ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΑΠΘ Εργαστήριο Πληροφορικής στη Γεωργία ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι

Transcript

1 ΓΕΩΠΟΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΑΠΘ Εργαστήριο Πληροφορικής στη Γεωργία ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ Ι

2 Συστήματα Υποστήριξης Αποφάσεων Τα Συστήματα Υποστήριξης Αποφάσεων (Σ.Υ.Α. - Decision Support Systems, D.S.S.) ορίζονται ως συστήματα ηλεκτρονικών υπολογιστών που περιλαμβάνουν βάσεις μοντέλων και δεδομένων και χρησιμοποιούνται στην λήψη αποφάσεων. Αποτελούν «εργαλεία» που βοηθούν τους επιχειρηματίες γεωργούς και κάθε ένα που λαμβάνει αποφάσεις, στην διαδικασία λήψης αποφάσεων και στην επιλογή της καλύτερης

3 Δομή των Συστημάτων Υποστήριξης Αποφάσεων Ένα τυπικό Σύστημα Υποστήριξης Αποφάσεων, σύμφωνα με τους Sprague and Carlson και Manos and Voros, αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία: Τη Βάση Δεδομένων (Data Base) και το Σύστημα Διαχείρισής της (Data Base Management System, DBMS) Τη Βάση Μοντέλων (Model Base) και το Σύστημα Διαχείρισής της (Model Base Management System, MBMS) Το Σύστημα Επικοινωνίας (Dialog Generation and Management System, DGMS)

4 Βάση Δεδομένων Η Βάση Δεδομένων περιέχει όλα τα δεδομένα που απαιτούνται για τη λειτουργία του Σ.Υ.Α. Το σύνολο του λογισμικού που χρησιμοποιείται για τη συστηματική διαχείριση αυτών (αποθήκευση, ενημέρωση, ανάκτηση, συντήρηση) αποτελεί το Σύστημα Διαχείρισης Βάσης Δεδομένων (Σ.Δ.Β.Δ.).

5 Βάση Μοντέλων Η Βάση Μοντέλων περιέχει όλες τις μεθόδους, τεχνικές και μοντέλα τα οποία χρησιμοποιούνται για την επεξεργασία των στοιχείων της Βάσης Δεδομένων, για την ανάλυση προβλημάτων και την εξαγωγή τελικών αποτελεσμάτων. Η μετατροπή των δεδομένων σε πληροφορίες - αποτελέσματα με τα οποία παρέχεται η υποστήριξη στον χρήστη/ αποφασίζοντα γίνεται μέσω του Συστήματος Διαχείρισης Βάσης Μοντέλων (Σ.Δ.Β.Μ.).

6 Σύστημα Επικοινωνίας Το Σύστημα Επικοινωνίας είναι υπεύθυνο για την επικοινωνία του χρήστη/ αποφασίζοντα με το Σ.Υ.Α., για την εισαγωγή των δεδομένων σε αυτό καθώς και την παρουσίαση των αποτελεσμάτων. Διαγραμματικά ένα τυπικό Σ.Υ.Α. παρουσιάζεται παρακάτω όπως αυτό αναπτύχθηκε από τους Manos and Voros, για την οργάνωση πτηνοτροφικών εκμεταλλεύσεων.

7 Τυπικό Σ.Υ.Α.

8 Διαδικασία Λήψης Αποφάσεων του Γεωργικού Τομέα και Συμβολή των Συστημάτων Υποστήριξης Αποφάσεων Ο γεωργικός τομέας, υπό την πίεση τόσο των συνθηκών του ελεύθερου ανταγωνισμού όσο και των περιορισμένων συντελεστών παραγωγής, καλείται να αυξήσει την ανταγωνιστικότητα των προϊόντων του και ταυτόχρονα να αξιοποιήσει όσο το δυνατό καλύτερα τους διαθέσιμους συντελεστές παραγωγής. Στα πλαίσια αυτής της διεθνοποίησης των συναλλαγών και του εμπορίου, η λήψη γεωργικών αποφάσεων (farm decision making) τόσο σε επίπεδο εκμετάλλευσης όσο και σε επίπεδο περιοχής, εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από πληθώρα πληροφοριών και δεδομένων (όπως ερευνητικά αποτελέσματα, πληροφορίες για τη δομή της αγοράς κ.α.). Η απόκτηση συνεπώς πληροφοριών - δεδομένων στη γεωργία είναι στενά συνδεδεμένη με τη λήψη κάποιων αποφάσεων, καθώς αποτελούν απαραίτητα εργαλεία για να φτάσουμε σε ένα αποτέλεσμα.

9 Διαδικασία λήψης αποφάσεων Η διαδικασία λήψης αποφάσεων περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια: 1. Εντοπισμός και καθορισμός του προβλήματος 2. Καθορισμός εναλλακτικών λύσεων 3. Καθορισμός των κριτηρίων αξιολόγησης των εναλλακτικών λύσεων 4. Αξιολόγηση των εναλλακτικών λύσεων 5. Επιλογή της εναλλακτικής λύσης

10 Χαρακτηριστικά Σ.Υ.Α. Tα Σ.Υ.Α. έχουν αναδειχθεί ως ένα σημαντικό εργαλείο στην διαδικασία λήψης αποφάσεων που αφορούν κακώς δομημένα και πολύπλοκα προβλήματα του γεωργικού τομέα. Η συμβολή τους οφείλεται κυρίως στα βασικά τους χαρακτηριστικά: Παρέχουν την δυνατότητα γρήγορης επεξεργασίας μεγάλου όγκου δεδομένων, διευκολύνοντας έτσι τη διαδικασία λήψης αποφάσεων. Παρέχουν την απαραίτητη υποστήριξη στους παραγωγούς συνδυάζοντας την κρίση αυτών, χωρίς να τους αντικαθιστούν. Υποστηρίζουν όλη τη διαδικασία λήψης της απόφασης, από το στάδιο του σχεδιασμού, στο στάδιο της επιλογής και τελικά στο στάδιο υλοποίησης, δίνοντας τη δυνατότητα στους παραγωγούς να ελέγχουν την διαδικασία ανάλυσης του προβλήματος.

11 Μειονεκτήματα Σ.Υ.Α. Παρά την υποστήριξη που προσφέρουν στη διαδικασία λήψης γεωργικών αποφάσεων, τα Σ.Υ.Α. παρουσιάζουν ορισμένα μειονεκτήματα τα οποία περιορίζουν τη χρήση τους: Η λειτουργία τους διέπεται από ορισμένες υποθέσεις. Στην περίπτωση που ο παραγωγός δεν είναι εξοικειωμένος με τις βασικές αρχές λειτουργίας τους, τότε η χρήση τους μπορεί να οδηγήσει σε λανθασμένα συμπεράσματα και εκτιμήσεις. Παρέχουν τα αποτελέσματα των αναλύσεων που διεξάγουν στους παραγωγούς, εναποθέτοντας σε αυτούς την ερμηνεία και την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων αυτών. Η πιθανότητα έλλειψης κατάλληλου θεωρητικού υπόβαθρου έχει ως άμεση συνέπεια την παρερμήνευση των αποτελεσμάτων.

12 ΕΜΠΕΙΡΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Μια νέα προσέγγιση στην διαδικασία λήψης αποφάσεων αποτελούν τα Έμπειρα Συστήματα (Ε.Σ. - Expert Systems). Από τον συνδυασμό ενός Ε.Σ. και ενός Σ.Υ.Α. προκύπτει ένα Ευφυές Σ.Υ.Α. ή Σ.Υ.Α. Βασισμένο στη Γνώση (Knowledge based Decision Support System). Τα Ευφυή Σ.Υ.Α. μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να συνοψίσουν τις τρέχουσες πληροφορίες και να τις παρουσιάσουν στους χρήστες αποφασίζοντες ως μοντέλα και κανόνες, παρέχοντας έτσι υποστήριξη στους Γεωπόνους Γεωργικών Εφαρμογών, τους γεωργούς και τους συμβούλους αυτών. Τα Ευφυή Σ.Υ.Α. αναγνωρίζουν προβληματικές περιοχές και βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα των γεωργικών εκμεταλλεύσεων με την υποστήριξη που παρέχουν κατά τη διαδικασία λήψης γεωργικών αποφάσεων.

13 ΕΜΠΕΙΡΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ Τα έμπειρα συστήματα ή συστήματα εμπειρογνωμόνων (expert systems), είναι ειδικά προγράμματα ηλεκτρονικών υπολογιστών που αποτελούν την τελευταία λέξη της τεχνικής σε software. Αυτά έχουν ως σκοπό την όσο το δυνατό μεγαλύτερη και καλύτερη εκμετάλλευση των δυνατοτήτων του ηλεκτρονικού υπολογιστή. Τα έμπειρα συστήματα έχουν αποθηκευμένη την ανθρώπινη εμπειρία σε ειδικά θέματα (π.χ. διάγνωση ασθενειών) και καθιστούν τον υπολογιστή ικανό να διαθέτει νοημοσύνη, τεχνητή βέβαια (artificial intelligence) και να ενεργεί ως ένα είδος ειδικού συμβούλου. Αυτά διαθέτουν ένα λογικό σύστημα που χρησιμοποιώντας την αποθηκευμένη εμπειρία στη μνήμη του υπολογιστή δίνουν λύσεις σε κάποιο ιδιαίτερο πρόβλημα.

14 Έμπειρα Συστήματα στη Γεωργία Στη γεωργία τα έμπειρα συστήματα μπορούν να βοηθήσουν στην διάγνωση και καταπολέμηση των ασθενειών των φυτών ή των ζώων, στην ταξινόμηση των εδαφών, στην επιλογή του κατάλληλου μηχανικού εξοπλισμού ή ζωικού κεφαλαίου, στην επιλογή σχεδίου παραγωγής των εκμεταλλεύσεων, στην άσκηση πολιτικής τιμών, κλπ. Για την ανάπτυξη ενός expert system χρειάζεται να εργαστούν από κοινού προγραμματιστές, αναλυτές και ομάδα επιστημόνων ειδικών με το θέμα του συστήματος. Η εμπειρία των ειδικών υλοποιείται από τους αναλυτές και τους προγραμματιστές. Γλώσσα προγραμματισμού για την κατασκευή ενός expert system μπορεί να είναι οποιαδήποτε γλώσσα από τις γνωστές γλώσσες προγραμματισμού.

15 Δομή των Έμπειρων Συστημάτων Σε ένα Έμπειρο Σύστημα (Ε.Σ.) διακρίνουμε τα ακόλουθα πέντε τμήματα: Την Βάση Γνώσης (Knowledge base) Την Επαγωγική Μηχανή (Inference engine) Το Τμήμα Σύλληψης και Εσωτερικής Αναπαράστασης της Γνώσης (Knowledge acquisition and Knowledge representation) Το Τμήμα Επεξήγησης (elucidation part) Τον Ενδιάμεσο Μηχανισμό Χρήστη - Συστήματος (User interface)

16 Βάση Γνώσης Η Βάση Γνώσης αφορά το χώρο ενός συγκεκριμένου προβλήματος και μέσα σε αυτήν αναπαριστάται η γνώση και η λογική που ακολουθεί ένας ειδικός για να οδηγηθεί σε ένα συμπέρασμα.

17 Επαγωγική Μηχανή Η Επαγωγική Μηχανή αποτελεί το τμήμα του Ε.Σ. που αναλαμβάνει τη διαδικασία της έρευνας της Βάσης Γνώσης για την λήψη μιας απόφασης. Διαμέσου του μηχανισμού χρήστη - μηχανής υποβάλλει τις ερωτήσεις στον χρήστη, λαμβάνει τις απαντήσεις και τις εφαρμόζει στη Βάση Γνώσης.

18 Τμήμα Σύλληψης και Εσωτερικής Αναπαράστασης της Γνώσης Το Τμήμα Σύλληψης και Εσωτερικής Αναπαράστασης της Γνώσης είναι υπεύθυνο για την εσωτερική αναπαράσταση της γνώσης μέσα στη Βάση Γνώσης. Οι κύριοι τρόποι αναπαράστασης της γνώσης είναι οι ακόλουθοι: Οι κανόνες (rules): η μέθοδος των κανόνων χρησιμοποιείται για την συσχέτιση των απλών γεγονότων με μία απόφαση. Η αρχή των κανόνων βασίζεται στη συσχέτιση μιας ή περισσότερων συνθηκών με ένα ή περισσότερα αποτελέσματα που ενεργοποιούνται ή θεωρούνται αληθή όταν όλες οι συνθήκες αληθεύουν. Τα σημασιολογικά δίκτυα (semantic networks): αποτελούνται από ένα σύνολο από γεγονότα που αντιστοιχούν στους κόμβους του δικτύου. Οι κόμβοι συνδέονται μεταξύ τους με συνδέσμους και αποτελούν έτσι ένα δίκτυο. Με τη σύνδεση των κόμβων ορίζεται και μια συσχέτιση μεταξύ αυτών. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνεται η ιεραρχική δόμηση των γεγονότων του προβλήματος. Τα πλαίσια (frames): ένα πλαίσιο περιέχει πληροφορίες που συνοδεύουν ένα αντικείμενο. Κάθε πληροφορία που συνοδεύει ένα αντικείμενο τοποθετείται σε μια υποδοχή (slot), η οποία περιέχει τιμές ή δείκτες προς άλλα πλαίσια ή κανόνες ή ακόμη και διαδικασίες, από όπου αντλούνται οι τιμές που αντιστοιχίζονται στην πληροφορία που σχετίζεται με το αντικείμενο.

19 Τμήμα Επεξήγησης Το Τμήμα Επεξήγησης είναι το τμήμα του Ε.Σ. το οποίο χρησιμοποιώντας τη γνώση, όπως αυτή εμπεριέχεται στη Βάση Γνώσης, δίνει στον χρήστη την απάντηση γιατί το σύστημα του απευθύνει μια συγκεκριμένη ερώτηση ή πως καταλήγει στην εξαγωγή συμπερασμάτων για ένα συγκεκριμένο πρόβλημα.

20 Ενδιάμεσος Μηχανισμός Χρήστη - Συστήματος Ο Ενδιάμεσος Μηχανισμός Χρήστη - Συστήματος αποτελεί το τμήμα του Ε.Σ. που είναι υπεύθυνο για τη διαδικασία επικοινωνίας μεταξύ του χρήστη και του συστήματος, για την παροχή των επεξηγήσεων του Ε.Σ. και τη γνωστοποίηση των αποτελεσμάτων στον χρήστη.

21 Εφαρμογές στη Γεωργία Στην γεωργία τα Ε.Σ. μπορούν να εφαρμοστούν στην διάγνωση και καταπολέμηση των ασθενειών των φυτών ή των ζώων, στην ταξινόμηση των εδαφών, στην επιλογή του κατάλληλου μηχανικού εξοπλισμού ή ζωικού κεφαλαίου, στην επιλογή σχεδίου παραγωγής των εκμεταλλεύσεων. Κατατάσσονται δε στις ακόλουθες κατηγορίες: Διαγνωστικά-Προγνωστικά (diagnostic-prognostic): υποστηρίζοντας τομείς όπως Φυτοπαθολογίας, Μικροβιολογίας, Γενετικής, Γεωργικής Μετεωρολογίας, Εδαφολογίας Επιχειρησιακά - Ελέγχου (business-control): ορισμένοι από τους τομείς υποστήριξης είναι οι Γεωργικές προειδοποιήσεις, η Αγροτική Οικονομία, τα Υπόγεια Ύδατα, τα Δίκτυα Αρδεύσεων. Συμβουλευτικά (advisory): υποστηρίζουν τομείς όπως η Αγροτική Οικονομία, η Γενετική, η Εντομολογία, η Προστασία των Δασών, η Βελτίωση των Καλλιεργειών Ταξινόμησης (shorting): τομείς υποστήριξης είναι η Εδαφολογία, η Συστηματική Βοτανική, η Εντομολογία, η Μικροβιολογία.