książka kucharska

Dawid Twardowski
Informatyka, IV rok, VII sem, TOK B
Numer albumu: 647
Teoretyczna budowa
systemu eksperckiego
doradzającego w
wyborze potraw
(książka kucharska)
Wrocław 2010
Definicja
System ekspertowy (funkcjonują też nazwy system ekspercki, system z bazą wiedzy) jest to
program lub zestaw programów komputerowych wspomagający korzystanie z wiedzy i
ułatwiający podejmowanie decyzji. Systemy ekspertowe mogą wspomagad bądź zastępowad
ludzkich ekspertów w danej dziedzinie, mogą dostarczad rad, zaleceo i diagnoz dotyczących
problemów tej dziedziny.
Dla lepszego odróżnienia tej klasy systemów od pozostałych niezbędne jest dodanie kilku
unikatowych cech systemów ekspertowych:
- jawna reprezentacja wiedzy i oddzielenie wiedzy eksperckiej od procedur sterowania,
- zdolnośd do wyjaśnieo (ang. explanation facilities), w szczególności sposobu rozwiązania
danego problemu, co jest w opozycji do modelu czarnej skrzynki, typowego dla
konwencjonalnych programów,
- system ekspertowy rozwiązuje problemy nie w oparciu o jawnie zapisany algorytm, lecz z
wykorzystaniem różnych metod wnioskowania (rozumowania),
- systemy ekspertowe wykorzystują w przeważającej mierze przetwarzanie symboli, w
mniejszym zaś stopniu obliczenia numeryczne.
Etapy tworzenia systemu eksperckiego
1.
2.
3.
4.
5.
Zdefiniowanie problemu – identyfikacja – książka kucharska
Gromadzenie wiedzy (inżynier wiedzy + ekspert w danej dziedzinie – szef kuchni)
Formalizacja wiedzy (metody reprezentacji wiedzy)
Realizacja
Weryfikacja
System dedykowany – z zaszytą wiedzą, tworzony na konkretne zamówienie, czyli książka
kucharska zawierająca wiedzę od eksperta ludzkiego w postaci zbioru przepisów kulinarnych.
Jako kategorie wyboru posiada rozróżnienie co do: smaku, czasu przygotowania potrawy,
stopnia trudności oraz rodzaju kuchni.
Budowa
Ekspert
ludzki
(kucharz)
Moduł modyfikacji wiedzy
(
Baza wiedzy (potrawy)
Mechanizm wnioskujący
Moduł objaśniający Interfejs
Użytkownik
Szkielet systemu składający się z:
Modułu modyfikacji wiedzy - pozwala na modyfikację wiedzy zawartej w systemie,
umożliwiając tym samym jego rozbudowę
Interfejsu użytkownika - umożliwia zadawanie pytao, udzielanie informacji systemowi oraz
odbieranie od systemu odpowiedzi i wyjaśnieo
Mechanizmu wnioskującego - główny składnik systemu ekspertowego wykonujący cały
proces rozumowania w trakcie rozwiązywania problemu postawionego przez użytkownika
Modułu objaśniającego – jeden z elementów interfejsu pomiędzy systemem a
użytkownikiem, który umożliwia użytkownikowi uzyskanie odpowiedzi dlaczego system
udzielił takiej, a nie innej odpowiedzi, albo dlaczego system zadał użytkownikowi określone
pytanie
Bazy wiedzy - jest to deklaratywna postad wiedzy ekspertów z danej dziedziny zapisana za
pomocą wybranego sposobu reprezentacji wiedzy, najczęściej reguł lub ram.
Pizza
1
Pizza
Spaghetti
1
Spaghetti
Lazania
1
1
Tzatziki
1
Tzatziki
1
Sałatka grecka
1
Sałatka grecka
1
Gyros
1
Paella
Oreja
Gyros
1
Paella
1
1
1
Oreja
1
Tortilla
1
Tortilla
1
Sajgonki
1
Sajgonki
1
Sushi
1
Sushi
1
Kurczak na słodko
…
1
Powyżej 30 minut
1
Lazania
1
30 minut
Danie (E)
15 minut
Czas (B)
Dośd trudne
Danie (E)
Łatwe
Trudnośd (C)
Trochę trudniejsze
Przykładowa baza danych wraz z przypisanymi wartościami
Kurczak na słodko
…
1
Pizza
1
Pizza
1
Spaghetti
1
Spaghetti
1
Lazania
1
Lazania
1
Tzatziki
1
Tzatziki
1
Sałatka grecka
1
Sałatka grecka
1
Gyros
1
Gyros
1
Orientalna
Hiszpaoska
Grecka
Danie (E)
Włoska
Ostry
Danie (E)
Kuchnia (D)
Łagodny
Smak (A)
Paella
1
Paella
1
Oreja
1
Oreja
1
Tortilla
1
Tortilla
1
Sajgonki
1
Sajgonki
1
Sushi
1
Sushi
1
Kurczak na słodko
1
Kurczak na słodko
1
…
…
Reprezentacja wiedzy
Smak potrawy:
A1 – smak łagodny, A2 – smak ostry
Czas przygotowania:
B1 – 15 minut, B2 – 30 minut, B3 – powyżej 30 minut
Trudnośd przygotowania:
C1 – łatwe, C2 – trochę trudniejsze, C3 – dosyd trudne
Rodzaj kuchni:
D1 – kuchnia włoska, D2 – kuchnia grecka, D3 – kuchnia
hiszpaoska, D4 – kuchnia orientalna
Danie:
E1 – pizza, E2 – spaghetti, E3 – lazania, , E4 – tzatziki, E5 – sałatka
grecka, E6 – gyros, E7 – paella, E8 – oreja, , E9 – tortilla, E10 –
sajgonki, E11 – sushi, , E12 – kurczak na słodko
Ciasto:
• 15 g świeżych drożdży lub 7 g suchych
• 150 ml ciepłej wody
• 1/2 łyżeczki cukru
• 250 g mąki pszennej
• 1 pełna łyżeczka soli
• 1 łyżka oliwy z oliwek
Przykładowe reguły wnioskujące:
IF (A1^ B2^ C1^ D1)
30 minut
s.łagodny
k.włoska
pizza
30 minut
Sos pomidorowy i dodatki:
• 1 puszka pomidorów w sosie pomidorowym
• 2 łyżki oliwy z oliwek
• sól, pieprz, 1 łyżeczka cukru
• 40 g tartego sera mozzarella
• 1/2 pęczka świeżej bazylii*
Przygotowanie:
Drożdże wymieszad w kubku z 60 ml ciepłej wody, cukrem i 1 łyżką mąki.
Odstawid na 15 - 20 minut w ciepłe miejsce do wyrośnięcia.
Mąkę przesiad do miski, dodad sól, rozczyn drożdży, oliwę oraz resztę
ciepłej wody. Wyrabiad ciasto przez 10 - 15 minut. Przykryd ściereczką i
odstawid do wyrośnięcia na około 1 i 1/2 godziny.
Rozdrobnione pomidory bez skórek zagotowad w rondelku wraz z oliwą,
solą, pieprzem oraz cukrem. Gotowad na wolnym ogniu przez około 15
minut, aż sos zgęstnieje.
Wyrośnięte ciasto podzielid na 2 części, obsypad mąką, rozwałkowad na
placki. Ułożyd je na posmarowanej oliwą blasze, odstawid na 1/2 godziny
do podrośnięcia w ciepłe miejsce bez przeciągów.
Podrośnięte pizze posmarowad sosem pomidorowym, rysując okręgi
(może pozostad trochę sosu). W tym momencie włączyd piekarnik i nagrzad
go do maksymalnej temperatury 250℃. Odczekad jeszcze 15 minut po
rozgrzaniu się piekarnika i włożyd blachę do górnej jego połowy.
Piec przez 10 - 15 minut, aż boki pizzy się zarumienią a spód będzie
upieczony i chrupiący. Na koniec pizze posypad tartym serem mozzarella i
jeszcze na chwilę włożyd do piekarnika aby ser się roztopił. Wyjąd i
posypad listkami bazylii
łatwe
IF (A2^ B2^ C2^ D3)
s.ostry
THEN (E1)
THEN (E7 ^ E9)
k.hiszpaoska
paella tortilla
trochę trudniejsze
Składniki:
1 mały kurczak (podzielony na małe cząstki)
sól, pieprz, sproszkowana papryka
4 łyżki oleju z oliwek
2-3 cebule
1 ząbek czosnku
50 g krewetek
1 strąk czerwonej papryki
250 g pomidorów
3 łyżki masła
250 g pełnoziarnistego ryżu
1/2 l bulionu z kury
szafran
100 g czarnych oliwek
300 g ugotowanych krabów
sok z 1 cytryny
kilka listków szałwi
1 cytryna pokrojona w dwiartki.
Mięso wymyd pod gorącą wodą, osuszyd, natrzed solą, pieprzem,
sproszkowaną papryką oraz olejem i pozostawid na 2-3 godziny. Cebulę i
czosnek obrad i drobno posiekad. Paprykę oczyścid, wymyd i pokroid w paski.
Pomidory umyd i podwiartowad. Rozgrzad masło i krótko smażyd na nim
kawałki mięsa po obu stronach. Następnie mięso wyjąd i pozostawid do
osuszenia. Na pozostałym tłuszcz usmażyd krewetki. Wyjąd. Do pozostałego
na patelni tłuszczu dolad nieco wody i oderwad tłuszcz z dna patelni. W
powstałym wywarze dusid cebulę, czosnek i paprykę. Małże dokładnie umyd
szczoteczką, wybierając jedynie zamknięte muszle ( otwartych muszli nie
używa się, ponieważ są niedobre ). Ryż wsypad do "paellery" czyli specjalnej
patelni, w której tradycyjnie przygotowuje się paellę ( można ją zastąpid
normalną patelnią o obwodzie przynajmniej 35 cm i o wysokim brzegu).
Zagotowad bulion, zalad nim ryż i mieszając zagotowad na dużym ogniu.
Patelnię zdjąd z ognia. Szafran rozpuścid w wodzie i wymieszad go z ryżem.
Solą doprawid ryż do smaku. Jarzyny, pomidory i oliwki dodad do ryżu. Mięso
kurczaka, małże, krewetki i kraby równomiernie rozmieścid na ryżu.
Piekarnik rozgrzad do temperatury 200 stopni i na dole piekarnika ustawid
nie przykrytą patelnię z paellą. Udekorowad dwiartkami cytryny.
Składniki:
20 dag mąki kukurydzianej
1 łyżeczka soli
1 łyżeczka smalcu
1/4 l wody
Lub:
20 dag mąki pszennej
1 łyżka smalcu
1 łyżeczka soli
1/4 l wody
Mąkę połączyd z solą i smalcem. dokładnie
wyrobid ciasto, stopniowo dolewając wodę ( do
uzyskania konsystencji ciasta makaronowego).
Cienko wywałkowad i smażyd na patelni o
grubym dnie bez używania tłuszczu, do
momentu zbrązowienia placków (ok. 30
sekund).
Maszyna wnioskująca
Wnioskowanie w systemie ekspertowym jest procesem wyszukania konkluzji przy
wykorzystaniu zbioru reguł i faktów w konkretnej sytuacji, w określonych warunkach.
Maszyna wnioskująca ma dad odpowiedź na następujące pytania:
1. Jak zacząd proces wnioskowania
2. Którą regułę zastosowad, gdy jest kilka reguł aktywnych
3. Jak znaleźd następne reguły
Rodzaje wnioskowao w systemie ekspertowym:
Wnioskowanie w przód – wnioskowanie sterowane danymi, wnioskowanie w kierunku celu;
generowanie nowych faktów na podstawie zbioru reguł i zaobserwowanych faktów.
Wnioskowanie rozpoczyna się od analizy faktów. Na podstawie dostępnych reguł i faktów
generowane są fakty tak długo, aż wśród nich znajdzie się poszukiwany przez użytkownika
cel lub aż zabraknie reguł.
R1 Jeżeli danie jest ostre, to są to sajgonki.
R2 Jeżeli są to sajgonki, to robi się je 30 minut.
R3 Jeżeli robi się je 30 minut, to jest to trochę trudniejsze do wykonania.
R4 Jeżeli jest to trochę trudniejsze do wykonania, to jest to kuchnia orientalna.
Są to sajgonki
fakt
R2
R3
R4
fakt
jest to kuchnia orientalna
Wnioskowanie w tył – wnioskowanie sterowane celem; zadaniem jest sprawdzenie czy
hipoteza jest prawdziwa.
Fakt: Jest to kuchnia orientalna
Hipoteza: Przykładem takiej kuchni mogą byd sajgonki
Moduł objaśniający ( uzasadnianie otrzymanych konkluzji)
Odpowiedzi na pytania użytkownika:
- “jak?”- czyli prześledzenie procesu wnioskowania, który doprowadził do konkluzji.
- “dlaczego?”- zadawane najczęściej wtedy, gdy system próbuje dowiedzied się o jakąś
dodatkową daną; jest to żądanie wyjaśnienia, do czego ta dana jest systemowi potrzeba.
- “dlaczego nie?”- wyjaśnienie dlaczego dana została odrzucona lub nie wzięta pod uwagę.
- “a co jeśli?”- system pokazuje wnioskowanie i odpowiedź przy założeniu zmiany faktu czy
treści reguły.
Netografia:
1. www.wikipedia.org