Uzman Sistemlerin Uygulama Alanları
Başlangıç dönemindeki diğer US projeleri, mineral tortularının keşfinde jeologlara yardım eden PROSPECTOR ve karmaşık bilgisayarların tasarımında DEC (Digital Equipment Corporation) tarafından kullanılan XCON/R1 isimli Uzman Sistemlerdir. Bu ilk US’lerin tanıtımı ile birlikte ticari ve askeri alanda yüksek derecede başarılar gösteren bir çok sistem tasarlanmıştır. Özellile US’lerin maliyet açısından çok uygun olduklarının farkına 1980’lerin başlarında varılmasından sonra birçok uygulama geliştirilmiştir. US’lerin uygulama alanlarından bazı örnekler aşağıda verilmiştir,
Farklı konularda Tıbbi tanılar koyan sistemler (dahiliye, akciğer, bulaşıcı kan hastalıkları vb.)
Karmaşık elektronik ve elektromekanik sistemlerin tamiri ve tasarımı, (TOGAI, WATANABE 1986),
Dizel ve elektrikli hareket eden sistemlerin tamiri,
Yazılım geliştrime projelerinde oluşan aksaklıkları giderme (MACGREGOR, BURSTEIN 1991), (YEN, JUANG, MACGREGOR 1991),
Biyoloji, Kimya ve Moleküler genetikte deney planlama,
Havadurumuna bağlı olarak ürün tahribatının saptanması,
Kimyasal bileşiklerin ve yapılarının saptanması (TERRY 1985), (HAYES-ROTH, BUCHANAN, LICHTARGE, HEWET, ALTMAN, RINGLEY CORNELIUS, DUNCAN, JARDETZKY 1985),
Bilgisayar ve iletişim sistemlerinin tasarımı ve hatalarının bulunması (CERI, TANCA 1990),
Müşteri siparişlerinin ve bir çok üretim prosesinin düzenlenmesi,
Yapı sistemlerinin tasarımı ve deprem hasarlarının analizi (PEGAH, ST_CKLEN, BOND 1993),
Karmaşık bir sistemin en optimal şekilde tasarlanması,
VLSI (Very Large Scale Integretion) sistemlerin tasarımı,
Çeşitli askeri uygulamalar (tehtit analizi, hedefe silah tevci etme, veri füzyonu vb.), (LLINAS, ANTONY 1993), (MILES 1988), (LAKIN, MILES, BYRNE 1988),
Uzayla ilgili bir çok uygulama (planlama ve inceleme),
Hukuğun bir çok alanında,
Öğrencilerin ders tekrarının planlanmsı,
Öğrencilere (İş hayatında) uzmanlık gerektiren görevlerin öğretilmesi.
Finansal analizler (FREEDMAN 1991),
Planlama ve İdari organizasyonlar (LEINWEBER 1988), (BANK, LIZZA 1991)
Gemi tasarımı (CHAU, BENJAMIN 1992),
Mühendislik (BRADSHAW, YOUNG 1991).
Çeşitli kontrol sistemleri (Demir yolları sinyalizasyonu ve hemzemin geçit kontrolü gibi) (FRINGUELLI, LAMMA, MELLO, SANTOCCHIA 1992).
US’lerin önümüzdeki yıllarda da gelişmelerini devam ettirecekleri beklenmektedir. Bu gelişme süreci içinde yine bir çok heyecan verici uygulamalar da ortaya çıkmaya devam edecektir.
KARATAHTA MODELİ
Karatahta (KT) konusu ile ilgili araştırma yapılmaya başlandığında, farklı araştırmacıların çeşitli teknik terimlere farklı anlamlar yükledikleri görülür. Bu durum anlam kargaşasına yol açmaktadır, fakat oldukça genç ve hızlı gelişen bu tip araştırma alanlarında böyle şeylerin olması bir bakıma kaçınılmazdır. Bu yüzden karatahta modeli, karatahta sistemi, karatahta çatısı, karatahta kabuğu kavramları kolayca karıştırılır. Bu terimler arasında anlam birliği olmamasından dolayı bu çalışmada, yukarıda bahsedilen teknik terimler için aşağıdaki tanımlamalar kabul edilmiştir.
Karatahta Modeli : Problemin çözümü için gerekli olan uzmanlık bilgilerine ve problem çözme davranışlarının tümüne emreden tavsiyeler de bulunan şemalar, düzenlemeler ve planlar bütünüdür.
Karatahta Çatısı : Hem Karatahta modelinin bileşenlerinin belirlendiği hemde uygulandığı ortamdır.
Karatahta Uygulaması : Ses tanıma, görev planlama, ortam yorumlama gibi problemleri KT modeli ile çözen sistemlerdir. İlk uygulamalar LISP gibi programlama dillerinde geliştirilmişlerdir, fakat şimdi KT uygu lamaları KT çatılarında geliştirilmek-tedir.
Karatahta Mimarisi : KT sistemlerinin tamamının veya bir kısmının tasarımını ifade eden genel bir terimdir.
Karatahta Kabuğu : Karatahta çatısı ile eş anlamlıdır.
Karatahta Sistemi : KT yaklaşımı ile ilgili her şeyi içeren genel bir terimdir.
(R. S. ENGELMORE, T. MORGAN 1988)
Problem çözme modelleri, probleme çözüm bulabilmek için yapılan, organizasyonların, fikir yürütmelerin ve ihtisas bilgilerinin düzenli bir şemasıdır. Örneğin “geriye-doğru” fikir yürütme modeli; akıl yürütmeye, amaçlanan sonuçtan başlanıp geriye doğru gidilerek başlangıç verisine ulaşılacak şekilde tasarlanmıştır. Daha özel olarak, kural-tabanlı sistemler için tasarlanmış geriye doğru fikir yürütme modelinde, bilgi “If-Then” kuralları şeklinde organize edilmiştir ve Modus-Tolens karar adımları kurallara, “amaç kuralı”‘ndan geriye doğru “başlangıç-kuralı” yönünde uygulanır. Bu klasik bir problem çözme modelidir.
Bu tip problem çözme yaklaşımlarını gerçekleyen sistemlere bölüm 4’te örnekler verilmiştir (DENDRAL, MYCIN, XCON, MACSYMA, vb).
Karatahta modeli, bir problem çözme organizasyonu içindeki bilgi yapılarının tümüne, gerçek zamanda organizasyona akan verilere ve problem çözme davranışlarının hepsine (ileri-geri doğru fikir yürütme, en uygun zamanlı vb.) emreden, tavsiyelerde bulunan oldukça karmaşık bir problem çözme modelidir. Bu modelin en belirgin özeliklerini alışılagelmiş hesaplama modelleri ile kıyaslayarak görebiliriz. Alışılagelmiş hesaplama modelleri olarak klasik veri tabanı modelini ele alabiliriz. Veri tabanı programı, bir işlemler kümesi (kayıt okuma-yazma, listeleme vb.) ve bu işlemlerin sırasını düzenleyen bir kontrol mekanizmasından oluşmaktadır. Problemi çözmek için kullanılacak bilgi prosedürler ve kontrol mekanizması içinde tamamıyla kaynak kodunun içine gömülmüştür. Bu alanda hazırlanmış programların büyük çoğunluğu bu tip standart modele sahip algoritmik metodları koşturmaktadır.
KT modelini karakterize ederken faydalanabileceğimiz birdiğer ve en önemli örnek Uzman Sistemlerdir. Bölüm 4’te de anlatıldığı üzere bu modelin alışılagelmiş problem çözme modellerinden en önemli farklılığı problem çözümünde kullanılacak bilginin, programın kaynak kodlarına gömülmeyip programdan ayrı olarak organize edilmiş olmasıdır. Fakat bu güçlü özelliğine rağmen iki zayıflığıda bünyesinde barındırmaktadır;
Bilgi tabanı yapısı içindeki kontrol bilgisinin kesin olması ve
Bilgi temsili yapısının seçilen karar mekanizmasının yapısına bağlı olması (mesela ileri-geri doğru fikir yürütmenin sadece kural tabanlı sistemlerde kullanılabilmesi gibi).
KT modelini, klasik uzman sistem yaklaşımının kalıtımsal olarak bünyesinde barındırdığı zayıflıkları elemeye, ortadan kaldırmaya çalışan doğal bir Evrim olarak algılayabiliriz. KT modeli kurulurken önceden toplanmış olan ihtisas bilgisi ayrı modüllere ayrılarak işe başlanılır (her modül bilgiyle ilgili tüm alt parçalarıda içermektedir). Herbir modül için ayrı bir karar mekanizması tahsis edilir. Bu yapıldıktan sonra artık bilginin birbirinden ayrık parçalarını tek bir temsil yapısı ile temsil etme zorunluluğu ve dolayısıyla da karar mekanizmaları üzerindeki sınırlamada ortadan kalkmış olur. Şimdi çalışma belleğine okuma-yazma işlemleri yapabilen ve birbirlerinin anlayabileceği bir formatta çalışma belleğine bilgiler bırakarak haberleşen modüller ortaya çıkmıştır (doğal olarak seçilmiştir). Çalışma belleği farklı veri yapıları için alt bölümlere bölündüğünde yapı bir aşama daha fazla kuvvetlenmiş olur. Zayıflıkları elemeye çalışırken gelmiş olduğumuz bu nokta, KT modelinin en temel yapısından başka bir şey değildir (Bkz şek 4).
Şekil 4. En temel hali ile KT modeli
Partisyonlara ayrılarak yeni bir yapı kazandırılmış çalışma belleği Karatahta olarak, karar mekanizması ve bilgi tabanı çiftide Bilgi Kaynağı (BK) olarak adlandırılır.
Bilgi Kaynakları; problem çözmek için gereksinim duyulan bilgileri birbirlerinden ayrık olarak muhafaza ederler. Problem çözme aşamasında üretilen dinamik veriler genel bir veri tabanında yani KT’da toplanır. Bilgi kaynakları ürettikleri problemin çözümüne yol gösteren bilgi değişikliklerini KT’ya gönderirler. Bilgi kaynakları arasındaki haberleşme ve etkileşim yalnızca KT üzerinden gerçekleşebilir.
Henüz KT modelinin kontrol bileşenini belirlemedik. Şimdiye kadar oluşturulan model problem çözme üzerine genel kavramları karakterize etmektedir. Kontrol Mekanizması Bilgi Kaynaklarının içinde, KT’nın içinde, ayrı bir modül olarak dışarıda yada bu üçünün uygun bir kombinasyonu olarak KT modelinde yer alabilir.
KT problem çözme modeli aslında oldukça yüksek düzeyde yapılanmış “en uygun zamanda ve yerde” (opportunistic) problem çözme yaklaşımının özel bir durumudur. KT modeli Uzmanlık bilgilerinin organizasyonuna, sisteme yapılacak tüm girdilere ve gereksinim duyulan ara sonuçlara kısmi çözümlere emretmektedir. Problemin olası kısmi çözümlerinin oluşturduğu kümeye “çözüm uzayı” (Solution Space) denilmektedir. Modelde çözüm uzayı, bir veya daha fazla uygulamabağımlı hiyerarşik düzeye ayrılmaktadır. Herbir düzey problemin kısmi bir çözümü olan bilgi parçacıklarını içermektedir. Uzmanlık bilgisi bir düzeydeki bilginin başka düzeylerdeki bilgiler tarafından olası kullanımı için transfer yapılabilecek biçimde bağımsız modüllere parçalanmıştır. Bilgi kaynakları algoritmik prosedürler kullanarak (ileri-geri doğru fikir yürütme) bilgi tabanını kullanmaktadır. “En uygun zamanlı fikir yürütme”, tüm bu çözüm uzayı ve uzmanlık bilgileri organizasyonu içinde uygulanır, yani bilgi üretilebilmesi için hangi modülün ne zaman uygulanacağına dinamik olarak karar verir.
Şekil 5 Karatahta Modeli. Modelde Karatahta olarak isimlendirilen veri tabanı ve Bilgi Kaynakları olarak isimlendirilen, birbirinden mantıksal bağımsız olan uzmanlık bilgileri gösterilmektedir. Bilgi Kaynakları Karatahta üzerindeki değişikliklerden sorumludurlar.
Bir modülün seçimi o andaki çözüm aşamasına (KT üzerinde yapılan son güncellemeye ve/veya düzenlemelere) ve modüllerin gelinen durumu çözüme doğru yaklaştırabilme kabiliyetlerine bağlıdır.
Buraya kadar oluşturulan yapıdan da görülebileceği gibi KT modeli kavramsal bir olgudur, değişik bir hesaplama yöntemi önerilmemektedir. Bir problemi çözmek için KT modeli kullanıldığında, KT problemin çözümüne kılavuzluk yapar ve işe başlanması için yeterli ön bilgiyi sağlar.
Örnek olarak, bir grup insanın aynı Boz-yap’ı tamamlamaya çalıştıklarını düşünelim. Odanın ortasında büyük bir karatahta ve ellerinde Boz-yap parçalarıyla (aynı miktarlar olmasına gerek yok) insanlar oyunun başlamasını bekliyorlar. Bir gönüllünün kendisi için uygun bulduğu bir parçayı karatahtaya yapıştırmasıyla oyun başlıyor. Diğerleride ellerindeki parçaların karatahtaya yapıştırılan parçaya uyup uymadığına bakıyorlar ve uyan parçaya sahip olanlar karatahtaya yapıştırıyorlar. Yapılan her güncelleme yeni güncellemeleride arkasından getirecek ve uygun parçalar karatahta üzerinde birbiriyle birleşecektir. Oyuncular karatahtaya bir defada birden fazla parça bırakabilme hakkına sahiptirler. Boz-yapın tümü oldukça sessiz bir ortamda yani oyuncuların birbirleriyle konuşmalarına gerek kalmaksızın tamamlanacaktır. Oyuncuların karatahtaya gidişleri için önceden bir sıralama yapılmamış, her biri en uygun zamanda kendi kendisini harekete geçirerek çözüme katkıda bulunmuştur. Dışarıdan bakan birisi için problem kısa bir sürede ve uyum içinde çözülmüş olarak görülür. Bu örnek KT için verilen klasik bir örnek olmasına rağmen, modelin kolayca anlaşılabilmesi için oldukça etkindir (NII 1986).
Çözüm odasını, karatahtaya giden tek kişinin geçebileceği bir koridor ve koridorun başında karatahtayı karşıdan görecek biçimde oyuncuların bekleyebileceği boşluk olacak şekilde tasarlayalım. Artık herkes karatahtanın başına gidemeyeceğinden kimin ne zaman gideceğini düzenleyen bir yöneticiye ihtiyaç vardır. Mesela yönetici düzenleme yapmak için oyunculara “Ekleyecek parçası olanlar ellerini kaldırsın ?” şeklinde soru yöneltir ve ellerini kaldıranlar arasından bir tanesini seçerek karatahtaya gönderir. Elemanların seçimi konusunda çeşitli kriterler olabilir; mesela ilk elini kaldıran veya farklı iki yığılma bölgesi arasında köprü kurabilecek parçaları olanlar ilk seçilebilir. Yöneticinin bu tip bir veya birden fazla çözüm stratejisi olması gereklidir. Yönetici stratejilerini oyun başlamadan önce veya başladıktan sonra belirleyebilir. Yönetici güç kullanarak çözümün karakteristiğini değiştirebilme hakkına sahiptir.