
следующем. Все возможные значения ранжировок считаются равновероятными.
Поэтому значениям Ko можно привести в соответствие некоторую
статистику x при случайном порядке объектов в ранжировках, которая зависит
от знамений m и n , Выдвигается гипотеза Ho, предполагающая, что мнения
экспертов полностью рассогласованы , т.е. Ko = 0. Статистика Х содержит
две области значений: критическую и принятия гипотезы. Критическая область
- это совокупность значений, при которых Нo гипотезу отвергают.
Область принятия гипотезы включает в себя те значения X , при которых
гипотезу принимают.
Основной принцип проверки гипотезы состоит в следующем: если наблюдаемое
(расчетное) значение Xрас принадлежит критической области, то гипотезу
отвергают. Как правило, для проверки гипотезы Нo используют критические
точки распределения Хкр.
Критическими называются точки, отделяющие критическую область от области
принятия гипотезы. Если Xрас.> Xкр гипотезу Нo отвергают и мнения экспертов
считают согласованными.
При проверке гипотезы Нo необходимо учитывать вероятность ошибки ( ,
которая состоит в том, что правильная гипотеза Нo будет отвергнута. Обычно
принимают такие значения ( : 0,1; 0,05; 0,01.
При обработке результатов опроса часто необходимо не только определить
значимость каждого объекта, но и оценить относительную важность его
("удельный вес").
Например, необходимо определить "удельный вес" различных критериев
качества проектных решений в комплексной целевой функции. В этом случае
осуществляется переход от ранжировки объектов к оценкам их относительной
важности. Наиболее широко применяются такие методы перехода:
преобразования рангов;
оценки важности объекта в диапазоне заданных значений;
преобразования с использованием модели Тэрстоуна.
II. Метод преобразования рангов
Матрица У преобразуется в матрицу У : объекту с максимальным рангом
присваивается значение нуля, следующему за максимальным - значение единицы
и т.д., объекту с минимальным рангом присваивается значение (n - 1)
Степень важности объекта
где Xij - элемент матрицы Y’.
Выполнение работ:
. на решение задач выделена сумма денег.
. оценка задач производится по эффективности их проектных решений.
. необходимо распределить денежный эквивалент согласно оценки эффективности
каждой задачи.
|№ Экспертов |Задачи |Xi |
| |1 |2 |3 |4 | |
|1 |2 |3,5 |1 |3,5 |10 |
|2 |1 |2 |4 |3 |10 |
|3 |1,5 |3 |1,5 |4 |10 |
|4 |1 |3 |2 |4 |10 |
|Xj |5,5 |11,5 |8,5 |14,5 | |
Оц | |
