Правила. Организация логического вывода в экспертных системах

Организация логического вывода в экспертных системах

Организация принятия решений в экспертных системах

Продолжим процесс описания представления знаний в системах ИИ.

Блок логического вывода в архитектуре экспертной системы (см. рис. 1.1) предполагает наличие механизма принятия решения или использования правил для получения решений. Механизм применения правил – это управляющая структура, реализующая стратегии принятия решений. Порядок интерпретации фактов из рабочей области в правилах определяется последовательностью цепочек логического вывода. На практике используются два вида цепочек логических рассуждений или их комбинация:

1) прямое доказательство или прямая цепочка логического вывода,

например:

если $(А), то $(В);

если $(В), то $(С);...; и так далее до получения К,

где К – цель (решение);

2) обратная цепочка логического вывода или доказательство от противного, например, требуется подтвердить факт D:

если $(D), то $(С);

если $(С), то $(В);

если $(В), то$(А).

Принципиальным отличием двух вариантов цепочек логического вывода является форма приложения правил и использования фактов предметной области.

В прямой цепочке логических рассуждений предполагается существование факта A, если существует факт B; существование B, если существует C; C – если D и т.д.

В обратной цепочке логических рассуждений процесс доказательства по существующим фактам выполняется в обратном направлении. Факт C существует при наличии D, B – при C, A – при B.

При организации прямой и обратной цепочек логического вывода запись правила выполняется в каузальной форме, т.е. в виде «если − то». Использование правила определяется контекстом или стратегией.

Рассмотрим составляющие логического вывода подробнее.

В процессе обработки знаний были выделены такие единицы информации, как факты и отношения, которые фиксируются в моделях представления знаний: фреймах, семантических сетях, продукциях, исчислении предикатов первого порядка, а так же комбинациях этих моделей. Следующей составной частью представления знаний в ЭВМ являются правила, лежащие в основе реализации механизма организации логического вывода.

Как было указано выше, системы представления знаний, основанные на правилах, называются продукционными системами, а используемые в них эвристические правила – правилами продукций. Кроме этого, каждое правило, которое может быть реализовано в экспертной системе на основе всех представленных фактов, имеет свой коэффициент уверенности и характеризуется соответствующей мощностью и приоритетом.

Правила, реализованные в ЭС, могут определять новые типы отношений или новые классы отношений. Такие правила называются правилами-доказательствами. Условие каждого правила определяется шаблоном некоторой ситуации (образцом), при наличии которой правило выполняется (или не выполняется).

Механизм принятия решения на основе логического вывода в экспертных системах называется интерпретатором (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Механизм принятия решения

Данные, описывающие текущую проблемную информацию, и правила, хранящиеся в базе знаний, совмещаются в интерпретаторе. Затем на основе логического вывода и с учетом выбранной стратегии рассуждений осуществляется принятие решения. Организация вывода или принятия решения выполняется в четыре этапа: выборка, сопоставление, разрешение конфликтов и выполнение (рис. 4.2).

Выборка представляет собой процедуру формирования списка активных правил, соответствующих текущим проблемным данным, и осуществляется в два шага:

1) синтаксическая выборка, выполняемая пользователем, выполняет грубое определение правила по состоянию рабочей области памяти и переход к семантической выборке, то есть к конкретизации правил;

2) семантическая выборка, выполняемая системой.

Дальнейший процесс не зависит от пользователя.

Рис. 4.2. Механизм вывода

Семантическая выборка определяет соответствие выбранных правил, текущей цели или подцели для заданной предметной области. Результатом выборки является совокупность активных правил из базы знаний.

Отобранные правила переходят на стадию сопоставления, заключающийся в выполнении означивания выбранных правил текущими данными. Результатом сопоставления является список конфликтующих правил, означенных данными и готовых к выполнению (список правил со значениями слотов, наиболее точно характеризующих ситуацию или агенду).

Процедура разрешения конфликтов заключается в означивании правил на основе слотов агенды текущими рабочими данными из проблемной области. Результатом разрешения конфликтов является правило, выполнение которого обеспечивает изменение рабочей области памяти (см. рис. 4.2).

Выполнение – заключительный этап интерпретации, который в зависимости от принятой стратегии, используемого метода или цепочки логического вывода предполагает реализацию правила или модуля (заданной последовательности правил) при сопоставлении с образцом. Результатом этапа является изменение состояния рабочей области памяти или выполнение операций ввода-вывода (см. рис. 4.1).

Дата добавления: 2014-12-29