Разработка экспертной системы по определению оптимальной конфигурации ПК
Федеральное
агентство по образованию
Новомосковский
институт (филиал)
Государственного
образовательного учреждения высшего профессионального образования «Российский
химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева»
Кафедра
Вычислительная техника и информационные технологии
Курсовая
работа
по дисциплине
Технологии программирования
на тему:
Разработка
экспертной системы по определению оптимальной конфигурации ПК
Новомосковск
2011
Введение
Целью работы являлась разработка экспертной системы по определению
оптимальной конфигурации персонального компьютера. Данное приложение
разработано, чтобы облегчить задачу выбора персонального компьютера обычному
пользователю ПК.
В ходе выполнения курсовой работы проведено исследование предметной области.
На основе результатов исследования разработаны структура экспертной системы,
зависимость переменных, а также экспертная система. В результате, сократилось
время выбора пользователем оптимальной (по соответствующим критериям)
конфигурации персонального компьютера на основании выданных рекомендаций.
Курсовая работа является итоговой работой по изучению курса «Технологии
программирования». Конечной целью изучения курса является получение навыков
работы в разработке экспертных систем.
Задание выполнено с использованием языка Clips и операционной системы Microsoft Windows XP Professional SP3.
Экспертные системы возникли как значительный практический результат в
применении и развитии методов искусственного интеллекта - совокупности научных
дисциплин, изучающих методы решения задач интеллектуального (творческого)
характера с использованием ЭВМ.
Область искусственного интеллекта имеет более чем сорокалетнюю историю
развития. С самого начала в ней рассматривался ряд весьма сложных задач,
которые, наряду с другими, и до сих пор являются предметом исследований:
автоматические доказательства теорем, машинный перевод, распознавание
изображений и анализ сцен, планирование действий роботов, алгоритмы и стратегии
игр.
Экспертная система - это набор программ, выполняющий функции эксперта при
решении задач из некоторой предметной области. Экспертные системы выдают
советы, проводят анализ, дают консультации, ставят диагноз. Практическое
применение экспертных систем на предприятиях способствует эффективности работы
и повышению квалификации специалистов.
Главным достоинством экспертных систем является возможность накопления
знаний и сохранение их длительное время. В отличие от человека к любой
информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество
проводимой экспертизы.
При создании экспертных систем возникает ряд затруднений. Это, прежде
всего, связано стем, что заказчик не всегда может точно сформулировать свои
требования к разрабатываемой системе. Также возможно возникновение трудностей
чисто психологического порядка: при создании базы знаний системы эксперт может
препятствовать передаче своих знаний, опасаясь, что впоследствии его заменят
«машиной». Но эти страхи не обоснованы, так как экспертные системы не способны
обучаться, они не обладают здравым смыслом, интуицией. Но в настоящее время
ведутся разработки экспертных систем, реализующих идею самообучения. Также
экспертные системы неприменимы в больших предметных областях и в тех областях,
где отсутствуют эксперты.
Причиной повышенного интереса, который экспертные системы вызывают к себе
на протяжении всего своего существования, является возможность их применения к
решению задач из самых различных областей человеческой деятельности.
1.
Постановка задачи
В данном курсовом проекте поставлена задача разработки программного
комплекса, нацеленного на предоставление информации о комплектации
персонального компьютера, и помощи рядовому пользователю в выборе комплектации
ПК.
Программный комплекс помогает принять решение о комплектации
персонального компьютера, а также выдает пример собранной комплектации.
Данная программа имеет 4 входных параметра, которые можно задавать и
изменять по усмотрению пользователя, и тем самым изменять выходные параметры
системы, а также получать пример комплектации ПК на основе введенных
параметров.
Входные данные системы:
цели использования персонального компьютера;
пределы стоимости выбрано конфигурации;
фирма-изготовитель комплектующих;
мобильность.
Выходные данные включают:
тип комплектации;
ценовая категория;
выводы вспомогательных сообщений;
рекомендации и пример комплектации ПК.
Минимальной конфигурации ПЭВМ
Компьютер с процессором Pentium 233 МГц.
Объём памяти 128 Мбайт ОЗУ
Объём свободного места на жёстком 20Мбайт .
Операционная система Microsoft Windows XP.
Монитор VGA или более высокого разрешения.
2. Описание предметной области
В настоящее время лидерами на ранке мобильных ПК являются Acer, ASUS, и Samsung.
А лидерами на рынке комплектующих ПК являются ASUS, GigaByte, и INTEL. Рассмотрим каждый из них подробней.
.1 Acer
- тайваньская компания по производству компьютерной техники и
электроники.разрабатывает и производит мониторы, концентраторы, коммуникаторы,
дисководы, сетевые карты, клавиатуры, оперативную память, ноутбуки, проекторы.
Выручка в 2006 г. - $11,156 млрд (рост в сравнении с 2005 г. - 16 %),
чистая прибыль - $308,9 млн (рост 21 %). За 2006 год Acer отгрузила для продажи
около 14 млн компьютеров - на 39 % больше, чем в 2005 году.
Консолидированная прибыль корпорации Acer за 2007 г. - $14,07 млрд (рост
25 %). Итоговый результат включает прибыль за последние 2,5 месяца в 2007 г.,
полученные от дочерней компании Acer - Gateway (находится в полной
собственности). Операционная прибыль корпорации за 2007 г. - $310,17 млн (рост
- 30 %). Чистая прибыль - $394,65 млн
В конце 2007 г. компания Acer подписала соглашение с Международным
олимпийским комитетом, вступающее в силу в 2009 г. Согласно договору, компания
станет спонсором зимних Олимпийских игр 2010 года в Ванкувере и Олимпийских игр
2012 года в Лондоне.
По итогам 2007 г. лидируют на рынке ноутбуков - 31,2 % (ближайший
конкурент - Asus, 25 %). Acer 3-й год подряд удерживает первую строчку по
продажам ноутбуков в России. Основную часть продуктового портфеля корпорации в
России составляют ноутбуки (60 % в I квартале 2008 г.) и настольные ПК (10 %).
2.2 ASUS
Computer Inc. (обычно называется просто ASUS, NASDAQ: AKCZF,
TWSE:2357) - расположенная на Тайване компания, производящая компьютерные
компоненты, такие как материнские платы, графические карты, а также ноутбуки,
мониторы, мобильные телефоны и оптические приводы.
Название торговой марки ASUS происходит от слова Pegasus.
В
настоящее время ASUS продаёт материнских плат больше чем любая другая компания,
достигнув цифры в 30 млн в 2004 году <#"525660.files/image001.gif">
Рисунок 1 - диаграмма зависимостей переменных.
5. Работа с экспертной системой
C помощью редактора clipsedt.exe, или любого текстового редактора
(например, NotePad++) создадим базу знаний экспертной системы, содержащую в
себе правила, на основании которых экспертная система будет выдавать
рекомендации по выбору конфигурации ПК пользователю ЭС. Исходный код экспертной
системы имеет вид:
(defrule data-input
(initial-fact)
=>
(printout t crlf " Основное назначение: ")
(printout t crlf " 1 - Офисные ")
(printout t crlf " 2 - Мультимедийные приложения и игры " crlf)
(bind ?znach (read))
(assert (znach ?znach))
(printout t crlf " Мобильность (1 - да; 0 - нет): ")
(bind ?mobile (read))
(assert (mobile ?mobile))
(printout t crlf " Фирма-изготовитель: ")
(printout t crlf " 1 - Acer ")
(printout t crlf " 2 - ASUS ")
(printout t crlf " 4 - GigaByte ")
(printout t crlf " 5 - INTEL " crlf)
(bind ?firma (read))
(assert (firma ?firma))
(printout t crlf "Максимальная стоимость ПК: ")
(bind ?cash (read))
(assert (cash ?cash))
)
(defrule R1
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 1)(= ?firma 1)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали раздел
мобильных ПК (ноутбуки) фирмы Acer" crlf)
(assert (type "Мобильные ПК Acer"))
(assert (typecnst 1)))
(defrule R2
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 1)(= ?firma 2)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали раздел
мобильных ПК (ноутбуки) фирмы ASUS " crlf)
(assert (type "Мобильные ПК ASUS"))
(assert (typecnst 2)))
(defrule R3
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 1)(= ?firma 3)) )
=> проектирование экспертный комплектация
компьютер
(printout t crlf crlf "Вы выбрали раздел мобильных ПК (ноутбуки) фирмы
Samsung " crlf)
(assert (type "Мобильные ПК Samsung"))
(assert (typecnst 3)))
(defrule R4
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 1)(> ?firma 3)) )
=>
(printout t crlf crlf "Мобильные ПК данной фирмы не выпускаются.
Выберите другую фирму-изготовитель для мобильного ПК" crlf)
(assert (config "Выберите другую фирму-изготовитель для мобильного
ПК")))
(defrule R5
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 0)(and (= ?firma 1)(= ?firma 3))) )
=>
(printout t crlf crlf "Стационарные ПК на основе мат.плат данной
фирмы не выпускаются. Выберите другую фирму-изготовитель для стационарного
ПК" crlf)
(assert (config "Выберите другую фирму-изготовитель для
стационарного ПК")))
(defrule R6
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 0)(= ?firma 2)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали раздел
стационарных ПК на основе мат.плат фирмы ASUS " crlf)
(assert (type "Стационарные ПК ASUS"))
(assert (typecnst 4)))
(defrule R7
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 0)(= ?firma 4)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали раздел
стационарных ПК на основе мат.плат фирмы GigaByte " crlf)
(assert (type "Стационарные ПК GigaByte"))
(assert (typecnst 5)))
(defrule R8
(mobile ?mobile)
(firma ?firma)
(test (and (= ?mobile 0)(= ?firma 5)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали раздел стационарных ПК на основе
мат.плат фирмы INTEL " crlf)
(assert (type "Стационарные ПК INTEL"))
(assert (typecnst 6)))
(znach ?znach)
(cash ?cash)
(test (and (= ?znach 1)(and (>= ?cash 6000)(<= ?cash
21000))) )
=>
(printout t crlf crlf "Дешевый офисный ПК" crlf)
(assert (money "Низкая ценовая категория"))
(assert (moneycnst 1)))
(defrule R10
(znach ?znach)
(cash ?cash)
(test (and (> ?znach 1)(and (> ?cash 21000)(<= ?cash
30000))) )
=>
(printout t crlf crlf "Хороший ПК" crlf)
(assert (money "Средняя ценовая категория"))
(assert (moneycnst 2)))
(defrule R11
(znach ?znach)
(cash ?cash)
(test (and (= ?znach 2)(and (>= ?cash 30000)(<= ?cash
60000))) )
=>
(printout t crlf crlf "Хороший мультимедийный ПК" crlf)
(assert (money "Высокая ценовая категория"))
(assert (moneycnst 3)))
(defrule R12
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 1)(= ?typecnst 1)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК Acer низкой ценовой
категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Acer eMachines E525-902G16Mi
<LX.N740C.003> CM900(2.2)/2048/160/DVD-RW/WiFi/Linux/15.6/2.53 кг."
crlf)
(assert (config "Мобильный ПК Acer дешевый")))
(defrule R13
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 1)(= ?typecnst 2)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК ASUS низкой ценовой
категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: ASUS Eee PC 1005P
<90OA1L-D42223-987E50AQ> Black Atom
N450(1.66)/2048/160/WiFi/cam/Win7St/10.1/1.27 кг." crlf)
(assert (config "Мобильный ПК ASUS дешевый")))
(defrule R14
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 1)(= ?typecnst 3)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК Samsung низкой
ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Samsung N150
<NP-N150-JA01> Atom N450(1.66)/1024/250/WiFi/BT/cam/Win7St/10.1/1.16 кг." crlf)
(assert (config "Мобильный ПК Samsung дешевый")))
(defrule R15
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 1)(= ?typecnst 4)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарный ПК ASUS низкой
ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Компьютер Asus Eee Box B1006
(90PE24C2112101A39CHZ) Black. Тип процессора: Intel Atom. Модель процессора:
N270. Оперативная память: 2048 Мб. Объём жесткого диска: 160 Гб. Беспроводная
связь WiFi. Операционная система Microsoft Windows Vista Home Basic ."
crlf)
(assert (config "Стационарный ПК ASUS дешевый")))
(defrule R16
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 1)(= ?typecnst 5)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарные ПК Gigabyte низкой ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Gigabyte G-MAX <SA4LB
v2.0> (Socket478 <i845GL>, SVGA, LAN)." crlf)
(assert (config "Стационарный ПК GigaByte дешевый")))
(defrule R17
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 1)(= ?typecnst 6)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарные ПК INTEL низкой ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Intel® Core™ i5 750 2,66
GHz, LGA1155/8MB-1333MHz,1Tb SATAII,4096Mb DDRIII,DVD-RW,Video PCI-E Radeon HD
5870 1024 mb DDR5,Card reader,БП
550W,Lan 10/100/1000." crlf)
(defrule R18
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 2)(= ?typecnst 1)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК Acer средней ценовой
категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Acer Extensa 5635Z-442G16Mi
<LX.EDV0C.045>T4400(2.2)/2048/160/DVD-RW/WiFi/cam/Linux/15.6/2.36
кг." crlf)
(assert (config "Мобильный ПК Acer не дешевый")))
(defrule R19
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 2)(= ?typecnst 2)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК ASUS средней ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: ASUS K70AF
<90NZKA2-10W124-5RD13AY> Turion X2
M520(2.3)/3072/320(5400)/DVD-RW/WiFi/cam/Win7HB/17.3/3.24 кг." crlf)
(assert (config "Мобильный ПК ASUS не дешевый")))
(defrule R20
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 2)(= ?typecnst 3)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК Samsung средней ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Samsung R430
<NP-R430-JB01> i3 330M(2.13)/3072/320/DVD-RW/WiFi/cam/Win7HB/14/2.14 кг." crlf)
(assert (config "Мобильный ПК Samsung не дешевый")))
(defrule R21
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 2)(= ?typecnst 4)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарный ПК ASUS средней ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: ASUS Eee TOP ET2001B
<90PE3B-A11222-57049C0Q> Black Atom
N270(1.6)/1024/160/DVD-RW/WiFi/WinXP/19.6." crlf)
(assert (config "Стационарный ПК ASUS не дешевый")))
(defrule R22
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 2)(= ?typecnst 5)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарный ПК GigaByte средней ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: TA 3 (1.0)
GIGABYTE™small form factor. VIA C3 800MHz. Gigabyte VIA CLE266 / 8235 chipset.
40W Power supply. Support DOM (Disk On Module), ATA Disk Module (optional).
Front USB 2.0 port, Earphone. MIC IN. Dimension: 64(D) x 213 (W) x 234(H)
mm." crlf)
(assert (config "Стационарный ПК GigaByte не дешевый")))
(defrule R23
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 2)(= ?typecnst 6)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарный ПК INTEL средней ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Intel Core 2 Quad Q9400
2,66 GHz, LGA775/6MB-1333MHz,500 Gb,2048Mb DDRII,DVD-RW,Video PCI-E ATI Radeon
HD5770 1024 mb,Card reader,Lan 10/100/1000" crlf)
(assert (config "Стационарный ПК INTEL не дешевый")))
(defrule R24
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 3)(= ?typecnst 1)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК Acer высокой ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Acer Aspire
5942G-724G64Bi <LX.PMN02.032> i7
720QM(1.6)/4096/640/Blu-Ray/WiFi/BT/cam/Win7HP/15.6/3.07 кг" crlf)
(assert (config "Мобильный ПК Acer дорогой")))
(defrule R25
(typecnst ?typecnst)
(money ?money)
(test (and (= ?moneycnst 3)(= ?typecnst 2)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК ASUS высокой ценовой
категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: ASUS G60VX
<90NV3A-7F9282-1VDC306Y>
P8700(2.53)/4096/500(5400)/DVD-RW/WiFi/BT/cam/Win7HP/16/3.28 кг" crlf)
(assert (config "Мобильный ПК ASUS дорогой")))
(defrule R26
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 3)(= ?typecnst 3)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали мобильный ПК Samsung высокой
ценовой категории." crlf)
(assert (config "Мобильный ПК Samsung дорогой")))
(defrule R27
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 3)(= ?typecnst 4)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарный ПК ASUS высокой
ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: ASUS Z8PE-D18 (RTL) Dual LGA1366
<i5520> PCI-E, SVGA+2xGbLAN SATA RAID E-ATX 18DDR-III" crlf)
(assert (config "Стационарный ПК ASUS дорогой")))
(defrule R28
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 3)(= ?typecnst 5)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарный ПК GigaByte высокой ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: STA/C GIGABYTE™ ultra
slim size Thin Client solution. VIA C7 1.0G/1.5Ghz FANLESS processor with VIA
CN700 chipset. Low power consumption. Quiet Fan Less Design. Easy installation
design with flexible specification. Best Cost & Performance." crlf)
(assert (config "Стационарный ПК GigaByte дорогой")))
(defrule R29
(typecnst ?typecnst)
(moneycnst ?moneycnst)
(test (and (= ?moneycnst 3)(= ?typecnst 6)) )
=>
(printout t crlf crlf "Вы выбрали стационарный ПК INTEL высокой ценовой категории." crlf)
(printout t crlf crlf "Варианты ПК: Intel® Core™ i7 920 2,66
GHz, LGA1366/8MB-1066MHz BX80601920,1Tb,4096Mb DDRIII,DVD-RW,Video PCI-E Radeon
HD 5870 1024mb,Card reader,550W,Lan 10/100/1000,Wi-fi" crlf)
(assert (config "Стационарный ПК INTEL дорогой")))
После создания базы знаний, компилируем ее в приложении clipswin.exe, для этого запускаем данное
приложение, «File - > Load
Constracts…», выбираем файл Config.clp, и нажимаем «Открыть». Компилятор
выведет сообщения о том что он открыл базу знаний и проверяет на наличие ошибок
код. Для запуска ЭС нужно нажать
«Execution - > Reset», затем
«Execution - > Run».
Введя необходимые входные параметры система выдаст пример комплектации
ПК.
Вывод
В процессе выполнения курсовой работы была написана экспертная система,
использование которой поможет с выбором комплектации персонального компьютера
рядовому пользователю.
ЭС - это набор программ, выполняющий функции эксперта при решении задач
из некоторой предметной области. ЭС выдают советы, проводят анализ, дают
консультации, ставят диагноз. Практическое применение ЭС на предприятиях
способствует эффективности работы и повышению квалификации специалистов.
Успешному выполнению данной работы способствовало грамотное решение по
выбору среды разработки, а именно языку программирования, и аналогичной
программе, по написанию экспертных систем - CLIPS. Так как система,
претендующая называться экспертной, должна обладать знаниями. Эти знания,
естественно, должны быть ориентированы на конкретную предметную область, и из
этих знаний должно непосредственно вытекать решение проблемы. Именно поэтому
знания в экспертных системах предполагают определенную организацию и интеграцию
(отдельные факты, сведения должны каким-либо образом соотноситься друг с другом
и образовывать между собой определенные связи). То есть знания должны быть
соответствующе представлены. Это и объясняет успешность в написании экспертных
систем.
ЭС использует не только данных, но и знаний, а также специального
механизма вывода решений и новых знаний на основе имеющихся. Знания в ЭС
представляются в такой форме, которая может быть легко обработана на ЭВМ. В ЭС
известен алгоритм обработки знаний, а не алгоритм решения задачи. Поэтому
применение алгоритма обработки знаний может привести к получению такого
результата при решении конкретной задачи, который не был предусмотрен. Более
того, алгоритм обработки знаний заранее неизвестен и строится по ходу решения
задачи на основании эвристических правил. Решение задачи в ЭС сопровождается
понятными пользователю объяснениями, качество получаемых решений обычно не
хуже, а иногда и лучше достигаемого специалистами.
Список используемых источников
1. Джаррано Д., Райли Г. «Экспертные системы: принципы
разработки и программирование. 4-е изд.» - М.: "Вильямс", 2007. -
1152 с.;
. Джексон П. Введение в экспертные системы.: Пер. с англ.:
Уч. пос. 624 с.: ил.-Изд.
дом «Вильямс», 2001.;
. Трофимов В. База данных+CLIPS=База знаний// C. 56-61-N 10.-2003.-