PRIMENA ŠKOLJKE JAVA DON ZA IZRADU EKSPERTNOG SISTEMA REŠAVANJE PROBLEMA KOD UMREŢENIH RAČUNARA APPLICATION OF SHELLS JAVA DON FOR MAKING EXPERT SYSTEMS SOLVING PROBLEMS IN NETWORKED COMPUTERS Branko Vujatović, Centar za primenjenu matematiku i elektroniku UTI GŠ VS, branko.vujatovic.63@gmail.com Dejan Kršljanin, Centar za primenjenu matematiku i elektroniku UTI GŠ VS, dejan.krsljanin@vs.rs Apstrakt: Rešavanje problema na umreženim računarima često je povezano sa faktorom razdaljine i nedostatkom kadra koji bi mogao da odradi dijagnostiku i otkloni nedostatak ili uputi nadležnu službu radi otklanjanja neispravnosti. Nemogućnost angažovanja stručnog kadra ili stručne konsultacije na svakoj lokaciji u trenutku nastanka problema uzrokovalo je potrebu za izradu aplikacije koja bi dala odgovor za rešavanje problema na umreženim računarima. Ključne reči: Ekspertni sistem, Java DON, Shell Abstract: Solving problems on networked computers is often associated with the factor of distance and lack of staff that could do the diagnosis and remedy the defect or to the competent ministry to eliminate defects. Inability to hire professional staff at each location at the time of the problem or the need for expert consultations, it became necessary for the application which would give an answer to solve the problem on a networked computer. Keywords: Expert system, Java DON, Shell 1. UVOD Direktna sprega razvoja ES je u zavisnosti od razvoja informacionih tehnologija IT. Krajem dvadesetog veka, 1988. godine, ekspertni sistem se primenjivao u oko 150 oblasti, a nakon četiri godine, 1992. godine u SAD-u je korišćeno najmanje 3000 ekspertnih sistema. Ekspertni sistem - ES, je inteligentni računarski program koji koristi znanje i postupke zaključivanja u procesu rešavanja problema i to takvih problema za čije je rešavanje potreban visok stepen stručnosti i iskustva iz domena kome se ekspertni sistem obraća [1]. Da bi razvoj ekspertnog sistema bio moguć potrebno je ispuniti nekoliko uslova i to: - rešavanje problema ne zahteva rasuđivanje zdravog razuma, - zahteva misaone veštine, - eksperti mogu da definišu metode rešavanja problema i oni su jedinstveni, - problem nije suviše složen, i - problem je razumljiv. Opravdanost razvoja ekspertnog sistema se ogleda u ispunjenju nekih od navedenih uslova: - postoji ekonomska isplativost, razvija se za praktičnu namenu, - eksperti ne napuštaju često radno mesto, - eksperti su retki, - potrebna je ekspertiza na mnogim lokacijama, - radno mesto je nepodesno ili čak štetno za čoveka, - rešenje ima praktičnu primenu, i - rešavanje problema nije suviše obimno. 2. ALATI ZA RAZVOJ ES Ukoliko bi ekspertni sistem razvijali kao klasični informacioni sistem, suočili bi se sa problemom izrade klasa za svaku konkretnu bazu znanja, te bi svaku izmenu u istoj morali redizajnirati veliki broj klasa i metoda. Umesto velikog broja klasa i njihovih metoda koriste se školjke shell za pravljenje ekspertnih sistema. Izradu ekspretrnog sistema. uglavnom ne zahteva programsko znanje, sam razvoj i održavanje ekspertnog sistema, te su samim tim i troškovi manji. Školjke dolaze prazne, pa je potrebno u njih uneti izdefinisani ekspertni sistem, koristeći određene tehnike za predstavljanje znanja. Najčešće se primenjuju tri tehnike, i to: - semantičke mreže, opisuju kategorije objekata i relacija među njima. Glavni oblik zaključivanja je nasleđivanje [2], - pravila, su iskazi kojima se definiše akcija koja nastaje, ako je zadovoljen izvestan uslov koji se sastoji od skupa pretpostavki [3], - okviri, strukture koje se predstavljaju stereotipne podatke o nekom pojmu ili objektu, obično sadrže atribute, metode-procedure za pojmove, odnosno objekte koje predstavljaju [4]. U sistemima zasnovanim na pravilima pretežno se koriste dve tehnike zaključivanja, i to: - ulančavanje unapred forward chaining, je tehnika u kojoj polazimo od skupa poznatih činjenica, izvode se nove činjenice korišćenjem pravila čije premise odgovaraju poznatim činjenicama i nastavljamo dok ne dobijemo traženi rezultat [5].
2 - ulančavanje unazad backward chaining, je tehnika koja pokušava da dokaže hipotezu sakupljajući potrebne informacije [5]. Neki od zastupljenijih shell-ova su: - FreeShell, - Clips, - Jess, - JavaDON. Razvoj ekspertnog sistema za rešavanje problema na umreženim računarima rađen je u JavaDON shell-u, korišćen je model OBOA Object Oriented Abstraction, apstraktni model za inteligentne sisteme. 2.1. SHELL JAVA DON Davne 1996. godine, u jeziku C++ napisana je prva verzija shell-a pod nazivom DON, zasnovana na OBOA modelu sa mogućnošću izgradnje baze znanja, ali bez opcije zaključivanja Naredna verzija shell-a pod nazivom JavaDON, napisana je u Javi, 2003. godine, zasniva se na apstraktnom modelu OBOA. Novine u toj verziji su mogućnost izgradnje baze znanja, mogućnost zaključivanja, OBOA model je delimično implementiran te postoje ograničene mogućnosti predstavljanja znanja, ali ne postoji mogućnost višestrukog nasleđivanja okvira i ne postoji sistem za održavanje integriteta baze znanja. Postojeći nedostaci shell JavaDON prevaziđeni su 2005. godine. Tada je implementiran kompletan OBOA model, sistem za zaključivanje, kao i sistem za održavanje integriteta podataka. Korisnički grafički interfejs je poboljšan i prilagođen za prijatniji rad korisnika.[7] Školjka za ekspertni sistemi u JavaDON, omogućava izradu ES bez programskog znanja, tako da nije potrebno poznavanje ni jednog programskog jezika. Jedna od takođe bitnih činjenica za ovu školjku je i ta da je obuka za rad sa programom minimalno kratka, za sam rad je potrebno poznavanje oblasti iz ekspertnih sistema [8]. 3. ES ZA REŠAVANJE PROBLEMA KOD UMREŽENIH RAČUNARA Rešavanje problema kod umreženih računara eksperni sistem ispunjava uslove za opravdanosti izrade ES, i to: - rešavanje problema ne zahteva rasuđivanje zdravog razuma, - eksperti mogu da definišu metode rešavanja problema i oni su jedinstveni, - problem nije suviše složen, - problem je razumljiv, - postoji ekonomska isplativost, razvija se za praktičnu primenu (nema dodatnog angažovanja eksperta, skraćeno je vreme rešavanja problema, nema dodatnih materijalnih troškova), - nema potrebe za napuštanjem radnog mesta eksperata, - rešava problem nedostatka adekvatnog kadra - eksperata, - često je potrebno istovremeno na više lokacija uraditi ekspertizu, - rešenje ima praktičnu primenu, i - rešavanje problema nije suviše obimno. Iz navedenog dolazimo do opravdanosti izrade ES kako u kadrovskom tako u materijalnom i vremenskom efikasnom rešavanju nastale neispravnosti, te dovođenja umreženog računara u zahtevanu funkcionalnu ispravnost. 3.1. ES ZA REŠAVANJE PROBLEMA UMREŽENIH RAČUNARA Postupak izrade ES zahteva definisanje zahteva, prikupljanje potrebnog znanja, što je obaveza eksperta znanja, projektovanje ES je deo inženjera baze znanja da definisani zahtev uz pomoć eksperta pretoči u bazu ekspertnog sistem i nakon istog da izvrši testiranje ekspertnog sistem. Nakon testiranja ako rezultati ekspertnog sistema ne budu u definisanim granicama potrebno je izvršiti doradjivanje samog projekta, odnosno ispitati valjanost prikupljenog znanja ili u krajnjem slučaju preformulisati početne (definisane) zahteve. Tok dijagram, odnosno životni ciklus razvoja ekspertnog sistema dat je na slici 1. Rešavanje problema na umreženim računarima često je povezano sa faktorom razdaljine i nedostatkom kadra koji bi mogao da odradi dijagnostiku i otkloni nedostatak ili uputi nadležnu službu radi otklanjanja neispravnosti. Nemogućnost angažovanja stručnog kadra ili stručne konsultacije na svakoj lokaciji u trenutku nastanka problema uzrokovalo je potrebu za izradu aplikacije koja bi dala odgovor za rešavanje problema na umreženim računarima. Slika 6: Tok razvoja ekspertnog sistema [8]
Definisanjem početnih zahteva i prikupljanja znanja omogućuje nam pristupanju same izrade modela ES. Model ES izrađen je u obliku algoritma, koji pruža mogućnost testiranje, daje pregled kvaliteta prikupljenog znanja, preglednijeg i efikasnijeg ispitivanja funkcionalnost budućeg ES. Prikaz algoritma za rešavanje problema umreženog računara dato je na slici 2. Postavljanjem pitanja na koja korisnik daje odgovor omogućava nam da definišemo primene funkcija IF odnosno Then funkcije u postupku izrade ES. U IF uslovima postavlja se pitanje za koje korisnik ima dva moguća odgovora, time smo postigli jedinstvenost u izboru od strane korisnika. Slika 2: Algoritam rešavanja problema na umreženim računarima
4 3.2. POSTUPAK IZRADE ES Sam princip izrade ekspertnog sistema rađen je prema uputstvima za izradu ekspertnog sistema JavaDON. [7] Na slici 3 prikazano je okruženje školjke JavaDON za izradu ES. Slika 3: JavaDON v. 2.0 Izrađena su dva okvira i to okvir NADLEZNOST i okvir RACUNAR. U toku formiranja okvira definišu se osobine okvira koje nasleđuju atributi. Nakon definisanja okvira, formirali smo atribute odnosno promenljive koje imaju svoj domen, odnosno skup vrednosti koje može da uzme neka promenljiva, definisali smo tipove podatka mogu biti: boolean, integer, float, string, a atributima možemo pridružiti i medijski sadržaj (sliku, video, audio zapis). U ekspertnom sistemu koristili smo chunk-ove koje smo priduživali u if ili then delu, i to OARV i OAAc. U samoj JavaDON implementirani su OARV, OAAc, OARF i OAROA chunk-ovi. - OAEV chunk koristi se kada slotu dodeljujete neku vrednost po nekoj relaciji. - OAROA koristi se kada se porede vrednosti dva slota. - OAAc koristi se kada je potrebno izvršiti neku akciju u vezi sa nekim slotom. - OARF koristi se kada se slotu dodeljuje vrednost koja se izračunava, te se mogu koristiti i za složenije proračune koji bi se mogli koristiti za izračunavanje izraza primenjenih u ES. Prikaz osobina nekih od atributa korišćenih u datom ekspertnom sistemu za rešavanje problema na umreženim računarima, dato je na slici 4. Slika 4: Osobine atributa Nakon unosa atributa definišemo domene za unete atribute. Redosled formiranja atributa pa domena nije obavezan, što znači unosom atributa možemo dodeliti domen koji je već definisan ili možemo formirati novi domen. Provera pravilno postavljenih pitanja se vrši u toku testiranja aplikacije od strane samog eksperta, ali i korisnika. Svaku izmenu potrebno je odraditi pre puštanja aplikacije u upotrebu, a ispravke i dorade aplikacije moguće je odraditi i nakon završetka iste. Samo startovanje ES svodi se na odabir baze znanja aplikacije koju želimo da koristimo. Nakon učitavanja baze startovanjem aplikacije vršimo klikom na zelenu strelicu u meniju ekspertnog sistema nakon čega korisnika sama aplikacija vodi kroz sadržaj iste. Učitavanje i startovanje apliakcije prikazano je na slici 5. Slika 5: Učitavanje i startovanje aplikacije
5 U formiranju ES posvećena je pažnja pitanjima koje postavljamo korisniku i moraju biti jasna, razumljiva i jednoznačna, iz razloga pružanja rešenja i vođenja korisnika do željenog efekta, odnosno do rešavanja problema. Korišćenje ES od strane korisnika se svodi na jednostavno praćenje postavljenih pitanja i davanja odgovora. Ukoliko korisnik nije dao odgovor na postavljeno pitanje ES ga obaveštava o navedenoj grešci i zahteva da istu ispravi radi daljeg pravilnog nastavka rada. Upozorenje o grešci dat je na slici 6. Ponovno startovanje aplikacije je svedeno na dva koraka koja korisnik može primeniti u bilo kom trenutku rada sa aplikacijom. Otvaranjem padajućeg menije File-Start again startuje se aplikacija postavljanjem početnog pitanja. Prikaz načina ponovnog startovanja aplikacije dato je na slici 8. Slika 6: Upozorenje o grešci Aplikacija ES vodi korisnika kroz rešavanje problema na umreženom računaru. Odogovaranjem na postavljena pitanja, dolazi se do lokalizacije odnosno dijagnostike nedostatka ukoliko problem nije rešen u toku korišćenja ES, korisnik dobija uputstvo čija je nadležnost za otklanjanje problema, odnosno da problem nije u samom računaru već je problem u delu u kome korisnik nema nadležnost za otklanjanje nedostatka. Izgled strane koju korisnik dobija prikazana je na slici 7. Slika 7: Prikaz okvira sa ponuđenim rešenjem o nadležnosti rešavanja problema Slika 8: Početna strana ES rešavanja problema umreženih računara Nakon startovanja aplikacije, izgled apliakcije dat je na slici 8, aktivira se početna strana strana ES sa pitanjem: Korisnik ne moţe da pristupi... Potrebno je da korisnik odabere oblast u kojoj ima problem. Ponuđene oblasti su: - Internetu, - Resursima (lokalnim resursima na mreži). 4. ZAKLJUČAK Radom smo prikazali praktičnu primenu ekspertnih sistema sa konkretnim shell JavaDON u rešavanju problema umreženog računara korisnika. Ekspertnim sistemom dobili smo sredstvo koje u mnogome štedi kako ljudske, tako i materijalne i vremenske resurse, radi rešavanja problema kod korisnika. Samim tim smo olakšali zadatak korisnicima samog ES, odnosno nadležnima da iz svojih oblasti putem ES skrate vreme dijagnostike. Primer ES navedenog u radu nije konačna verzija, što je jedna od velikih prednosti same aplikacije i shell-a koji smo koristili, jer isti omogućava doradu i proširenja samog ES. Nastavak daljeg razvoja je usmeren ka rešavanju problema
6 u samoj lokalnoj mreži, u kojoj su zastupljeni uređaji za povezivanje do izlaza ka globalnoj mreži. Unapređenje same aplikacije nedvosmisleno povlači i mogućnost dorade samog shell-a JavaDON sa predlozima oko samog izveštavanja i davanja konkretnih rešenja sa pređenim koracima u toku rada sa aplikacijom. LITERATURA [1] Feigenbaum E., McCorduck P., The Rise of the Expert Company: How Visionary Companies are Using Artificial Intelligence to Achieve Higher Productivity and Profitis, New York, 1988. [2] Jaroslav Poliščuk, Ekspertni sistemi, ETF Podgorica, 2004. [3] Jocković M., Ognjanović Z., Stankovski S. Veštačka inteligencija, Krug-Beograd, 1997. [4] Devedžić V. Inteligentni informacioni sistemi, Digit- Beograd, Fakultet organizacionih nauka-beograd, 2000. [5] Hinkelmann K. Forward Chaining vs. Backward Chaining, University of Applied Sciences Nortwestern Switzerland Shool of Business. [6] Jerinić Lj., Devedžić V. OBOA model of explanation module in intelligent tutoring shell, ITICSE 1997. Uppsala, Sweden [7] Tomić B. Softverski alat JavaDON za pravljenje ekspertnih sistema, Diplomski rad, Fakultet organizacionih nauka-beograd, 2005. [8] Tomić B. EKSPERTNI SISTEMI Razvoj prezentacija, materijal sa predavanja, FON Beograd, 2011.