6. Архітектура систем штучного інтелекту
Систему прийнято вважати інтелектуальною, якщо в ній реалізовані три групи основних функцій:
представлення та обробки даних;
міркування;
спілкування з користувачем природною мовою.
Ці узагальнені функції реалізуються як правило наступною сукупністю процедур:
1-а функція
накопичення знань про предметну область;
класифікація знань за критерієм прагматичної корисності та непротиріччя;
структурування знань в напрямку їх використання в конкретній області;
автоматична підтримка бази знань при її поповненні;
отримання та обробка знань від декількох експертів;
2-а функція
ініціалізація процесів отримання нових знань;
співвіднесення нових знань зі старими;
поповнення знань з отриманням логічного виведення, що відображає закономірності в предметній області та накопичених знаннях;
узагальнення знань на основі більш часткових знань;
логічне планування своєї діяльності;
здійснення виведення на основі міркувань за аналогією та ін.;
3-я функція
спілкування природною мовою (або підмножині професійної мови);
навчання;
адаптація в процесі взаємодії до спеціалістів різної кваліфікації;
введення знань про цілі та можливості користувача, а також про власні можливості;
формування пояснення своєї діяльності за запитом користувача;
документування інформації у формі, що необхідна користувачу.
Природно, що вище перераховані процедури повинні бути реалізовані тією чи іншою формою організації системи, тобто її архітектурою.
В зв’язку з тим, ми будемо розглядати в основному перші дві функції, то розглянемо узагальнену структурно-функціональну схему СШІ спрощеного виду (рис. 4).
Архітектура конкретної СШІ визначається функціями конкретного складу задач та їх зв’язками між собою.
В наведеній схемі можна виділити два основні блоки: машини баз знань; розв’язувач, а також додаткові блоки: систему спілкування природною мовою, рецептори та ефектори.
Цей поділ на блоки абсолютно чітко відповідає узагальненим функціям СШІ.
МБЗ реалізують першу функцію СШІ – функцію представлення та обробки знань та складається з блоків:
1. База фактів містить факти, що носять конкретний характер: факти, що характеризують поточну ситуацію, поточний стан; факти, що характеризують ситуації, що вже мали місце (досвід).
2. База правил містить елементарні вирази, що називаються в теорії ШІ продукціями. Тут містяться закономірності, що представляють, як правило, причинно-наслідкові зв’язки предметної області. Це речення типе ЯКЩО–ТО–ІНАКШЕ.
3. База процедур зберігає прикладні програми. За допомогою цих процедур виконуються усі необхідні обчислення, перетворення та інші потрібні системі послідовності внутрішніх дій.
4. База закономірностей містить різні відомості, що відносяться до особливостей тієї предметної області, в якій буде функціонувати система. Це, наприклад, закони предметної області, емпіричні залежності.
5. База знань про себе містить списки того, що зберігається в поточний момент в інших базах:
відомості про те, як представляються одиниці інформації різного типу;
відомості про те, як взаємодіють окремі частини системи;
відомості про те, як отримано розв’язок будь-якої конкретної задачі.
Іншими словами зберігаються на тому чи іншому рівні подробиці опису самої системи, її можливостей та способів функціонування.
6. База цілей містить такі цільові структури, які дозволяють організувати процеси руху від початкових фактів, закономірностей, правил та процедур до досягнення тієї цілі, яка поступила в систему від користувача або сформована в самій системі в процесі її функціонування. База цілей – це також спосіб представлення знань, як і база правил, але орієнтована на зв’язки об’єктів між собою через повідомлення, що дозволяє реалізовувати стратегію виводення, наприклад, за сценаріями.
7. Монітор баз знань – це програма управління усіма базами, що входять до бази знань. Дана програма організовує їх взаємодію між собою.
Таким чином, база фактів – це база даних, а база правил, база закономірностей, база цілей – складають основу бази знань предметної області.
Розв’язувач реалізує другу функцію СШІ – функцію міркувань, він складається з 7 елементів:
1. БДВ реалізовує дедуктивні рассуждения, за допомогою яких на основі загальних закономірностей з бази закономірностей, конкретних фактів з бази фактів та правил виведення з бази правил виводяться нові факти. За допомогою цього ж блоку відбувається пошук шляху на сценаріях при заданій кінцевій цілі.
2. Але строге формальне виведення може бути забезпечене не завжди, може бути відсутньою необхідна інформація, можуть існувати обмеження на прийнятті рішення та ін. Тому БІВ є доцільним в СШІ для організації виведення нових знань на основі узагальнених окремих понять та фактів, заміна операцій з окремими поняттями та фактами, операціями з їх множинами.
3. В процесі індуктивного та дедуктивного виведень можливі помилки. Щоб їх усунути необхідно використовувати певні вказівники правдоподібності сформованих правил, що реалізуються БПВ.
4. Оскільки СШІ повинна працювати на природній мові або на її підмножині з області професійної мови, то цей блок й повинен відображати ті міри правдоподібності правил, фактів, які є в природній мові у вигляді виразів: «ймовірно», «часто», «багато раз», … В блоці функціональні перетворення доцільно моделювати й правдоподібні міркування, тобто елементи перенесення властивостей, що виявлені для одних фактів та ситуацій, на інші, що здаються за набором ознак схожими на вже вивчені (рассуждения за аналогією та асоціації).
5. Блок планування – цей блок пов’язаний з усіма блоками та планує процес виведення залежно від конкретної ситуації.
6. Монітор розв’язувача – програма, що керує усіма блоками розв’язувача.
7. Блок робочого поля пам’яті відображає реальну ситуацію використання пам’яті комп’ютера при розв’язанні інтелектуальних задач. В ній (пам’яті) блоки індуктивного та дедуктивного виведення викликають з БЗ необхідні знання, щоб не викривляти БЗ різними перетвореннями, що потрібні для розв’язання задач.