Стратегии как механизм управления

Классическая схема управления ЭС.

Управлением функционированием ЭС.

Лекция 7

До настоящего момента были рассмотрены методы поиска в ЭС. Встает вопрос: как ЭС осуществляет решение задачи, используя эти методы? Рассмотрим более подробно работу управляющей компоненты. В ЭС используются нетрадиционные методы управления. Это вызвано неформализованностью решаемых ЭС задач.

Неформализованную задачу можно характеризовать двумя величинами:

-средним числом модулей, готовых к исполнению в текущий момент;

-средней мощностью каждого модуля, готового к исполнению.

Степень неформализованности задачи прямо пропорциональна среднему числу модулей, готовых в текущий момент к исполнению, и обратно пропорциональна средней мощности.

Основное отличие управляющей компоненты ЭС от традиционных механизмов управления состоит в следующем:

-отдельные модули вызываются не по имени, а по описанию ситуации;

-способ взаимосвязи модулей формируется в процессе решения задачи, т.к. выбор очередного модуля зависит от текущей ситуации и не может быть сформирован заранее.

Управляющую компоненту ЭС часто называют интерпретатором. Общая схема функционирования управляющей компоненты ЭС представлена на рис. 13

Рис. 13 Общая схема функционирования управления компонентами ЭС

Задача интерпретатора состоит в том, чтобы на основании текущего состояния рабочей памяти определить, какой модуль и с какими данными будет работать. По окончании работы текущего модуля интерпретатор проверяет условия окончания задачи, и если они не удовлетворены, то выполняется очередной цикл. Модули хранятся в базе знаний ЭС. Они обычно реализуются в виде программ или правил. Каждый модуль снабжается образцом, т.е. описанием, указывающим при выполнении каких условий этот модуль может приступить к работе.

В общем случае работа интерпретатора в каждом цикле состоит в последовательном выполнении четырёх этапов: выборки, сопоставления, разрешения конфликтов, выполнения (действия) (рис.14).

Рис. 14. Цикл работы интерпретатора

На этапе выборки осуществляется определение подмножества элементов рабочей памяти и подмножества модулей базы знаний, которые могут быть использованы в текущем цикле. Иногда этап выборки делается один раз на несколько следующих друг за другом циклов.

При реализации этапа выборки используются два подхода: синтаксическая выборка и семантическая выборка. При первом подходе осуществляется грубый отбор знаний, основанный на формальных (синтаксических) знаниях, встроенных в систему разработчиком. Второй подход осуществляет отбор знаний на основе таких сведений, как: модель предметной области, разбиение задачи на подзадачи, текущие цели и т.п. Семантические знания вводятся в систему экспертом, например, в виде метаправил.

На этапе сопоставления определяется, какие активные модули (правила) и на каких активных данных готовы к работе. Модуль готов к работе, если среди активных данных есть данные, удовлетворяющие условиям этого модуля, указанным в его образце. Такие модули называются означенными. Результатом работы этапа сопоставления является набор означенных модулей. Набор означенных модулей часто называют конфликтным набором, подчеркивая этим тот факт, что к работе готовы все модули набора, но интерпретатор не знает еще, какой из них предпочесть. На практике, с целью повышения эффективности, все означивания не вырабатываются заново на каждом цикле.

На этапе разрешения конфликтов интерпретатор выбирает из конфликтного набора то означивание, которое будет выполняться в текущем цикле. На данном этапе интерпретатор оценивает означенные модули с точки зрения их полезности при достижении текущей цели. Подчеркивая этот факт, данный этап иногда называют этапом планирования.

На этапе выполнения осуществляется исполнение модулей (правил), выбранных этапом разрешения конфликтов. В ходе этого этапа осуществляется модификация рабочей памяти, выполняются операции ввода-вывода и изменяется память состояний интерпретатора.

С точки зрения теории работа интерпретатора зависит только от состояния рабочей памяти и от состава базы знаний. На практике обычно учитывается история работы интерпретатора, т.е. поведение интерпретатора в предшествующих циклах. Информация о поведении интерпретатора запоминается в так называемой памяти состояний интерпретатора.

Каждый из перечисленных и описанных выше этапов направляет свою работу с помощью стратегий, т.е. с помощью определенного набора эвристических правил. Возможности стратегий по управлению процессом функционирования зависят и от того, какие функции интерпретатора встроены в него жестко, а какие могут изменяться. Встраивание определенных функций в интерпретатор повышает эффективность его работы, но ограничивает степень воздействия на процесс функционирования. Как правило, в интерпретатор встраивают общую схему поиска решений (метод), а через стратегии управляют деталями поиска. Например, в ЭС MYСIN встроен поиск решения от цели, а стратегии выбора и разрешения конфликтов задаются разработчиком (экспертом).

Мы рассмотрели обобщенное описание управляющей компоненты. В настоящее время при реализации этой общей схемы используются две основные архитектуры. В одном подходе модулями являются относительно небольшие автономные фрагменты знаний, представленные в виде правил (MYСIN). Во втором подходе в качестве модулей используются большие сложные автономные фрагменты знаний, представленные в виде программ (HEARSAY - II).

Стратегии рассматривают с трех точек зрения:

-как средство разрешения конфликтов;

-как способ представления метазнания;

-как средство повышения эффективности метода, встроенного в интерпретатор.

Первая точка зрения важна в тех случаях, когда размер конфликтного множества достаточно велик. Выбор очень сильно влияет на "интеллектуальность" системы. Во многих системах знания, на основе которых осуществляется указанный выбор, не являются явными. В первом приближении стратегией можно назвать знания о том, какой модуль следует выбрать при наличии нескольких модулей.

Стратегии можно рассматривать как метазнания о том, как и когда использовать различные источники знаний объектного уровня. Метазнания могут выражать знания о разбиении задачи на подзадачи, знания о кооперации источников знания, знания о наличии различных стратегий поиска. Большое значение имеет явное задание метазнаний. Оно обеспечивает гибкое поведение системы.

Например, если в предметной области, содержащей зашумленные данные, на этапе выборки несколько стратегий с высокой степенью определенности указывают на полезность некоторого модуля, но при этом данный модуль отсеивается на этапе сопоставления, то есть серьезные основания для проверки правильности данных. Таким образом, система может быть настроена на работу с учетом степени "шума" в данных.

Наконец, стратегии традиционно рассматриваются как средство повышения эффективности некоторого общего метода. Таковы, например, стратегии, ограничивающие принцип резолюции.

В более общих терминах стратегии можно рассматривать как любые знания о том, как, когда и какие модули использовать, т.е. стратегии можно рассматривать не только как средство оптимизации некоторого метода, но и как средство для выбора метода.

Рассмотрим теперь подробней каждый из этапов работы интерпретатора.

Дата добавления: 2014-01-07