Сравнение экспертной системы, основанной на базе знаний с экспертной системой, основанной на нейронной сети

Экспертная сфера : "Выбор шампуня".

В мире сегодняшней науки и технологий разработка и использование экспертных систем становятся все более распространенными. Эти системы представляют собой программное обеспечение, которое имитирует и автоматизирует процесс принятия решений в различных областях. Они особенно полезны в ситуациях, когда требуется принятие сложных решений на основе большого объема информации и экспертного опыта. В данной статье мы рассмотрим сравнение экспертной системы, основанной на базе знаний, с экспертной системой, основанной на нейронной сети, в контексте выбора шампуня.

Экспертные системы на базе знаний используют предопределенные правила и базы данных для принятия решений. В случае выбора шампуня, такая система может включать в себя базу данных о типах волос, ингредиентах шампуней, их воздействии на волосы и т.д. Система анализирует предоставленную информацию о типе волос пользователя и его индивидуальных предпочтениях, а затем использует заранее заданные правила для рекомендации наиболее подходящего шампуня.

Преимущества экспертной системы на базе знаний включают прозрачность принятых решений, легкость адаптации и обновления базы знаний. Однако недостатками такой системы могут быть ограниченность в области принятия решений и требование постоянного обновления базы знаний для учета новых данных и тенденций.

Экспертные системы на основе нейронных сетей используют алгоритмы машинного обучения для анализа данных и принятия решений. В данном случае, система может обучаться на большом объеме данных о типах волос, реакции на различные ингредиенты и т.д., чтобы выявить скрытые зависимости и предложить наиболее подходящий шампунь.

Преимущества экспертной системы на основе нейронной сети включают способность к обучению на больших объемах данных, автоматическое обновление модели без необходимости ручной корректировки и лучшую способность к адаптации к новым данным. Однако недостатками могут быть сложность интерпретации принятых решений и требование большого объема обучающих данных для достижения высокой точности.

При выборе между экспертной системой на базе знаний и системой на основе нейронной сети для задачи выбора шампуня следует учитывать конкретные потребности и условия использования. Если у вас есть достаточное количество предварительно собранных данных и потребность в прозрачности принятых решений, то система на базе знаний может быть более подходящим вариантом. Однако если вам требуется масштабируемость, способность к обучению на новых данных и высокая точность, то система на основе нейронной сети может быть более предпочтительным выбором.

Типы волос

1.1. Нормальные волосы

Нормальные волосы характеризуются здоровым блеском, мягкостью и эластичностью. Они легко расчесываются и не секутся на концах. Обычно такие волосы имеют среднюю толщину и не склонны к быстрому загрязнению.

1.2. Сухие волосы

Сухие волосы имеют тусклый цвет, они хрупкие, легко ломаются и секутся. Часто такие волосы бывают тонкими и пушатся. Причиной сухости волос могут быть различные факторы, такие как частое использование фена, агрессивные химические процедуры или недостаток увлажнения.

1.3. Жирные волосы

Жирные волосы быстро загрязняются и теряют объем. Они могут иметь неприятный запах и быть склонными к перхоти. Жирные волосы могут быть результатом гормональных изменений, неправильного питания или неправильного ухода.

1.4. Смешанные волосы

Смешанный или комбинированный тип – это волосы, которые сочетают в себе характеристики двух основных типов – сухого и жирного. В результате такой комбинации, обладательницы смешанного типа имеют жирные корни и сухие длину и кончики.

Будем сравнивать две программы: в первой программе пользователю будет предложено отвечать на ряд вопросов, касающихся его типа волос, предпочтений по уходу и желаемых результатов. Во второй программе пользователю будет предложено ввести строку, в которой он может описать состояние своих волос, такие как тип волос, проблемы с волосами, историю использования шампуней и т.д. Таким образом, обе программы будут собирать информацию о состоянии волос пользователя, но способ сбора информации будет разным.

1-я программа, прохождение опроса

1-ый вопрос теста: Посмотрите на волосы при естественном дневном освещении. Можно ли сказать, что они блестят?

Ответ: б) Нет, волосы скорее тусклые.

2-ой вопрос теста: Сколько раз в неделю вам привычно мыть голову?

Ответ: а) Раза в 2 дня достаточно.

3-ий вопрос теста: Приходится ли вам сталкиваться с ломкостью волос?

Ответ: а) Обычно такой проблемы нет.

4-ый вопрос теста: Какие проблемы в большей степени характерны для кожи головы?

Ответ: в) Время от времени ощущается легкий дискомфорт, могут появиться крупные хлопья перхоти.

5-ый вопрос теста: Как выглядят кончики (10-15 см) ваших волос до мытья?Ответ: г) Кончики «слипаются» в пряди и выглядят неопрятно.

Результат прохождения теста:

2-я программа, ввод состояния волос

“при дневном освещении волосы тусклые, раз в 2 дня мою голову, волосы не ломаются, могут появляться крупные хлопья перхоти, кончики слипаются”

Результат программы:

Результаты совпали, проведём другой тест.

1-я программа

1-ый вопрос теста: Посмотрите на волосы при естественном дневном освещении. Можно ли сказать, что они блестят?

Ответ: г) У волос неприятный «влажный» блеск.

2-ой вопрос теста: Сколько раз в неделю вам привычно мыть голову?

Ответ: б) Раз в 3-4 дня, слишком частое мытье вызывает дискомфорт.

3-ий вопрос теста: Приходится ли вам сталкиваться с ломкостью волос?

Ответ: г) Больше беспокоит выпадение, чем ломкость.

4-ый вопрос теста: Какие проблемы в большей степени характерны для кожи головы?

Ответ: а) С кожей все в порядке.

5-ый вопрос теста: Как выглядят кончики (10-15 см) ваших волос до мытья?Ответ: в) Пушистые и более объемные, чем основная масса волос.

Результат прохождения теста:

2-я программа

“У волос неприятный влажный блеск, раз в 3-4 дня мою голову, беспокоит выпадение, с кожей всё в порядке, кончики пушистые и объёмные”

Результат:

Результаты не всегда совпадают, нейронная сеть может иногда ошибаться.

Рассчитаем метрики размера программ.

1 программа: 321 строка (Java)

2 программа: 155 строк (Python)

2 программа короче почти в 2 раза.

Рассчитаем метрики скорости программ.

1 программа: 179 мс

2 программа: 2 c 109 мс

1 программа работает почти в 12 раз быстрее.