Знания. База знаний

Представление знаний о внешнем мире в интеллектуальных системах

В рамках направления «представление знаний» решаются задачи, связанные с формализацией представлением знаний в памяти ИС. Для этого разрабатываются специальные модели представления знаний и языки для описания знаний, выделяются различные типы знаний. Основными вопросами при представлении знаний являются определение состава знаний, т. е. определение того «что представлять» и «как представлять» знания.

При представлении знаний решаются следующее задачи:

- определение состава представляемых знаний;

- организация знаний;

- определение проблемной среды;

- разработка архитектуры ИС;

- определение потребностей и целей пользователей;

- выбор языка общения.

Для функционирования ИС требуются следующие знания:

- знания о процессе решения задачи;

- знания о языке общения и способах организации диалога, используемые лингвинистическим процессором;

- знания о способах представления модификации знаний, используемые компонентом приобретения знаний;

- поддерживающие структурные и управляющие знания, используемые объяснительным компонентом;

- знания о методах взаимодействия с внешним окружением;

- знания о модели внешнего мира.

Состав знаний зависит от требований пользователя и проявляется в следующем:

- какие задачи и с какими данными хочет решать пользователь;

- каковы предпочтительные способы и методы решения;

- при каких ограничениях на количество результатов и способы их получения должна быть решена задача;

- каковы требования к языку общения и организации диалога;

- какова степень конкретности знаний о пробдемной области,доступная пользователю;

- каковы цели пользователей.

Интеллектуальная деятельность человека связана с поиском решений (действий, закономерностей), в новых, нестандартных ситуациях. Любая интеллектуальная деятельность опирается на знания о предметной области, в которой ставятся и решаются задачи.

Данные – это факты, сведения и идеи, представленные в формализованном виде, позволяющем передавать или обрабатывать их Ред.: Под термином "знания" подразумевается не только та информация, которая поступает в мозг через органы чувств. Такого типа знания чрезвычайно важны, но недостаточны для интеллектуальной деятельности. Дело в том, что объекты окружающей нас среды обладают свойством не только воздействовать на органы чувств, но и находиться друг с другом в определенных отношениях. Ясно, что для того, чтобы осуществлять в окружающей среде интеллектуальную деятельность (или хотя бы просто существовать), необходимо иметь в системе знаний модель этого мира. В этой информационной модели окружающей среды реальные объекты, их свойства и отношения между ними не только отображаются и запоминаются, но и могут мысленно "целенаправленно преобразовываться". При этом существенно то, что формирование модели внешней среды происходит "в процессе обучения на опыте и адаптации к разнообразным обстоятельствам".

Японский словарь - "знания" – результат, полученный познанием; система суждений, основанная на объективной закономерности.

Русский словарь - "знания" – проверенный практикой результат познания действительности, верное её отражение в мышлении человека.

Другие определения:

. Знания – это совокупность сведений, образующих целостное представление, соответствующее определенному уровню осведомленности о некотором вопросе, предмете, проблеме, явлении. Знания описывают основные закономерности предметной области, позволяющие человеку решать конкретные производственные, научные и другие задачи. Знания являются основным понятием в ИС. Можно выделить еще ряд определений:

1. Знания – это результат, полученный познанием окружающего мира и его объектов.

2. Знания – это система суждений с принципиальной и единой организацией, основанная на объективной закономерности.

3. Знания – это формализованная информация, на которую ссылаются или которую используют в процессе логического вывода.

4. Под знанием понимается совокупность фактов и правил манипулирования фактами.

В общеупотребительном смысле знания – это, с одной стороны, сведения, осведомленность в какой в какой-либо области, с другой стороны – проверенный практикой результат познания действительности, ее «правильное» отражение в сознании человека В соответствии с концепцией баз знаний под термином знания в ИИ понимают совокупность специализированных (ориентированных на решение многих задач из ограниченной предметной области) фактов, правил их обработки, условий применения правил к конкретным фактам, методов получения новых фактов и способов организации процесса логического вывода.

Проблема выделения знаний, прежде всего, относится к областям преобладания эмпирического знания, где накопление фактов опережает развитие теории. Знания важны там, где определения размыты, понятия меняются, ситуация зависит от множества контекстов, где велика неопределенность и нечеткость информации (контекст – относительно законченная в смысловом отношении часть текста высказывания). Таким образом, знания – это специальная форма представления смысловой информации, позволяющая хранить, воспроизводить и понимать эту информацию.

Знания обычно представляют в форме фактов, характерных для окружающего мира, и правил манипулирования фактами. Причем под фактом понимают элементарное высказывание с некоторой оценкой. Любую осмысленную часть факта считают данными, т.е. факты – это совокупности данных.

Данные сами по себе не несут смысловой нагрузки. Например, число 16.40 не имеет в себе смысла до тех пор, пока мы не узнаем, что это время отправления поезда или цена товара, т.е. данные нуждаются в интерпретации. В отличие от данных знания несут в себе определенную смысловую нагрузку, представляя собой нечто большее, чем просто последовательность символов. Этот смысл позволяет путем символьной обработки получать новую информацию.

Отличия знаний от данных:

Единицей обрабатываемой информации является факт, а не запись данных.

1. Знания обладают внутренней интерпретируемостью - понимание смысла, семантики информационных единиц обеспечивается внутри модели, а не только в сознании исследователя. Данные в ЭВМ могут интерпретироваться только соответствующей программой. Знания отличаются тем, что в них присутствует возможность содержательной интерпретации. Каждая информационная единица должна иметь уникальное имя, по которому ИС находит ее, а также отвечает на запросы, в которых это имя упомянуто.

2. Знания обладают активностью - появление новых фактов в системе приводит к инициации процедур, обрабатывающих уже известные системе факты, т.е. данные управляют программой.

3. Знания обладают структурированностью. Информационные единицы должны обладать гибкой структурой. Разнообразные формы хранения данных не обеспечивают возможности компактного описания всех связей между различными типами данных. При переходе к знаниям между отдельными единицами знаний можно установить такие отношения как «элемент-множество», «тип-подтип», «ситуация-подситуация», «часть-целое», отражающие характер их взаимосвязей. Каждая информационная единица может быть включена в состав другой, и из каждой информационной единицы можно выделить некоторые составляющие ее информационные единицы.

4. Знания обладают связностью. Наличие ситуативных связей, которые определяют ситуативную совместимость отдельных событий или фактов, хранимых или вводимых в память. В информационной базе между информационными единицами должна быть предусмотрена возможность установления связей различного типа. Прежде всего, эти связи могут характеризовать отношения между информационными единицами. Семантика отношений может носить декларативный или процедурный характер. Например, две или более информационные единицы могут быть связаны отношением «одновременно», две информационные единицы – отношением «причина-следствие». Эти отношения характеризуют декларативные знания. Если между информационными единицами установлено отношение «аргумент-функция», то оно характеризует процедурное знание. Различают отношения структуризации, функциональные отношения, казуальные отношения и семантические. С помощью первых задаются иерархии информационных единиц, вторые несут процедурную информацию, третьи задают причинно-следственные связи, четвертые соответствуют всем остальным отношениям.

5. Знания обладают семантической метрикой – отношение близости понятий, с ассоциативной связи между ними. Ее наличие позволяет выделять информацию, относящуюся к типовым ситуациям, например, «выход из строя элементов системы».

6. Знания обладают конвертируемостью представления – свойство изменять форму представления, уровень детализации и степень неопределенности информации о предметной области силы в процессе перехода к очередному этапу решения интеллектуальной задачи. Это свойство, в отличие от предыдущих, отражает динамичность знаний и связано с обучением системы.

Формально под фактом подразумевается запись:

F = «N, V,C, L, M»

N – имя или идентификатор факта;

V – значение факта, определяемое по численной шкале с метрикой, логической, нечеткой или лингвинистических шкалах;

C – степень уверенности в истинности значения;

L – множество связей факта с другими знаниями;

M – множество допустимых функций преобразований, операций, способов вычисления значений факта, имеющих смысл в рассматриваемой предметной области.

Другими словами, факт – это запись данных, наделенная семантикой.

Наиболее важные свойства, которые отличают знания от данных:

1 – высокая структурированность;

2 – внутренняя интерпретируемость (истолкование, объяснение) знаний и их связей;

3 – семантическая (смысловая) компактность – кластеризованность;

4 – взаимозависимость и взаимоактивность.

Для того чтобы данные превратились в знания, они должны быть определенным образом структурированы. Знание с этих позиций - некоторая организационная форма мышления, отражающая существенные свойства, связи и отношения предметов и явлений. Полезные знания – это данные, организованные в понятия.

Знания представляют собой иерархические структуры. Общие знания, касающиеся целых подобластей данной предметной области, включают в себя более узкие, касающиеся каких-то отдельных признаков или специальных вопросов из предметной области.

Между элементами и объектами знаний существуют функциональные и казуальные (причинностные) отношения. Функциональные отношения несут процедурную информацию, позволяющую определять или вычислять одни объекты через другие. Казуальные отношения задают причинно-следственные связи.

Семантика (смысловое значение, содержание) отношений между объектами может носить декларативный (данные) или процедурный (программы) характер

Перечисленные особенности информационных единиц определяю ту грань, за которой данные превращаются в знания, а базы данных перерастает в базы знаний. Совокупность средств, обеспечивающих работу с знаниями, образует систему управления базой знаний.

Классификация знаний.

Знания делятся на формализованные и неформализованные. Формализованные знания выражаются в виде законов, формул, алгоритмов, моделей и т.п. Такие знания описываются в книгах и руководствах и отражают точные и универсальные знания в виде строгих суждений.

Неформализованные знания (вербальные - словесные) субъективны и приблизительны. Они являются результатом обобщения многолетнего опыта работы и интуиции специалиста и представляют собой некоторое множество эмпирических приемов и правил логического вывода. Это - ключевые понятия для ИИ.

Дата добавления: 2014-01-11