Определение 1.8

Вывод на знаниях

Формальные логические модели

Традиционно в представлении знаний выделяют формальные логические мо­дели, основанные на классическом исчислении предикатов 1-го порядка, когда предметная область или задача описывается в виде набора аксиом. Реально исчисление предикатов 1-го порядка в промышленных экспертных системах практически не используется. Эта логическая модель применима в основ­ном в исследовательских "игрушечных" системах, т. к. предъявляет очень высокие требования и ограничения к предметной области. В промышлен­ных же экспертных системах используются различные ее модификации и расширения, изложение которых выходит за рамки этой книги. См. [Ада-менко, Кучуков, 2003].

Как уже сказано в разд. 1.2, наибольшее распространение получила продук­ционная модель представления знаний. При ее использовании база знаний состоит из набора правил, а программа, управляющая перебором правил, называется машиной вывода.

Машина вывода (интерпретатор правил) — это программа, имитирующая логический вывод эксперта, пользующегося данной продукционной базой знаний для интерпретации поступивших в систему данных.

Обычно она выполняет две функции:

- просмотр существующих данных (фактов) из рабочей памяти (базы дан­ных) и правил из базы знаний и добавление (по мере возможности) в ра­бочую память новых фактов;

- определение порядка просмотра и применения правил. Этот механизм управляет процессом консультации, сохраняя для пользователя инфор­мацию о полученных заключениях, и запрашивает у него информацию, когда для срабатывания очередного правила в рабочей памяти оказывает­ся недостаточно данных [Осуга, Саэки, 1990].

В подавляющем большинстве систем, основанных на знаниях, механизм вывода представляет собой небольшую по объему программу и включает двакомпонента — один реализует собственно вывод, другой управляет этим процессом.

Действие компонента вывода основано на применении правила, называемого modus ponens: "Если известно, что истинно утверждение А, и существует правило вида "ЕСЛИ А, ТО В", тогда утверждение В также истинно".

Таким образом, правила срабатывают, когда находятся факты, удовлетво­ряющие их левой части: если истинна посылка, то должно быть истинно и заключение.

Компонент вывода должен функционировать даже при недостатке инфор­мации. Полученное решение может и не быть точным, однако система не должна останавливаться из-за того, что отсутствует какая-либо часть вход­ной информации.

Управляющий компонент определяет порядок применения правил и выполняет четыре функции:

1. Сопоставление— образец правила сопоставляется с имеющимися фактами.

2. Выбор — если в конкретной ситуации могут быть применены сразу несколько правил, то из них выбирается одно, наиболее подходящее по заданному критерию (разрешение конфликта).

3. Срабатывание — если образец правила при сопоставлении совпал с какими-либо фактами из рабочей памяти, то правило срабатывает.

4. Действие — рабочая память подвергается изменению путем добавления в нее заключения сработавшего правила. Если в правой части правила содержится указание на какое-либо действие, то оно выполняется (как, например, в системах обеспечения безопасности информации).

Интерпретатор продукций работает циклически. В каждом цикле он про­сматривает все правила, чтобы выявить те, посылки которых совпадают с известными на данный момент фактами из рабочей памяти. После выбора правило срабатывает, его заключение заносится в рабочую память, и затем цикл повторяется сначала.

В одном цикле может сработать только одно правило. Если несколько пра­вил успешно сопоставлены с фактами, то интерпретатор производит выбор по определенному критерию единственного правила, которое срабатывает в данном цикле. Цикл работы интерпретатора схематически представлен на рис. 1.5.

Информация из рабочей памяти последовательно сопоставляется с посыл­ками правил для выявления успешного сопоставления. Совокупность ото­бранных правил составляет так называемое конфликтное множество. Для разрешения конфликта интерпретатор имеет критерий, с помощью которого он выбирает единственное правило, после чего оно срабатывает. Это выра­жается в занесении фактов, образующих заключение правила, в рабочую

Рис. 1.5. Цикл работы интерпретатора

память или в изменении критерия выбора конфликтующих правил. Если же в заключение правила входит название какого-нибудь действия, то оно вы­полняется.

Работа машины вывода зависит только от состояния рабочей памяти и от состава базы знаний. На практике обычно учитывается история работы, т. е. поведение механизма вывода в предшествующих циклах. Информация о поведении механизма вывода запоминается в памяти состояний (рис. 1.6). Обычно память состояний содержит протокол системы.

Дата добавления: 2014-01-07