Стратификация знаний

Объектно-структурный подход (ОСП)

В качестве базисной парадигмы структурного анализа знаний и формирования поля знаний p_z можно предложить обобщенный объектно-структурный подход (ОСП) [Гаврилова, 1995].

Основные постулаты этой парадигмы заимствованы из ООП и расширены:

1. Системность (взаимосвязь между понятиями).

2. Абстрагирование (выявление существенных характеристик понятия, которые отличают его от других).

3. Иерархия (ранжирование на упорядоченные системы абстракций).

4. Типизация (выделение классов понятий с частичным наследованием свойств в подклассах).

5. Модульность (разбиение задачи на подзадачи или "возможные миры").

6. Наглядность и простота нотации.

Использование пятого постулата ОСП в инженерии знаний позволяет стро­ить глобальные БЗ с возможностью выделить локальные задачи с помощью горизонтальных и вертикальных сечений (см. ниже) на отдельные модули пространства-описания предметной области.

Шестой постулат внесен в список последним, но не по значимости. В инженерии знаний формирование pz традиционно является критической точ­кой [Гаврилова, Червинская, Яшин, 1988; Гаврилова, Червинская, 1992], т. к. создаваемая неформальная модель предметной области должна быть предельно ясной и лаконичной. Традиционно языком инженерии знаний были диаграммы, таблицы и другие графические элементы, способствующие наглядности представлений. Именно поэтому предлагаемый подход к струк­турированию связан с возможной визуализацией процесса проектирования.

ОСП позволяет наглядно и компактно отобразить объекты и отношения предметной области на основе использования шести постулатов.

Объектно-структурный подход подразумевает интегрированное использова­ние сформулированных выше постулатов от первой до последней стадий разработки БЗ интеллектуальных и обучающих систем. На основе ОСП предлагается алгоритм объектно-структурного анализа (ОСА) предметной области, позволяющего оптимизировать и упорядочить достаточно размы­тые процедуры структурирования знаний.

Основы ОСА были предложены автором еще в работах [Гаврилова, 1989; Гаврилова, Красовская, 1990], и успешно применялись при разработке ЭС МИКРОЛЮШЕР [Гаврилова, Тишкин, Золотарев, 1989] и АВЭКС [Гаврилова, Минкова, Карапетян,1992].

ОСА подразумевает дезагрегацию ПО, как правило, на восемь страт или слоев (табл. 2.1 и 2.2).

Таблица 2.1. Стратификация знаний предметной области

Страта	Вид знаний страты	Уровни страты
s_2	ЗАЧЕМ-знания	Стратегический анализ: назначение и функции системы
s_2	КТО-знания	Организационный анализ: коллектив разработчиков системы
s 3	ЧТО-знания	Концептуальный анализ: основные концепты, понятийная структура
s_4	КАК-знания	Функциональный анализ: гипотезы и модели принятия решения
s_5	ГДЕ-знания	Пространственный анализ: окружение, оборудование, коммуникации
s_6	КОГДА-знания	Временной анализ: временные параметры и огра­ничения
s_7	ПОЧЕМУ-знания	Каузальный или причинно-следственный анализ: формирование подсистемы объяснений
s 8	СКОЛЬКО-знания	Экономический анализ: ресурсы, затраты, прибыль, окупаемость

Объектно-структурный анализ подразумевает разработку и использование матрицы ОСА (табл. 2.2), которая позволяет всю собранную информацию дезагрегировать последовательно по слоям-стратам (вертикальный анализ), а затем по уровням — от уровня проблемы до уровня подзадачи (горизон­тальный анализ). Или наоборот — сначала по уровням, а потом по стратам.

Таблица 2.2. Матрица объектно-структурного анализа

Уровни страты	Уровень области u1	Уровень проблемы u2	Уровень задачи u3	Уровень подзадачи u4	...	un
Стратегический анализ s1	Е11	Е12	Е13	Е14		Е1n
Организационный анализ s2	Е21
Концептуальный анализ s3	Е31
Функциональный анализ s4	Е41
Пространственный анализ s5	E51
Временной анализ s6	Е61
Каузальный анализ s7	Е71
Экономический анализ s8	Е81
……					Еij
sm	Еm1					Еmn

При необходимости число страт может быть увеличено. В свою очередь знания каждой страты подвергаются дальнейшему ОСА и декомпозируются на составляющие \\е_тn\\, где т — номер уровня, п — номер страты, а е_тп принадлежит множеству К всех концептов (понятий) предметной области.

Алгоритм ОСА (объектно-структурного анализа)

Алгоритм ОСА предназначен для детального практического структурирова­ния знаний предметной области (ПО). В основе ОСА заложен алгоритм за­полнения ОСА-матрицы Е_тп. Алгоритм содержит последовательность ана­литических процедур, позволяющих упростить и оптимизировать процесс структурирования. Алгоритм разделяется на две составляющие:

Ø А_I: Глобальный (вертикальный) анализ, включающий разбиение ПО на методологические страты (Что-знания, Как-знания и т. д.) на уровне всей ПО. В результате заполняется первый столбец матрицы.

Ø А_II: Анализ страт (горизонтальный), включающий построение многоуровневых структур по отдельным стратам. Число уровней п определяется особенностями стратифицированных знаний ПО и может существен­но отличаться для разных страт. С точки зрения методологии n<3 свидетельствует о слабой проработке ПО.

Первый уровень соответствует уровню всей ПО (предметной области). Второй — уровню проблемы, выделенной для решения. Третий — уровню кон­кретной решаемой задачи. Дальнейшие соответствуют подзадачам, если имеет смысл их выделять.

При этом возможно как последовательное применение восходящей (bottom-up) и нисходящей концепции (top-down), так и их одновременное приме­нение.

Дата добавления: 2014-01-07