4.3.4. Продукционные правила

Наиболее частый способ представления знаний в ЭС на сегодняшний день. Продукционные правила описывают знания в форме

ЕСЛИ <перечень условий>, ТО <перечень действий>.

Пример:

ЕСЛИ <объект движется по шоссе>, ТО <объект - автомобиль>;

ЕСЛИ <объект движется по полю>, ТО <объект - трактор>.

В состав продукционной системы входят:

а) база правил;

б) глобальная база данных:

в) интерпретатор правил.

База правил – это область памяти, содержащая базу знаний, т.е. совокупность знаний, представленных в форме правил вида «ЕСЛИ» - «ТО».

Глобальная база данных – это область памяти, содержащая (в виде символов) фактические данные (факты), которые описывают вводимые данные и состояние системы.

Интерпретатор представляет собой механизм вывода и формирует заключения, используя базу правил и базу данных (рисунок 4.7).

Рисунок 4.7.

В ходе работы с правилами интерпретатор производит просмотр левых частей правил и сравнение их с символами из базы данных. В случае их совпадения выполняется действие, содержащееся в правой части правила. Затем просмотр продолжается со следующего правила или сначала.

Важное место в продукционных моделях занимает стратегия вывода, т.е. перехода от одного правила к другому. Различают прямой и обратный выводы.

При прямом выводе отправной точкой служат представленные данные (левые части правил). Продвижение к цели осуществляется последовательным применением правил к данным (фактам). Например:

«ЕСЛИ двигатель перегрелся, ТО мотор заглохнет»

«ЕСЛИ мотор заглохнет, ТО это приведет к опозданию».

В данном примере имеет место ситуация (перегрев двигателя), требуется предсказать ее последствия. Таким образом, прежде всего зафиксировано возникновение определенного состояния (перегрев двигателя), а затем в работу включаются относящиеся к нему правила. Зачастую такие выводы называются выводами, управляемыми данными или восходящими выводами.

При обратном выводе отправным моментом является заключение, которому в конечном итоге ставится в соответствие множество фактов, делающих его правомочным. Например:

«ЕСЛИ двигатель заглох, ТО он перегрелся»

«ЕСЛИ двигатель перегрелся, ТО неисправна система охлаждения»

«ЕСЛИ неисправна система охлаждения, ТО лопнул ремень вентилятора или снизился уровень охлаждающей жидкости и т. п.»

Последний пример отличается от предыдущего тем, что в первом уже были известны условия (перегрев двигателя), но последствия, к которым они приведут, известны не были. Задача заключалась в предсказании возможного результата. Во втором случае результат уже известен и нужно найти вызвавшие его причины. Зачастую эти выводы называются нисходящими или ориентированными на цель.

Возможно и совместное использование двух стратегий путем их чередования. В этом случае имеет место двунаправленный вывод.

К преимуществам продукционных правил необходимо отнести их модульность, т.е. это элементарные единицы знаний, которые легко могут быть добавлены в базу знаний или исключены из нее, не затрагивая при этом содержимого других продукций. Нет необходимости задавать в явной форме взаимодействие одного правила с другим.

Недостатки продукционных систем проявляются тогда, когда число правил становится большим и возникают непредсказуемые побочные эффекты от изменения старого и добавления правила, а именно: недопустимо увеличивается время перебора продукций и могут появляться неразрешимые противоречия.