Моделі подання знань

Лекція 3.4.

Моделі подання знань звичайно ділять на логічні й евристичні, відносячи до останніх продукційні, мережні, фреймові. Ґрунтуючись на цих моделях й їхніх певних сполученнях створено й використають багато мов подання знань.

Більшість моделей реальних систем є гібридними. У методичних цілях найвідоміші моделі класифікують в рамках наведеної схеми.

Продукційна система включає: базу правил IF-THEN, які вказують, які виводи мають бути зроблені або не зроблені в різних ситуаціях, глобальну базу даних і інтерпретатор правил.

База правил - область пам'яті, що містить базу знань у формі послідовності правил виду:

і; Q; P; A ==> B; N.

Тут і – им'я продукції, за допомогою якого дана продукція виділяється з усієї множини продукцій. Як ім'я може виступати деяка лексема, що відбиває суть даної продукції (наприклад, "покупка книги" або "набір коду замка"), чи порядковий номер продукції у множині, що зберігається в пам'яті системи.

Елемент Q характеризує сферу проблемної області застосування продукції. Поділ знань на окремі сфери дозволяє заощаджувати час на пошук потрібних знань.

Основним елементом продукції є її ядро: A ==> B. Інтерпретація ядра продукції може бути різною й залежить від умови А, що є ліворуч і праворуч від знака секвенції ==>. Звичайно, ядро продукції має смисл: ЯКЩО A, ТО B. Складніші конструкції ядра допускають у правій частині альтернативний вибір, наприклад, ЯКЩО А, ТО B₁, ІНАКШЕ B₂. Секвенція може тлумачитись у звичайному логічному змісті як знак логічного наслідку В із істинного А (якщо А не є істинним виразом, то про В нічого сказати не можна). Можливі й інші інтерпретації ядра продукції, наприклад A описує деяку умову, необхідну, щоб зробити дію В.

Елемент Р є зовнішня умова застосовності ядра продукції. Звичайно Р є логічним виразом (як правило, предикат). Коли Р приймає значення "істина", ядро продукції активізується. Якщо Р ложно, то ядро продукції не може бути використано. Наприклад, якщо в продукції "НАЯВНІСТЬ ГРОШЕЙ; ЯКЩО ХОЧЕШ КУПИТИ РІЧ X, ТО ЗАПЛАТИ В КАСУ ЇЇ ВАРТІСТЬ І ВІДДАЙ ЧЕК ПРОДАВЦЕВІ" умова застосовності ядра продукції ложна, тобто, грошей нема, то не застосовне ядро продукції.

Елемент N описує постумови продукції, що вказують зміни в базі знань після виконання продукції. Вони актуалізуються лише, якщо реалізувалось ядро продукції. Наприклад, після деякої покупки в магазині необхідно зменшити кількість речей такого типу на одиницю.

Якщо в пам'яті системи зберігається деякий набір продукцій, то вони утворюють систему продукцій. У системі продукцій повинні бути задані спеціальні процедури керування продукціями, за допомогою яких відбувається їхня актуалізація і вибір для виконання тої чи іншої продукції із числа актуалізованих.

Глобальна база даних - область пам'яті, що містить факти (опис початкових, поточних даних і станів системи). Бази даних мають різну форму, але можуть бути описані як масив, що містить ім'я даних, атрибути й значення атрибутів.

Інтерпретатор реалізує вивід заключень, користуючись базою правил і даних. Механізм виводу включає пошук у базі знань, виконання операцій над знаннями й формування виводів; звичайно реалізується певне сполучення прямих (висхідних, керованих даними) і зворотних (спадних чи орієнтованих на ціль) виводів.

У прямих виводах здійснюється рух до цілі з послідовним застосуванням правил до даних: вибирається один з елементів даних, що є в базі даних, і якщо при зіставленні цей елемент узгоджується з посилкою деякого правила, то згідно правилу робиться відповідний висновок, і породжується в базу даних та/або виконується дія (зазначена в правилі) над вмістом бази даних. Такі виводи послідовно породжують нові факти, поки не буде досягнута поставлена ціль.

Зворотними є виводи, при яких процес виводу йде від цілі до початкових даних, поки підціль (гіпотеза) не співпаде із початковими даними: якщо ціль погодиться з висновком правила, то посилка приймається за підціль.

Подання знань правилами й виводи на них легко розуміються, оскільки близькі силогізмам, а одноманітність форми забезпечує легку модифікацію системи продукцій введенням і/або видаленням правил незалежно від змісту інших.

Ці властивості - достоїнство при постановці простих, однорідних за змістом задач (у формі переходів між станами) та спричинюють падіння ефективності рішення проблем у складі кількох різнорідних задач. Навіть для простої проблеми важко побудувати систему керування знаннями як єдиним цілим, тому весь процес керування повинен контролюватись людиною.

Широке застосування систем, заснованих на правилах, обумовлено наступним.

§ Модульна організація. Завдяки цьому спрощується подання знань і розширення системи методом інкрементної розробки.

§ Наявність засобів пояснення. Оскільки антецеденти точно вказують умови активізації правила, за допомогою правил легко створювати засоби пояснення. Засіб пояснення дозволяє стежити за порядком запуску правил, тому дає можливість відновити хід міркувань, які привели до певного виводу.

§ Наявність аналогії з процесом пізнання людини. Відповідно до результатів Ньюелла і Саймона правила є природний спосіб моделювання процесу рішення задач. При розробці бази знань спрощується процес формалізації знань експертів, застосовуючи просте подання правил IF-THEN.

Правила належать до типу продукцій, ідея яких започаткована у роботах 1940-х років.

Дата добавления: 2014-01-07