10. 퍼지 시스템
3강. 퍼지 전문가 시스템 구축
학습내용
- 퍼지 전문가 시스템 구축
학습목표
- 전문가 시스템과 퍼지 전문가 시스템에 대해 설명할 수 있다.
1. 전문가 시스템 1) 전문가 시스템이란?
- 좁은 문제 영역에서 전문가 수준으로 동작할 수 있는 컴퓨터 프로그램
- 컴퓨터에 축적하여 전문가와 동일한 혹은 그 이상의 문제 해결 능력을 가질 수 있도록 만들어진 시스템
- 전문가 시스템 구성원은 주제 전문가, 지식 공학자, 프로그래머, 프로젝트 관리 자, 최종 사용자로 총 5명으로 구성
2) 전문가 시스템개발의 주요 구성원
가. 주제 전문가(Subject Matter Expert)
- 특정 분야나 주제에 대한 지식이 풍부하고 관련 문제를 해결하는데 능숙함 - 주제 전문가의 전문 지식은 전문가 시스템에 저장
- 전문가 시스템 개발팀에 주요 역할
- 전문가가 되기 위한 지식의 기초를 구축해야 하며 자신만의 아이디어를 생각해 낼 수 있어야 함
- 주제에 대한 전문 지식을 공유하고 주요 문제에 대한 의사 결정자가 됨
- 처음부터 전문가가 될 수 없으며 해당 분야에 대한 많은 공부와 지식을 쌓기 위해 다양한 교육, 소셜 미디어 등에 참여하며 전문 지식을 쌓아야 함
- 주제 전문가는 특정 프로세스, 기능 또는 기술에 대한 깊은 지식을 갖고 있어
야 함
- 특정 조직에서의 전문가는 조직의 가치를 향상시킬 수 있음 나. 지식 공학자(Knowledge engineer)
- 지식을 모아 컴퓨터 프로그램과 전문가 시스템을 결합 시키는 일 - 전문가 시스템을 설계하고, 만들고, 테스트할 수 있는 사람
- 주제 전문가와의 협업을 통해 전문가의 기술을 전문가 시스템에 어떻게 표현할 지를 결정
- 전문가 시스템의 설계 단계부터 최종 단계 그리고 이후 시스템 유지에 참여 다. 프로그래머(Programmer)
- 프로그램을 만드는 일을 하며 지식을 컴퓨터가 이해할 수 있는 용어로 만드는 사람
- 인공지능 관련 프로그래머는 Python, LISP, Prolog와 같이 인공지능 관련 언 어를 다룰 줄 알아야 함
- 데이터의 표현 구조(데이터베이스), 제어 구조(추론 엔진), 대화 구조(사용자 인 터페이스) 등을 개발
라. 프로젝트 관리자(Project Manager)
- 전문가 시스템 개발의 리더로 프로젝트의 진행이 수월히 이루어질 수 있도록 관리
- 작업 요구사항, 팀 요구사항, 개인별 요구사항을 충족시켜야 할 책임이 있음 마. 사용자(User)
- 개발 된 시스템을 이용하는 사람
- 각자의 분야에 맞는 전문가 시스템을 이용
3) 규칙기반 전문가 시스템의 필수 요소 가. 기반지식(Knowledge base)
- 문제 해결에 필요한 특정 분야에 관한 지식
- 규칙기반 전문가 시스템에서는 지식을 규칙 집합으로 표현 - 각각의 규칙은 관계, 추천, 휴리스틱을 명시
- IT-THEN 구조
나. 데이터베이스(Database)
- 기반지식이 저장된 규칙의 조건(IF)과 비교할 때 사용하는 사실(fact)들의 집합 다. 추론엔진(Inference engine)
- 전문가 시스템이 해를 구할 수 있도록 추론 역할을 담당하는 부분 - 기반 지식에서 주어진 규칙들을 데이터베이스에 있는 사실과 연결
4) 전문가 시스템의 특성
- 전문화된 분야에서 전문가 수준으로 동작하도록 설계
- 전문가 시스템에서 중요하게 보는 주요 특성은 고품질의 성능 - 시스템의 속도보다 결과에 초점
- 전문가를 기준으로 일반인보다 문제를 명확히 이해하고 실제 경험을 사용하여 해를 빨리 구할 수 있음
- 전문가 시스템은 휴리스틱을 적용하여 해의 탐색을 줄임
5) 전문가 시스템의 장점 - 자연스러운 지식 표현
→ IF-THEN 구조를 통하여 지식을 자연스럽게 표현 - 통일된 구조
→ 생성된 규칙은 IF-THEN규칙을 지님 → 각각의 규칙은 독립적인 지식
→ 문법이 체계적이며 규칙을 쉽게 이해할 수 있음 - 지식과 과정의 분리
→ 기반지식과 추론 엔진을 효율적으로 분리하여 같은 전문가 시스템 틀로 서로 다른 응용 시스템을 개발할 수 있음
- 불완전하고 불확실한 지식 다루기
→ 불완전하고 불확실한 지식을 표현하고 추론할 수 있음
2. 퍼지 전문가 시스템 1) 퍼지 전문가 시스템이란?
- 컴퓨터 시스템에 의해 사용되는 문제 해결의 한 형태
- 기존의 “예”, “아니오”로 구성 된 전문가 시스템에서 확장되어 퍼지 논리를 기 반으로 함
- 전문가의 능력은 애매한 정보의 처리, 추론 능력 - 자연언어 이용이 용이
- 퍼지 논리를 사용하는 퍼지 전문가 시스템은 “예”, “아니오”, “아마도”와 같이 다른 조합으로도 대답할 수 있음
2) 퍼지 근사 추론
- 불완전하거나 알려지지 않은 데이터를 추론 - 변환 규칙
→ 변형된 형태나 합성된 형태의 명제에 대한 의미를 그 성분이 되는 명제의 의 미를 통해 유도하여 가능성 분포로 나타내는 방법
- 추론 규칙 - 언어 근사
→ 추론의 결과가 미리 정의된 용어와 일치하지 않을 경우 가장 유사한 용어를 찾아내는 작업
3) 퍼지 전문가 시스템 구축
가. 문제를 명확히 하고 언어 변수를 정의 - 전문가 시스템을 구축하는 첫 단계
- 문제를 명확히 하는 것은 전문가 시스템을 구축하는데 중요 나. 문제의 입출력 변수와 그 범위를 결정
- 전문가 시스템을 구축하는 첫 단계
- 문제를 명확히 하는 것은 전문가 시스템을 구축하는데 중요 - 문제의 입출력 변수와 그 범위를 결정
다. 퍼지 집합을 결정
- 다양한 형태의 퍼지 집합
- 삼각형, 사다리꼴이 전문 지식을 나타내기에 적절함
- 퍼지 시스템의 응답을 원활히 하기 위해 인접한 퍼지 집합의 경우 서로 겹치게 함 라. 퍼지 규칙을 구성하고 도출
- 퍼지 규칙을 구하는 작업
- 전문가로부터 앞서 정의한 퍼지 언어 변수를 사용하여 문제를 어떻게 해결하는 지 알아야 함
- 필요 지식은 책, 데이터베이스의 데이터, 흐름도 등을 통해 다양한 출처에서 수 집할 수 있음
마. 퍼지 집합, 퍼지 규칙, 퍼지 추론을 수행하는 절차를 퍼지 시스템에 적용 - 퍼지 집합과 퍼지 규칙을 정의하고 이것들을 적용하여 전문가 시스템을 구축 - 프로그래밍 언어를 활용하여 직접 시스템을 구축하는 방법
- 퍼지 논리 개발 도구를 이용하는 방법
- 퍼지 논리 개발 도구는 시스템 개발의 편리성을 제공 바. 시스템을 평가하고 조정
- 퍼지 시스템이 최초로 제시한 요구 사항을 만족하는지 확인 - 모델의 입출력 변수 재검토
- 퍼지 집합을 재검토
- 인접 퍼지 집합들은 겹치게 하는 작업 - 규칙 재검토
- 규칙 실행 가중치 부여
평가하기
1. 다음 중 전문가 시스템 개발의 주요 구성원 중 ‘프로그래머’에 해당하는 내용은?
① 특정 분야나 주제에 대한 지식이 풍부함
② 지식을 컴퓨터가 이해할 수 있는 용어로 만듦
③ 각 요구사항을 충족시키는 책임을 가짐
④ 지식을 모아 컴퓨터 프로그램과 전문가 시스템을 결합 시키는 일을 함 - 정답 : ②번
해설 : 1번은 주제 전문가, 3번은 프로젝트 관리자, 4번은 지식 공학자의 역할 2. 다음 중 퍼지 전문가 시스템을 구축하는 과정에 대해 올바르지 않은 것은?
① 문제를 명확히 하고 언어 변수를 정의
② 어떤 퍼지 집합을 사용할지 결정
③ 퍼지 규칙을 구성하고 도출
④ 크리스프 기반의 지식 입력 - 정답 : ④번
해설 : 퍼지 전문가 시스템은 애매모호한 문제를 다루는 시스템으로 크리스프 기반의 지 식만을 입력으로 하면 퍼지 전문가 시스템이 필요하지 않음
학습정리
1. 퍼지 전문가 시스템 구축 - 전문가 시스템
→ 좁은 문제 영역에서 전문가 수준으로 동작할 수 있는 컴퓨터 프로그램 → 주제 전문가/ 지식 공학자 / 프로그래머 / 프로젝트 관리자 / 사용자로 구성 - 퍼지 전문가 시스템
→ 퍼지 논리를 기반으로 한 전문가 시스템 → 애매한 정보의 처리(추론 능력)
→ 문제를 명확히 하고 언어 변수를 정의하는 단계부터 시스템을 평가하고 조정하는 단계 를 가짐
다음 주 예고
“11. 신경망 개념과 응용” 에 대해 학습하겠습니다.
