jump to navigation

Expert Systems στη Συντήρηση

email: 

English Version of this article

Εισαγωγή

Πρόκειται για την πτυχιακή εργασία που ολοκληρωσα τον Ιούνιο του 1999 για το MSc Computing Science του Birkbeck College. Παρουσιάστηκε το Σεπτέμβριο 1999 στο Πανεπιστήμιο της Μπαλόνια στο εργαστήρι «Intelligenza Artificiale per i Beni Culturali» του AI*IA. Ο θεματικός χώρος (domain) του συγκεκριμένου expert system είναι η συντήρηση μικρών ανασκαφικών ευρημάτων από σφυρήλατο σίδηρο. Μιας και πρόκειται για ένα από τα πρώτα expert systems για την αρχαιολογική συντήρηση σκέφτηκα ότι ίσως θα μπορούσε να είναι πιο χρήσιμη αν την δημοσίευα ολόκληρη στο internet. Και μιας και οι περισσότεροι συντηρητές δεν γνωρίζουν τις βασικές αρχές των expert systems και τις πιθανές εφαρμογές τους στην συντήρηση έχω προσθέσει αυτό το εισαγωγικό σημείωμα για δώσω κάποιες βασικές πληροφορίες. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε την εργασία μου αν θέλετε σαν βάση για κάποιο δικό σας project με την προϋπόθεση ότι θα κάνετε αναφορά σε αυτήν καθώς και αυτή την σελίδα.

Τι είναι τα expert systems

Τα expert systems εμφανίσθηκαν στα μέσα της δεκαετίας του 70 και μέχρι στιγμής είναι ο πιο επιτυχημένος κλάδος της τεχνιτής νοημοσύνης (A.I.). Είναι προγράμματα που χρησιμοποιούν μη-αριθμητική γνώση που ανήκει σε ένα συγκεκριμένο και περιορισμένο θεματικό χώρο (domain) για να λύσουν προβλήματα με την ικανότητα ενός ειδικού. H γνώση που περιέχουν είναι μη αριθμητική και κατα συνέπεια συχνά ατελής με τον ίδιο τρόπο που η ανθρώπινη γνώση είναι ατελής. Χρησιμοποιούνται όταν η απόκτηση λεπτομερών και μετρίσιμων με ακρίβεια πληροφοριών είναι πολύ δύσκολη η χρονοβόρα και αξιόπιστα αποτελέσματα μπορούν να αποκτηθούν ακολουθώντας γενικούς κανόνες (rules). Παράδειγμα ενός τέτοιου κανόνα

ΑΝ

Το ζώο είναι θερμόαιμο και νιαουρίζει

ΤΟΤΕ

Το ζώο είναι γάτα

Δεν είναι απαραίτητο να γίνει λεπτομερής ανάλυση της φυσιολογίας του ζώου για να διαπιστωθεί ότι είναι γάτα, ένα μικρός αριθμός από προσεκτικά επιλεγμένα χαρακτηριστικά μπορεί να δώσει ένα σχετικά ακριβές αποτέλεσμα. Σε αυτή την περίπτωση το πρόγραμμα θα φτάσει σε ένα συμπέρασμα ρωτώντας μια σειρά από ερωτήσεις όπως π.χ. Είναι το ζώο θερμόαιμο; Νιαουρίζει; Απαιτείται απλά από το χρηστή να εισάγει τις σχετικές πληροφορίες που θα επιτρέψουν στο expert system να δώσει μια απάντηση

Τα expert systems περιέχουν επίσης το στοιχείο τις αβεβαιότητας, μπορούν δηλαδή να βγάλουν αποτέλεσμα ακόμη και όταν λείπουν τα ακριβή στοιχεία που θα επέτρεπαν την οριστική απόδειξη του τελικού συμπεράσματος. Μπορούν επίσης να “εξηγήσουν” την τον τρόπο με τον οποίο κατέληξαν σε ένα αποτέλεσμα ώστε να μπορεί να ελεγχθεί η διαδρομή της λογικής που ακολούθησαν. Τα περισσότερα έχουν μηχανισμούς που επιτρέπουν την πρόσθεση, αλλαγή η ακόμη και την αφαίρεση της γνώσης που περιέχουν όποτε αυτό θεωρηθεί αυτό απαραίτητο.

Πλεονεκτήματα των expert systems

1) Ένα expert system μπορεί να είναι διαθέσιμο 24 ώρες την ημέρα 365 μέρες το χρόνο

2) Τα καλοσχεδιασμένα expert systems μπορούν να εξηγήσουν με λεπτομέρειες την λογική πίσω από τα αποτελέσματα τους. Ένα ειδικός μπορεί να μην μπορεί η να μη είναι διατεθειμένος να δώσει εξηγήσεις.

3) Η γνώση αφού αποκτηθεί παραμένει μονίμως διαθέσιμη. Αντίθετα ο ειδικός μπορεί να συνταξιοδοτηθεί να παραιτηθεί η να πεθάνει

4) Ανάλογα με το τι software η hardware χρησιμοποιείται μπορεί να απαντήσουν γρηγορότερα από έναν ειδικό.

5) Περιέχουν την γνώση πολλών ειδικών

Μειονεκτήματα των expert systems

1) Τα expert systems δεν μπορούν να βγάλουν συμπεράσματα χρησιμοποιώντας εναλλακτικές πυγές πληροφοριών για να αντιμετωπίσουν νέας μορφής προβλήματα όπως οι άνθρωποι. Με απλά λόγια δεν είναι δημιουργικά.

2) Οι ειδικοί αυτόματα προσαρμόζονται στης αλλαγές των συνθηκών. Τα expert systems πρέπει να αναβαθμίζονται

3) Οι ειδικοί διαθέτουν πολύ μεγαλύτερη ποικιλία στους τρόπους που αντιλαμβάνονται και επεξεργάζονται τις πληροφορίες. Τα expert systems βασίζονται στην εισαγωγή των στοιχείων με συμβολική μορφή.

4) Παρόλο που δεν απαιτούν ιδιαίτερα έξοδα για τον χειρισμό τους η δημιουργία και η συντήρηση τους είναι αρκετά δαπανηρή.

Οι τομείς που έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία είναι η αναγνώριση χημικών στοιχείων από δεδομένων φασματογράφων (DENDRAL),, η ανάλυση γεωλογικών δεδομένων για την ανίχνευση ορυκτών (PROSPECTOR) και η βέλτιστη διαμόρφωση συστημάτων(XCON/R1).

Expert systems στην συντήρηση

Τα τελευταία χρόνια γίνονται κάποιες έρευνες πάνω στης πιθανές εφαρμογές των ηλ. υπολογιστών στην συντήρηση. Αυτές οι προσπάθειες έχουν επικεντρωθεί κυρίως στους τομείς της ψηφιακής επεξεργασίας εικόνας (π.χ. VASARI, MuSIS), των βάσεων δεδομένων και της επεξεργασίας δεδομένων από όργανα μετρήσεων. Πιστεύω ότι τα expert systems σε συνδυασμό με πληροφορίες από τα παραπάνω συστήματα μπορούν να προσφέρουν σημαντική βοήθεια στον συντηρητή.Υπάρχουν τουλάχιστον δυο πιθανοί τρόποι που μπορούν να χρησιμοποιηθούν τα expert systems στην συντήρηση

1) για την εξακρίβωση της κατάστασης ενός αντικειμένου

2) για την επιλογή της καταλληλότερης τεχνικής συντήρησης ενός αντικειμένου

Όταν πρέπει να επιλέξει μεταξύ των διαφόρων τεχνικών συντήρησης για ένα αντικείμενο ο συντηρητής έχει ελάχιστο χρόνο και τρόπους για να μαζέψει πληροφορίες και πρέπει να κάνει την επιλογή του βασιζόμενος σε μερικά στοιχεία. Ένα expert system θα σκόπευε να βοηθήσει την τελική απόφαση του συντηρητή προτείνοντας την καλύτερη δυνατή τεχνική συντήρησης βασιζόμενο στην κατάσταση του αντικειμένου καθώς και άλλες ατελείς πληροφορίες. Θα μπορούσε να προτείνει στον χρήστη κάποιες εναλλακτικές αλλά ίσως λιγότερο κατάλληλες τεχνικές σε περίπτωση που περιορισμοί στον διαθέσιμο χρόνο η μέσα κάνουν απαγορευτική την εφαρμογή της βέλτιστης τεχνικής. Θα μπορούσε επίσης να δώσει τα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που έχουν η μια απέναντι στην άλλη. Αυτά τα expert systems θα μπορούσαν να αναπτυχθούν αρχικά για πολύ περιορισμένα domains (π.χ. μικρά ανασκαφικά αντικείμενα από σφυρήλατο σίδηρο) και να ενσωματωθούν σε ένα μεγαλύτερο πιο γενικής φύσης expert system.

Ένα τέτοιο expert system θα ήταν επίσης χρήσιμο σαν εκπαιδευτικό εργαλείο. Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να ελέγξει την γνώση ενός σπουδαστή σε ένα συγκεκριμένο τομέα συγκρίνοντας τις αποφάσεις του σε μια υποθετική περίπτωση συντήρησης με αυτές του expert system. Ακόμη και η διαδικασία ανάπτυξης ενός τέτοιου προγράμματος έχει ένα επιπλέον όφελος. Αναγκάζει την γνώση που υπάρχει σε ένα συγκεκριμένο τομέα (π.χ. συντήρηση αρχαιολογικού σιδήρου) να καταγράφει και αναλυθεί. Έτσι μπορεί να ελεγχθεί κατά πόσο είναι σωστή και πλήρης.

Πριν αρχίσω την έρευνα για την ανάπτυξη του expert system είχα συζητήσεις με μερικού συντηρητές για της θέση τους απέναντι σε ένα τέτοιου είδους πρόγραμμα (αν ποτέ τους γινόταν διαθέσιμο). Οι περισσότεροι ήταν θετικοί αλλά μερικοί εξέφρασαν κάποιες αντιρρήσεις.

Οι αντιρρήσεις ήταν οι εξής.

1) Τα περισσότερα εργαστήρια συντήρησης έχουν σημαντικές ελλείψεις ακόμη και σε ζωτικής σημασίας υλικά και εξοπλισμό. Πρέπει να ικανοποιηθούν πολύ πιο σημαντικές ανάγκες πριν αγοραστεί ένα τέτοιου είδους expert system και ο απαραίτητος για την λειτουργία του εξοπλισμός (ηλ. υπολογιστής)

2) Η πολυπλοκότητα και η μοναδικότητα των προβλημάτων που αντιμετωπίζει ο συντηρητής είναι μεγάλη. Δεν μπορούν να επιλυθούν από κάτι με τόσο περιορισμένες δυνατότητες. Ένας συντηρητής μπορεί εύκολα να αντιμετωπίσει τα περισσότερα από αυτά τα προβλήματα χωρίς καμία βοήθεια από ηλ. υπολογιστή.

3) Με αυτό τον τρόπο ο συντηρητής περιορίζετε στον ρόλο ενός τεχνικού που ακολουθεί απλά τις εντολές ενός μηχανήματος.

Νομίζω ότι αυτές οι αντιρρήσεις πρέπει να απαντηθούν

1) Είναι αλήθεια ότι ο προϋπολογισμός τον περισσότερων εργαστηρίων συντήρησης τα εμποδίζει να αποκτήσουν βασικά υλικά και εξοπλισμό και καθιστούν τον ηλ. υπολογιστή πολυτέλεια. Αλλά η τιμές τον ηλ. υπολογιστών συνεχώς πέφτουν και σύντομα θα γίνουν αναπόσπαστο κομμάτι της καθημερινής μας ζωής. Ήδη έχουν αρχίσει να εμφανίζονται σε μερικά εργαστήρια και χρησιμοποιούνται κυρίως στην διαχείριση και αρχειοθέτηση. Είναι αμφίβολο αν σε 5 χρόνια θα υπάρχει εργαστήρι συντήρησης χωρίς ηλ. υπολογιστή.

2) Κάποια από τα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι συντηρητές είναι όντως μοναδικά και απαιτούν δημιουργικότητα προσεκτική ανάλυση και καλή τεχνική κατάρτιση για να επιλυθούν. Αλλά τα περισσότερα είναι μάλλον συνηθισμένα και υπάρχει ήδη κάποια λύση (η λύσεις) για αυτά. Τα expert systems είναι κατάλληλα για να δίνουν λύσεις σε τέτοιου είδους “απλά” προβλήματα και θα επιτρέψουν στον συντηρητή να επικεντρωθεί στα δύσκολα προβλήματα που δεν μπορούν να λυθούν από το πρόγραμμα. Όσο για την άποψη ότι όλοι οι συντηρητές μπορούν εύκολα να αντιμετωπίσουν τέτοιου είδους προβλήματα χωρίς βοήθεια πρέπει να πω ότι είναι αμφίβολο αν ακόμη και οι ειδικοί είναι αρκετά σίγουροι κάθε φορά που τα αντιμετωπίζουν. Όπως κα να έχει μια δεύτερη γνώμη είναι πάντα χρήσιμη και πολύ δύσκολο να βρεθεί.

3) Η δουλειά του expert system δεν είναι να αντικαταστήσει τον ειδικό αλλά να δώσει μια δεύτερη γνώμη. Η τελική απόφαση ανήκει στον συντηρητή και για αυτό είναι απαραίτητο το expert system να μπορεί να δώσει αιτιολόγηση του αποτελέσματος που θα παράγει. Έτσι ο συντηρητής μπορεί να κρίνει αν θα ακολουθήσει την πρόταση του προγράμματος η θα δοκιμάσει κάτι άλλο. Αυτό βέβαια προϋποθέτει ότι ο συντηρητής έχει την κατάλληλη εκπαίδευση που θα του επιτρέψει να ερμηνεύσει την λογική και τα αποτελέσματα του προγράμματος.

Πιστεύω ότι το πιθανότερο (και σημαντικότερο) πρόβλημα με τα expert systems στην συντήρηση θα είναι (όπως και με τα expert systems στην αρχαιολογία) η αδιαφορία. Υπάρχουν αρκετά αρχαιολογικά expert systems για τα οποία ελάχιστοι γνωρίζουν την ύπαρξη τους κα ακόμη λιγότεροι τα έχουν χρησιμοποιήσει. Αυτό δεν σημαίνει ότι είναι άχρηστα απλά κανείς δεν είναι διατεθειμένος να τα χρησιμοποιήσει. Οι περισσότεροι αρχαιολόγοι νιώθουν γενικότερα άβολα απέναντι στους ηλ. υπολογιστές και προσπαθούν να του αποφύγουν όσο το δυνατόν περισσότερο. Σαν αποτέλεσμα αυτής της νοοτροπίας τα περισσότερα αρχαιολογικά expert systems έχουν μείνει στο στάδιο της έρευνας και δεν χρησιμοποιούνται. Το ίδιο μπορεί να συμβεί και με τα expert systems στην συντήρηση ακόμη και αν αποδειχτούν χρήσιμα.

Τελικό σημείωμα για την εργασία

Κατεβάστε το expert system απο εδώ

Μιας και πρόκειται για πτυχιακή Computing science επικεντρώνεται κυρίως στον προγραμματισμό και τον σχεδιασμό του expert system. Οτιδήποτε έχει να κάνει με την αρχαιολογική συντήρηση παρουσιάζεται με τρόπο που κάποιος που δεν έχει άμεση σχέση με το θέμα να μπορεί να το καταλάβει.

Ολόκληρη η εργασία (έρευνα, προγραμματισμός και συγγραφή) πήρε κάπου τρεις μήνες. Οι κανόνες έχουν βγει από την σχετική βιβλιογραφία και μερικές συνεντεύξεις μα τα τμήματα συντήρησης του Μουσείου του Λονδίνου, του Βρετανικού Μουσείου και του English Heritage. Δυστυχώς η ανάπτυξη ενός λειτουργικού expert system για τεχνικές συντήρησης (τουλάχιστον για τον αρχαιολογικό σίδηρο) είναι πολυ δύσκολη εως και αδύνατη. Παρόλο που τα expert systems μπορούν να χρησιμοποιήσουν σχετικά ατελείς πληροφορίες απαιτείται αυτές να έχουν συγκεντρωθεί με κάποιο επιστημονικό τρόπο. Δεν ήταν ποτέ ο σκοπός της εργασίας η δημιουργία ενός λειτουργικού expert system αλλά ήλπιζα ότι θα μπορούσα να δείξω κάποιες από τις δυνατότητες τους. Αλλά αντί να προτείνει την καλύτερη τεχνική για κάθε αντικείμενο το πρόγραμμα απλά προσφέρει όλες τις αποδεκτές τεχνικές και αποκλείει όσες δεν είναι αποδεκτές. Οι πληροφορίες από την βιβλιογραφία ήταν αντιφατικές και ανεπαρκείς για να επιτρέψουν την πραγματική σύγκριση μεταξύ τους. Παρολ αυτά τα αποτελέσματα είναι μάλλον αρκετά καλά και μπορούν να υποστηριχθούν από την σχετική βιβλιογραφία και το πρόγραμμα βγάζει αποτέλεσμα στον ίδιο περίπου χρόνο που χρειάζεται ένας ειδικός για μιας παρόμοιας ποιότητας απάντηση (διαβάστε το Conclusions Chapter της εργασίας).

Οι πληροφορίες από την σχετική βιβλιογραφία ότι οι βραχυχρόνιες η μακροχρόνιες επιπτώσεις η ακόμη και η συγκριτική αποτελεσματικότητα τον περισσότερων τεχνικών συντήρησης αρχαιολογικού σιδήρου είναι άγνωστες. Με λίγες εξαιρέσεις η έρευνα που έχει γίνει πάνω στο συγκεκριμένο τομέα είναι μάλλον αντιφατικές και δεν διαθέτουν πραγματικά στοιχεία. Πριν γίνει οποιαδήποτε προσπάθεια για την δημιουργία ενός λειτουργικού expert system πρέπει η έρευνα στις τεχνικές συντηρήσεις να εξελιχθεί ώστε να οι πληροφορίες να μπορούν να είναι αξιόπιστες και να έχουν νόημα. Το τμήμα συντήρησης του Μουσείου του Λονδίνου έχει αρχίσει έρευνα στον στην εφαρμογή τον στατιστικών μεθόδων τις επιδημιολογίας προσαρμόζοντας κάποιες από αυτές στην συντήρηση για τον προσδιορισμό της αποτελεσματικότητας και τον μακροπρόθεσμων επιπτώσεων αυτόν τον τεχνικών πάνω σε διάφορες ομάδες αντικειμένων από αρχαιολογικό δέρμα.

Πως να τρέξετε το πρόγραμμα

Για να τρέξετε το πρόγραμμα απλά ακολουθείστε τις οδηγίες που βρίσκονται στη σελίδα 17 της εργασίας. Παρόλο που πιθανόν να μην σας ενθουσιάζει η ιδέα της ανάγνωσης μιας εργασίας computing science πιστεύω ότι είναι σημαντικό να την διαβάσετε ολόκληρη πριν προσπαθήσετε να τρέξετε το πρόγραμμα.

Επικοινωνία

Αν θέλετε περισσότερες πληροφορίες για αυτή την εργασία μπορείτε να επικοινωνήσετε μαζί μου μέσο email .

Βιβλιογραφία

Expert systems

Introduction to Expert Systems

Giarratano, J. and Riley ,G. Expert Systems: Principles and Programming Second Edition, PWS Publishing Company, Boston 1994

CLIPS WWW Page

http://www.ghg.net/clips/CLIPS.html

Expert Systems in Archaeology

Coriosolite Expert System.

http://www.writer2001.com/exp0002.htm

Expert Systems for Lithic Analysis

ttp://www.hf.uio.no/iakk/roger/lithic/expsys.html

J. Huggett and K. Baker 1985 ‘The computerised archaeologist: the development of Expert Systems’, Science and Archaeology 27, 3-5.

J. Huggett 1985 ‘Expert systems in archaeology’, in J. Richards and M. Cooper (eds.) Current Issues in Archaeological Computing (British Archaeological Reports, Oxford), pp. 123-142.

J.-C. Gardin Artificial Intelligence and Expert Systems: Case Studies in the Knowledge Domain of Archaeology, Prentice Hall (Sd) 1989

Wilcock, J.D. 1985. «A review of expert systems, their shortcomings, and their possible applications in archaeology», Computer Applications in Archaeology 1985, University of London, 139-144

Wilcock, J.D. 1990. «A critique of expert systems, and their past and present use in archaeology». In Ennals, R. & J.-C. Gardin (eds), Interpretation in the humanities: perspectives from artificial intelligence, LIR Rep. 71, British Library, 130-142

In Computer Applications and Quantitative Methods in Archaeology annual conference proceedings

Conservation

Για ότι πληροφορίες θέλετε για θέματα που αφορούν την συντήρηση επισκεφτείτε το CoOL (Conservation ON Line)

Σχόλια»

1. 334 « Lida’s Weblog - Σεπτεμβρίου 2, 2006

[…] Expert Systems στη Συντήρηση […]

2. FarCry - Σεπτεμβρίου 25, 2006

Sas parakalo omileitai ellinika! Eyfii sistimata. Omileitai ellinika giati xanomaste…..:P


Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s

Αρέσει σε %d bloggers: