Реляционные модели представления знаний и соответствующие способы рассуждений.
Основная идея фреймового подхода к представлению знаний заключается в том, что все, что касается понятия или ситуации представляется во фрейме.
Механизм логического вывода во фреймовых системах основан на обмене значениями между одноименными слотами различных фреймов и выполнении присоединенных процедур «если-добавлено», «если-удалено» и «если-нужно».
Рис. 3.3. Иллюстрация механизма вывода во фреймовой модели
Запрос к ИС в виде сообщения поступает в старший по иерархии фрейм (на рис. 3.3 фрейм А). Если ответа на запрос нет ни в одном из слотов этого фрейма или их совокупности, соответствующие сообщения (запросы) передаются во все фреймы, где имеются слоты, имена которых содержатся в запросе или необходимы для поиска ответа на него (фреймы B и D). Если в них содержится искомый ответ, значение соответствующего слота передается в старший по иерархии фрейм (из фрейма D во фрейм А). Если для этого нужна дополнительная информация, предварительно передается сообщение (из фрейма B во фрейм C) и получается значение (из фрейма C во фрейм B). Значения, передаваемые в ответ на сообщения, либо непосредственно содержатся в соответствующих слотах фреймов, либо определяются как результат выполнения присоединенных процедур.
Семантическая сеть – это модель, основой для которой является формализация знаний в виде ориентированного графа с размеченными вершинами и дугами. Вершинам соответствуют объекты, понятия или ситуации, а дугам — отношения между ними.
Механизм логического вывода в сетевых системах основан на использовании двух ведущих принципов:
принципе наследования свойств;
принципе сопоставления по совпадению.
Принцип наследования свойств базируется на учете важнейших связей, отражаемых в семантической сети. К таким связям относятся:
связь «есть», «является»
связи «имеет часть», «является частью»
Последовательно переходя от одного узла сети к другому по направлению соответствующих связей, можно выявить (извлечь) новую информацию, характеризующую тот или иной узел.
Принцип сопоставления по совпадению основан на представлении вопроса к системе в виде фрагмента семантической сети с использованием тех же названий сущностей (узлов) и связей, что и в основной сети, и реализации процедуры «наложения» вопроса на сеть и поиска такого его положения, которое соответствует ответу на вопрос.
Для реализации семантических сетей в экспертных системах существуют специальные сетевые языки. Систематизация отношений конкретной семантической сети зависит от специфики знаний предметной области и является сложной задачей. В семантических сетях, так же как при фреймовом представлении знаний, декларативные и процедурные знания не разделены, следовательно, база знаний не отделена от механизма вывода. Процедура логического вывода обычно представляет совокупность процедур обработки сети. Семантические сети получили широкое применение в экспертных системах.
Рассмотренные модели представления знаний во многом близки между собой. По сути, они обладают одинаковыми возможностями описывать и представлять знания. Разница состоит лишь в том, насколько удобно и естественно представлять те или иные знания в виде логических формул, семантических сетей, фреймов или продукций.
Выбор конкретной модели определяется возможностью и удобством представления исследуемой проблемной области с учетом необходимости не только представления, но и использования знаний.
Однако чаще используются эвристические модели представления знаний, которые являются неформальными правилами рассуждения, вырабатываемых специалистом на основе опыта его деятельности.
При использовании моделей систем автоматизации, основанных на знаниях в виде конкретных фактов и эвристик, имеется возможность применения простого и точного механизма использования знаний.