14. Продукционные системы. Представление знаний.

Продукционная система – способ представления знаний в виде 3-х составляющих:

1. Неупорядоченная совокупность продукционных правил

2. Рабочей памяти

3. Механизма логического вывода

Рассмотрим структуру продукционного правила.

Rn=<N,Q,P,A-B,S>

N – имя продукции

Q – сфера применения продукции (стоматология, диагностика)

P – предусловие продукции или предикат, учитывающий условие приобретения продукции и ее достоверности

S – постусловие применения продукции, некоторое изменение базы знаний

Предикат – такая функция (логическая), которая принимает значение истина или ложь на некотором множестве объектов. По сути – предикат часто устанавливает отношение между объектами, предикат – некоторое высказывание, которое получает значение истина или ложь, если его применить к 1 или нескольким объектам. В зависимости от того, сколько объектов требуется для определения значения предиката они бывают 0-арные (0-местные), 1-арные, многоместные. 0-местный предикат – простое высказывание, например – вечереет. Оно или истинно или ложно. 1-арное – некто опоздал на пару – предикат – опоздал(объект), если объект – Леша, то ложь, если Лунева, то истина. Двуместный – является одногруппником(объект 1, объект 2), мы со здоровым – истина, для меня и Кирилова – ложь. Предикатами можно изложить много фраз естественного языка. В общем случае порядок следования объектов (термов) важен. Если двуместное, то отношение реализуемое предикатом не симметрично. В качестве объектов при рассмотрении предикатов могут использоваться константы, т.е. конкретные объекты из области определения выбранного терма, могут использоваться переменные, что означает неопределенный объект из области определения этого терма, могут использоваться функции, например выражение мальчик отправил письмо брату, отправил письмо(мальчик, брат(мальчик)). Функция, как помним, тоже задает некоторое отношение, в данном случае отношение родства. Отличие функций от предикатов в том, что предикат говорит находится ли указанное сочетание объектов в заданном отношении, т.е. реализует функцию принадлежности этого отношения. Предметная же функция, воспринимая некоторый объект или объекты, сопоставляет ему тот объект, который находится с ним в заданном отношении, иначе говоря осуществляет композицию отношения и некоторого входного элемента. К функции так же применяются некоторые ограничения, связанные с однозначностью.

Если элемент P принимает значение истина, активизируется ядро продукции. Если предикат P ложен, то ядро продукции не может быть использовано. Элемент S описывает постусловие продукции, они актуализируются только если ядро было выполнено. Постусловие описывает действия и процедуры, которые необходимо выполнить после реализации ядра, например произвести некоторые изменения в базе знаний или запустить некий механизм действия, например, если выполнилось некое правило, то на основе постусловия можно повысить достоверность одних правил и понизить для других. Набор продукции образует систему, в которой должны быть заданы специальные процедуры управления, например проверка предусловия, формирование тех продуктов, для которых предусловие выполнено, реализация ядра, выбор очередной доступной для выполнения продукции. Рассмотрим виды ядер продукции, их делят на 2 больших типа – детерминированные и недетерминированные.

В детерминированных ядрах при актуализации ядра, если выполнено предусловие, при выполнимости предпосылки A в обязательном случае выполняется заключение B. Такие правила имеют вид «если А, то В». И А и В могут иметь относительно сложную структуру, например А составлено в виде формулы, включающей в себя простые высказывания, предикаты, логические связки, В тоже может представлять из себя неединичное высказывание.

В недетерминированных ядрах заключение В может выполняться, а может и не выполняться при выполнении А. Это формулируют так – «если А, то возможно В».

В детерминированных ядрах заключение выполняется с необходимостью, в недетерминированных с возможностью. Возможность может определяться некоторыми оценками реализации ядра, например вероятность «если А, то с вероятностью р реализовать В». Оценка реализации может быть лингвистической, например «если А, то с большой долей уверенности В». В детерминированной продукции могут быть однозначными и альтернативными. Во втором случае в заключении ядра указываются альтернативные возможности выбора, которые оцениваются специальными весами выбора, определяющими например предпочтения, например выбор предпочтения одного из допустимых действий в некоторых ситуациях. Ситуация: пешеход на дороге, действия – плавно притормозить, резко, маневр вправо, влево. Особым типом является прогнозирующая продукция, в которой описываются последствия при реализации А, например «если А, то с вероятностью р можно ожидать В», результат не просто добавление факта, но и прилагаемая оценка вероятности.