Sisteme expert in procesul decizional

Sisteme expert in procesul decizional

Modelarea asistata de calculatorul electronic implica omul in postura de principala sursa de formulare a ipotezelor referitoare la evolutia si comportamentul sistemului examinat. In acest cadru, sistemul suport ce se ataseaza deciziei (SSD) reprezinta instrumentul rational de lucru care ajuta factorii de conducere in solutionarea problemelor slab structurate [27, pag.105], respectiv cand nu este posibila sau recomandabila inlocuirea omului cu mijloace decizionale automate. Cu alte cuvinte, SSD constituie acea clasa de sisteme informatice avand caracteristici evolutive si adaptive in masura sa-l ajute pe decident sa-si depaseasca limitele si restrictiile cognitive, temporale de comunicare si de incredere in mijloacele tehnice.

Aceasta categorie de sisteme s-a dezvoltat semnificativ in ultimele doua decenii, facilitand nu doar accesul la informatiile utile si simularea modelelor si scenariilor vizand dezvoltarea in anumite domenii, ci si sa ofere solutii pe care sa le justifice. Astfel, folosirea sistemelor expert in procesul decizional (fig.2.39) a redus substantial timpul pentru luarea deciziilor, apropiind alternativa aleasa de conditia optimalitatii, materializata in: reducerea riscului, stimularea creativitatii, antrenarea la fundamentarea deciziei.

- Fig.2.39 -

Apelarea la aceasta metoda moderna de luare a deciziei se face in doua situatii distincte: existenta aplicatiilor care sa justifice aceasta abordare, in detrimentul programarii clasice; existenta unui sistem expert pentru o anumita categorie de aplicatii la care se ataseaza o baza de cunostinte specializata in problema ce urmeaza a fi rezolvata.

Hotararea de a utiliza un sistem expert pentru rezolvarea problemei decizionale este luata dupa examinarea urmatoarelor situatii [9]:

A - Daca o problema este bine rezolvata prin modele numerice clasice (programarea liniara sau altele) este inutila dezvoltarea unui sistem expert. Din contra, daca problema nu este bine rezolvata in maniera clasica decat in conditii ideale rar atinse, sau numarul parametrilor de natura simbolica pusi in joc este dificil de luat in consideratie intr-un model numeric, atunci se poate apela la o rezolvare utilizand sisteme expert. Unii autori considera ca sistemele expert sunt lipsite de rigoare in formalism, dar este bine de remarcat faptul ca aceasta constructie nu este utilizata decat atunci cand metodele clasice sunt ineficace. In general, ineficacitatea provine din faptul ca problema este dificil formalizata din motive obiective sau subiective;

B - Existenta expertului uman, recunoscut ca fiind persoana ce cunoaste bine lucrul studiat. Aceasta explica de ce constructia unui sistem expert depinde de un expert uman pentru baza sa de cunostinte si de ce daca problema nu este rezolvata de persoane nu poate fi rezolvata nici de un sistem expert;

C - Daca evolutia cunostintelor in domeniu este caracterizata de o dinamica rapida, necesita frecvente schimbari, atunci un sistem expert se poate aplica. In aceasta situatie se poate folosi si un program clasic, insa amendamentele aparent minore, aduse la acest program ii pot modifica profund comportamentul. Realizarea programelor clasice este un proces rigid, greu, ce creaza dificultati in elaborarea specificatiilor, proces ce conduce la programe lipsite de suplete si fara posibilitati de imbunatatire. Din contra, sistemele expert prin insasi constructia lor se preteaza la modificari locale numeroase, in conditiile in care modificarile nu afecteaza coerenta bazei de cunostinte:

D - Principalele calitati ale expertului sunt exprimate in cunostintele transferate sistemului, cunostinte ce sunt in general de bun simt, si nu formalizate. Nu trebuie inteles insa, ca sistemul expert nu poate rationa utilizand cunostinte puternic formalizate, insa marele castig rezida in utilizarea cunostintelor slab formalizate;

E - Problemele a caror rezolvare sunt necesare cateva ore de munca umana si nu sunt repetitive, nu se preteaza la rezolvarea cu sisteme expert pentru a caror rezolvare activitatea este mult mai complexa. Daca, de exemplu, stabilirea unei configuratii pentru un sistem de calcul necesita o zi de munca umana, tinand cont de faptul ca o problema similara este rezolvata practic in fiecare zi, un sistem expert este adecvat;

F - O cota a rotatiei de personal ridicata (ceruta des in tehnica) este in aceeasi masura un semn ca utilizarea sistemelor expert permite memorarea experientei acumulate de persoanele ce lucreaza in domeniu (perenitatea informarii);

G - Cand intr-o clasa bine definita de probleme, nu se stie care va fi rezolvarea precisa, variabilele de intrare, numarul de terminale, tipul lor, tipuri de comunicatie numeroase nu permit scrierea programelor pentru toate variantele in forma clasica. Sintetizarea posibilelor utilizari ale sistemului expert (tabelul 2.11) intrezareste imaginea sanselor de a le aplica in activitatea practica.

Tabelul 2.11

S-au dedus astfel cateva principii importante, ce trebuie respectate de catre sistem:

Sistemul trebuie sa posede numai gradul de generalitate necesar pentru rezolvarea problemei date. Altfel spus, afirmatia "cine poate mult poate si putin" este o eroare, un sistem prea general poseda capacitati neutilizate, si aceasta in detrimentul performantelor;

Este necesar ca sistemul cadru sa aiba o serie de caracteristici, cum sunt: limbajul de prezentare a cunostintelor la nivelul utilizatorului trebuie sa fie cat mai simplu si universal; un mijloc de a ajunge la mecanismul de control daca generalitatea este mai importanta decat eficacitatea; capacitati de dialog elaborat (limbaj cvasinatural - daca timpul de elaborare nu este critic);

In masura posibilului se vor utiliza sisteme cadru care au servit la aplicatii similare. Proiectantul are de ales intre doua alternative: a) utilizarea unui sistem cadru existent cu avantajul existentei mecanismului de inferenta si a subsistemului cognitiv, dar cu dezavantajul rezultat din necunoasterea intimitatii sistemului. Mai sus s-a incercat sistematizarea unor criterii pentru alegerea unui astfel de sistem cadru dupa domeniul aplicatiei; b) construirea completa a sistemului expert.

Este usor de remarcat ca un sistem cadru ce confera o mare generalitate (mai ales in interfata cu utilizatorul) asigura o realizare mai rapida. Problema esentiala care depinde in speta de calitatea alegerii ramane totusi performanta, nu intotdeauna satisfacatoare. Construirea unui sistem dedicat asigura totusi mari avantaje, marcate prin suplete si performante deosebite, insa necesita un buget de timp pentru elaborare mult mai ridicat. Sistemul astfel construit va putea fi complet validat numai dupa o lunga perioada de exploatare. Odata gasite mecanismele de constructie, principala activitate consta in dezvoltarea bazei de cunostinte prin transferul experientei de la om la masina.

Paralel cu derularea procesului de transfer al experientei, procesul de realizare a unui sistem expert poate fi descompus in trei perioade: a) un studiu de fezabilitate realizat mai intai cu ajutorul unei machete de sistem expert; b) realizarea prototipului - vizeaza construirea unui prototip pe care se experimenteaza diferitele moduri de reprezentare a cunostintelor, mecanismele de inferenta realizate; c) in final, sistemul expert este realizat pornind de la prototip. Daca rezultatele sunt satisfacatoare si structura sistemului realizat ca prototip, permite obtinerea eficacitatii maxime, urmeaza etapa de industrializare.

Aceasta arata ca studiul de fezabilitate este foarte restrans, insa dezvoltarea prototipului si experimentarea reprezinta parti importante ale procesului de constructie (fig.2.38), diferenta intre macheta si prototip nu este foarte clara, dar ajuta la definirea mai precisa a conceptelor: prin prototip se inteleg subansambluri ale sistemului expert final, pe cand macheta este total independenta.

- Fig.2.38 -

Etapa de prototip permite verificarea rapida (doua sau patru luni) daca pentru problema data se justifica utilizarea sistemului expert. Ea presupune realizarea unei machete care nu rezolva decat cateva cazuri tipice. Macheta este realizata fara a urmari aspecte legate de optimizarea timpului de raspuns si a memoriei ocupate, sau de validarea formalismului utilizat. Inginerul de cunostinte utilizeaza pentru aceste reprezentari simple si flexibile, nuclee existente fara sa urmareasca validarea formalismului utilizat.

La finalul acestui studiu, problema trebuie sa fie clar definita, permitand sa se ia o decizie asupra desfasurarii ulterioare a lucrarii. Solutii distincte ale problemei trebuiesc testate si comparate pe parcursul dezvoltarii prototipului (care poate fi o extensie a machetei). Pentru aceasta, cel mai comod de utilizat sunt sistemele expert cadru. Acest prototip trebuie, in majoritatea cazurilor, sa ramana modest in principiu, el va fi abandonat atunci cand inginerul de cunostinte are o idee precisa asupra dezvoltarilor viitoare ale sistemului expert pe baza experientelor realizate. In final, este preferabila abandonarea prototipului, modificarile nu pot garanta eficacitatea sistemului, chiar daca prototipul este la un moment dat mult mai bine cunoscut.

Pentru ilustrare sa consideram o comparatie imaginara: extensia unui prototip (sau a unei machete) este similara cu aceea de a mari un cart pentru a obtine o masina de formula I. Aceasta nu va atinge niciodata performantele unei masini construite in acest scop, deficientele provin din insasi arhitectura cartului. Diferenta esentiala intre aceasta etapa si etapele precedente rezida in faptul ca la acest nivel se stie foarte exact ce facem si cum facem. Se procedeaza acum la o rescriere a prototipului testat in etapa anterioara urmarind satisfacerea conditiilor de eficacitate. Baza de cunostinte continua sa evolueze pe parcursul acestei faze incorporand cazuri reale si din ce in ce mai complexe (pentru aceasta este necesara dispunerea de un modul de explicare la acest nivel). Sistemul expert incepe sa devina utilizabil inainte ca baza de cunostinte si obiectivul fixat initial sa fie realizat complet.

Dezvoltarea in varianta clasica descompune problema in subprobleme realizate independent unele de altele. Din contra, abordarea de viitor este abordarea experimentala si incrementala a machetei, prototipului, sau a tuturor elementelor. Se observa in varianta clasica descompunerea in subprobleme cu rezolvarea acestora in paralel. Astfel rezolvarea este limitata, subproblemele fiind parcurse independent. Constructia printr-un proces experimental si incremental este bazata pe luarea in consideratie la anumite etape a tuturor subproblemelor intr-o maniera detaliata.

Multe companii se gasesc astazi la sfarsitul etapei a, o macheta a fost realizata, insa problemele nu au fost clar delimitate. Daca decizia de trecere la etapa b era luata (si multe sunt deja luate) partea cea mai importanta incepe aici. Ca efect, un studiu asupra domeniului va fi necesar si indispensabil. El permite determinarea cunostintelor utilizate de expertul uman si maniera de a le reprezenta, sprijinindu-se pe experienta deja acumulata in acest domeniu (faza de conceptualizare, formalizare). Aceasta etapa este importanta caci ea conditioneaza urmarea studiului. Lucrurile care sunt efectuate (reprezentarea cunostintelor, utilitare, mecanism de inferenta) determina caracteristicile sistemelor expert viitoare si performantele lor. Primele rezultate ale studiului pe teren permit enuntarea criteriilor de cautare a utilitarelor utilizate in dezvoltarea sistemului expert.

Prototipul obtinut, deci baza de cunostinte nu trebuie sa fie voluminoasa, ea serveste doar ca suport de decizie pentru autorizarea trecerii la faza urmatoare. Etapa c incepe prin determinarea utilitarelor corespunzatoare realizarii finale (ce pot fi aceleasi cu cele ale fazei b). Realizarea acestei etape se sprijina pe prototipul construit in etapa precedenta insistand pe eficacitatea performantelor. Baza de cunostinte a sistemului expert final se mareste lent pe masura avansarii proiectului, prin noi cunostinte si prin rezultatele testelor ce demonstreaza validitatea coerentei cunostintelor. Trebuie amintit ca faza de extractie a cunostintelor este lunga si delicata, ea consuma o mare parte din timpul total de realizare a sistemului expert.

*

Ca element definitoriu al mediului in care munceste si traieste, omul rezolva permanent probleme decizionale, efectele unora dintre acestea se rasfrang doar asupra propriei persoane, iar ale altora asupra mai multora. Daca avem in vedere complexitatea si dinamica in crestere a fenomenelor si proceselor din natura si din societate, precum si diversificarea problemelor de solutionat, rezulta ca, pentru fundamentarea, adoptarea si infaptuirea deciziei nu sunt suficiente inspiratia, talentul, sansa si experienta acumulata in domeniu, ci trebuie apelat la metode si tehnici specifice tot mai sofisticate si mai riguroase oferite generos de ritmul fara precedent al descoperirilor din stiinta si din tehnologie. Altfel spus, managerul zilelor noastre trebuie sa fie un bun specialist, cu o personalitate puternica si mereu preocupat de cunoasterea si insusirea "noutatilor" oferite de stiinta conducerii, demers interdisciplinar care contribuie semnificativ la ameliorarea calitatii vietii si amuncii, la ridicarea performantelor la nivel micro si macro-social. Din cate se stie, teoria deciziei faciliteaza identificarea si stabilirea variantelor probabile si posibile de rezolvare a problemelor, din care urmeaza sa se aleaga varianta optimala, aceea care va fi pusa in opera. Un demers anevoios si laborios ce implica evaluarea incertitudinilor si a riscului care insotesc orice evolutie din prezent spre viitor.

In esenta, decizia se concretizeaza intr-o dispozitie sau document explicit, prin care hotararea luata de persoana (persoane) abilitata (aleasa sau desemnata in acest sens) capata valoarea si forta unui act obligatoriu pentru subordonati. Componentele capacitatii decizionale sunt urmatoarele: autoritatea juridica sau impusa, autoritatea psihologica data de pregatirea si personalitatea managerului, autoritatea sociologica sau acceptata, dupa cum repartizarea acesteia se face prin delegarea autoritatii spre colaboratori. Din cate se observa, luarea si infaptuirea deciziei sunt puternic influentate de stilul de conducere adoptat de manager: autocrat (adopta decizii fara a tine seama de propunerile subordonatilor), persuasiv (explica subordonatilor scopul deciziei, incercand sa le obtina adeziunea), consultativ (analizeaza cu subordonatii alternativele de solutionare a deciziei, colaborand cu ei in realizarea efectiva a variantei optimale), democratic - decizia luata este rezultatul consensului inregistrat in cadrul analizelor cu subalternii si colaboratorii.

In procesul de infaptuire a deciziei apar evenimente si factori de influenta independenti de vointa managerului, respectiv stari ale mediului ambiant (conditii climaterice, cererea si oferta pe piata, preferintele beneficiarilor, aparitia de produse similare s.a.) care nu se afla sub controlul sau, de unde cerinta de a se evalua cat mai pragmatic modalitatea in care decidentul poate actiona, starile posibile ale naturii, definirea variantelor pentru fiecare din starile naturii. Rezultatele la care se ajunge se materializeaza in costuri si beneficii posibil de prezentat in matrice sau tabel de plata. Daca notam cu , iar starile naturii cu , atunci rezultatul alegerii variantei D_i, in starea naturii N_j, se noteaza cu R_ij si reprezinta fie beneficiul, fie costul.