Представление знаний

Одной из наиболее важных проблем является проблема представления знаний. Это объясняется тем, что форма представления знаний оказывает существенное влияние на характеристики и свойства системы.

Представление знаний - это соглашение о том, как описывать реальный мир.

В естественных и технических науках принят следующий традиционный способ представления знаний. На естественном языке вводятся основные понятия и отношения между ними. При этом используются ранее определенные понятия и отношения, смысл которых уже известен. Далее устанавливается соответствие между характеристиками (чаще всего количественными) понятий знания и подходящей математической модели.

Основная цель представления знаний - строить математические модели реального мира и его частей, для которых соответствие между системой понятий проблемного знания может быть установлено на основе совпадения имен переменных модели и имен понятий без предварительных пояснений и установления дополнительных неформальных соответствий. Представление знаний обычно выполняется в рамках той или иной системы представления знаний.

Системой представления знаний (СПЗ) называют средства, позволяющие:

• описывать знания о предметной области с помощью языка представления знаний;

• организовывать хранение знаний в системе (накопление, анализ, обобщение и организация структурированности знаний);

• вводить новые знания и объединять их с имеющимися;

• выводить новые знания из имеющихся;

• находить требуемые знания;

• устранять устаревшие знания;

• проверять непротиворечивость накопленных знаний;

• осуществлять интерфейс между пользователем и знаниями.

Центральное место в СПЗ занимает язык представления знаний (ЯПЗ). В свою очередь, выразительные возможности ЯПЗ определяются лежащей в основе ЯПЗ моделью представления знаний (иногда эти понятия отождествляют).

Модели представления знаний

Модель представления знаний является формализмом, призванным отобразить статические и динамические свойства предметной области, т.е. отобразить объекты и отношения предметной области, связи между ними, иерархию понятий предметной области и изменение отношений между объектами. Существуют десятки моделей (или языков) представления знаний для различных предметных областей. Большинство из них может быть сведено к следующим классам:

• продукционная модель (модель, основанная на использовании правил);

• модель семантической сети;

• фреймовая модель;

• логическая модель;

• модель, основанная на нечетких знаниях.

Системы искусственного интеллекта могут быть написаны на любом языке программирования. Однако для них разработаны специальные языки: Пролог, Лисп.

Продукционная модель представления знаний

Продукционная модель или модель, основанная на правилах, позволяет представить знания в виде предложений типа

«Если (условие), то (действие)».

Под «условием» (антецедентом) понимается некоторое предложение-образец, по которому осуществляется поиск в базе знаний, а под «действием» (консеквентном) - действия, выполняемые при успешном исходе поиска (они могут быть промежуточными, выступающими далее как условия и терминальными или целевыми, завершающими работу системы).

Записываются эти правила обычно в виде ЕСЛИ А₁,А₂..А_n ТО В.

Пример. Если горючая жидкость разлита, то вызовите пожарных.

Условия А_1, А₂...А_n обычно называют фактами. С помощью фактов описывается текущее состояние предметной области. Факты могут быть истинными, ложными либо, в общем случае, правдоподобными, когда истинность факта допускается с некоторой степенью уверенности.

Действие В трактуется как добавление нового факта в описание текущего состояния предметной области.

В упрощенном варианте описание предметной области с помощью правил (продукций) базируется на следующих основных предположениях об устройстве предметной области. ПО может быть описана в виде множества фактов и множества правил.

Факты - это истинные высказывания (в естественном языке - это повествовательные предложения) об объектах или явлениях предметной области.

Правила описывают причинно-следственные связи между фактами (в общем случае и между правилами тоже) - как истинность одних фактов влияет на истинность других.

Такое представление предметной области является во многих случаях достаточным, а вот соответствует ли оно действительному положению вещей, зависит от точки зрения наблюдателя.