ГОСы / ФБИ ИИС 2016

Модель фрейма является до некоторой степени универсальной, поскольку позволяет

отобразить все многообразие знаний о мире через:

фреймы-структуры, для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель);

фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент);

фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров, празднование именин);

фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства) и др.

2) Структуру фрейма можно представить с помощью списка и таблицы. {ИМЯ ФРЕЙМА; (имя 1-го слота; значение 1-го слота), (имя 2-го слота; значение 2-го слота),…

(имя N-го слота; значение N-го слота)}

3) Способы получения слотом значений во фрейме-экземпляре.

Важнейшим свойством теории фреймов является заимствованное из теории семантических сетей наследование свойств (используется для уменьшения информационной избыточности во фреймовых системах; позволяет общую (глобальную)

для системы информацию хранить в отдельном фрейме, а во всех остальных фреймах указывать лишь ссылку на место хранения этой информации). И во фреймах, и в семантических сетях наследование происходит по АКО-связям (A-Kind-Of=это).Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются,

т.е. переносятся, значения аналогичных слотов.

Пример. Например, в сети фреймов на рис.1 Понятие «ученик» наследует свойства фреймов «ребенок» и «человек», которые находятся на более высоком уровне иерархии.

Так, на вопрос: «Любят ли ученики сладкое?» следует ответ «да», так как этим свойством обладают все дети, что указано во фрейме «ребенок». Наследование свойств может быть частичным, так как возраст для учеников не наследуется из фрейма «ребенок», поскольку указан явно в своем собственном фрейме. Явное указание отменяет наследование.

Основным преимуществом фреймов как модели представления знаний является способность отражать концептуальную основу организации памяти человека, а также гибкость и наглядность.

Специальные языки представления знаний в сетях фреймов FRL

(FrameRepresentationLanguage), KRL,KAPPA и другие позволяют эффективно строить промышленные ЭС.

Широко известны такие фреймо-ориентированные экспертные системы, как

ANALYST, МОДИС, TRISTAN,ALTERID.

Присоединенная процедура.В качестве значения слота можно использовать программу процедурного типа, которая запускается по сообщению, переданному из другого фрейма.

Типы процедур (запускаются при обращении к соответствующему слоту):

1.IF-NEEDED (если-нужно) - запускается, если в момент обращения к слоту его значение не было установлено;

2.IF-ADDED (если-добавлено) - запускается при подстановке в слот значения;

3.IF-REMOVED(если-удалено) - запускается при стирании значения слота;

и т. д.

Механизм вывода на фреймах

В языке представления знаний фреймами отсутствует специальный механизм управления выводом, поэтому пользователь должен реализовать данный механизм с помощью присоединенной процедуры.

Механизм управления выводом в FMS-системе организуется следующим образом.

Сначала запускается одна из присоединенных процедур некоторого фрейма, затем в силу необходимости посредством пересылки сообщений последовательно запускаются присоединенные процедуры других фреймов и таким образом осуществляется вывод.

Другими словами, база знаний должна быть определена так, чтобы правильно выполнять вывод.

Пример:

Конкретные (самые конечные) фреймы называются терминалы.

33 Механизм вероятностного вывода на основе правил Байеса

и коэффициентов уверенности

Условная вероятность события d при данном s – это вероятность того, что событие d

наступит при условии, что наступило событие s. Например, условной вероятностью является вероятность того, что у пациента действительно имеется заболевание d, если у него обнаружен только симптом s.

Правило Байеса:

P(d) — априорная вероятность наступления события d, а P(d|s) — апостериорная вероятность, обозначающая вероятность того, что событие d произойдет, если известно,

что событие s свершилось.

Данное правило иногда называют инверсной формулой для условной вероятности, так как она позволяет вычислить вероятность P(d | s) через P(s | d).

Для систем, основанных на знаниях, правило Байеса гораздо удобнее формулы определения условной вероятности через вероятность одновременного наступления событий P(d . s).

Правило Байеса в обобщенной форме выглядит следующим образом:

и требует вычисления (mn)k + m + nk оценок вероятностей, что даже при небольшом значении А; очень много. Эти оценки вероятностей требуются нам по той причине, что в общем случае для вычисления P(s1 ^ ....^ sk) нужно предварительно вычислить произведения вида

P(s1 | s2 ^.. .^sk )P(s2 | s3 ^.. .^sK )... P(sk )

Формула полной вероятности

P(B)=P(B|A)*P(A)+ P(B|¬A)*P(¬A)

Основные типы функций принадлежности:

1. Треугольная ФП задается следующим выражением:

где a,b,c - числовые параметры, упорядоченные отношением a b c

2. Трапециевидная функция принадлежности в общем виде задается следующим выражением

где a,b,c, d - числовые параметры, упорядоченные отношением a b c d

3. Z-образные (сплайн-функции) ФП задается следующим выражением:

5. П-образная ФП:

fП (x; a,b, c, d) fS (x; a,b) fZ (x;c, d)

Операции над нечеткими множествами

Пересечение нечетких множеств (операция И). Пересечением двух нечетких множеств

A={x, A(x)} и B={x, B(x)} называется некоторое третье нечеткое множество C={x,

С(x)} (C=A B), заданное на этом же универсуме X, с функцией принадлежности

С(x)=min{ A(x), B(x)} x X

Объединение нечетких множеств (операция ИЛИ). Объединением двух нечетких множеств A={x, A(x)} и B={x, B(x)} называется некоторое третье нечеткое множество

D={x, D(x)} (D=A B), заданное на этом же универсуме X, с функцией принадлежности

D(x)=max{ A(x), B(x)} x X

Разность нечетких множеств.

Разностью двух нечетких множеств A={x, A(x)} и B={x, B(x)} называется некоторое третье нечеткое множество E={x, E(x)} (E=A\B), заданное на этом же универсуме X, с

функцией принадлежности