Гібридні моделі

Від області застосування залежить, який із засобів слід використовувати для зображення знань: логіку, правила, семантичні мережі, фрейми чи об'єкти. Можливо, жодна з відповідних моделей у чистому вигляді не спроможна повною мірою вирішити поставлені завдання. У такому разі можна використовувати гібридні моде­лі. Вони можуть бути простим об'єднанням двох чи більше моделей або бути на­стільки складними, що як просте об'єднання моделей їх не можна класифікувати.

Наприклад, метою створення продукційно-фреймової моделі може бути об'єднання потужності продукційних правил з перевагами структурного зображення фактів. Однією з особливостей такої моделі є те, що в ній виведення фактів може виконуватися демонами фреймів, а не машиною виведення. Крім того, таке сполучення дає фреймам можливість вдаватися до допомоги інших фреймів, коли вони не в змозі самостійно вирішити проблему.

За такого об'єднання завжди слід чітко усвідомлювати, що одна з моделей буде домінуючою, а інша - виконуватиме роль супутньої. Наприклад, для продукційно-фреймової моделі можливі такі реалізації:

• будується фреймова модель даних з процедурною складовою - демонами, поданими у вигляді продукційних правил;

• будується продукційна система, в якій є можливість зображувати факти у вигляді елементарних конструкцій та фреймів.

Розширена реляційна модель даних

Після появи реляційної моделі проводилися численні дослідження щодо можливостей її розширення. Реляційна модель розширюється для того, щоби вона мог­ла більш адекватно відображувати семантику предметних областей, тобто була інтелектуальнішою.

Семантично-орієнтовані моделі даних дають змогу обробля­ти запити й інші повідомлення в «інтелектуальний» спосіб. Окрім того, подібні моделі можуть бути ефективними посередниками між людиною і комп'ютером. У цьому підрозділі ми викладемо основні положення розширення реляційної мо­делі даних, що були запропоновані Е. Коддом. Відмінність цієї моделі даних від звичайної реляційної полягає у можливості використання невизначених знамень.

Невизначені значення даних можуть тлумачитися по-різному. Спосіб маніпулювання такими значеннями залежить від способу їх інтерпретації. Е. Кодд запропонував розглядати два типи невизначених значень:

• значення, які невідомі на даний момент;

• незастосовні значення.

Проте даний підхід не здобув широкого визнання. Тому найчастіше в реляційній алгебрі розглядаються лише значення, які невідомі на даний момент. Невизначене значення цього типу позначається літерою ω.

З використанням невизначених значень пов'язані кілька питань, наприклад, якого значення набуває вираз х=у, коли х, або у, або обидва ці значення є невизначеними? Очевидно, що цей вираз не може бути ані істинним, ані хибним, а має бути невизначеним. Тому для порівняння невизначених даних необхідна тризначна логіка з такими значеннями: t - істина, f - хибність, ω - невизначене значення (невизначене логічне значення позначається тим самим символом, що й невизначене значення даних, оскільки, по-перше, даними в базі можуть бути й логічні значення, і, по-друге, природно зображувати в базі даних усі невизначені значення однаково).

Тризначна логіка висловлювань грунтується на таблицях істинності логічних операцій:

AND	f	ω	t
f	f	f	f
ω	f	ω	ω
t	f	ω	t

OR	f	ω	t
f	f	ω	t
ω	ω	ω	t
t	t	t	t

	NOT
f	t
ω	ω
t	t

Значення виразів з кванторами існування й загальності обчислюються шля­хом ітеративного застосування операцій OR чи AND.

Значення виразу х θ у, де θ - один із предикатів =, ≠ , <, >, ≥, ≤, становить ω, якщо або х, або у, або вони обидва дорівнюють ω.

Що стосується предикатів належності елементу множині () і включення множини в множину (), то вважається, що вирази ω  S і {ω}  S мають значення ω, якщо S не порожня множина (навіть якщо S містить тільки ω). Якщо ж S - по­рожня множина, то ці предикати рівні f.

Будь-яка множина може містити не більше одного значення ω, будь-яке відношення може містити не більше одного кортежу з усіма значеннями ω. Ці правила поширюються на всі теоретико-множинні операції реляційної алгебри (об'єднан­ня, перетин та різницю).

Розглянемо, як невизначені значення обробляються іншими операціями реляційної алгебри.

Операції декартового добутку і проекції залишаються без змін.

Операція θ-з'єднання тепер поділяється на два різновиди.

• TRUE θ-з'еднання (θ-з'єднання за істинністю) - під час з'єднання вибирають­ся лише ті рядки, на яких умова з'єднання набуває значення t Така інтерпре­тація використовується в звичайній реляційній алгебрі. Позначення операції також не відрізняється від її позначення в звичайній реляційній алгебрі.

• MAYBE θ -з'єднання (θ-з'єднання за невизначеністю) - під час з'єднання вибираються лише ті рядки, на яких умова з'єднання набуває значення ω. Для по­значення операції після θ-символу вказується символ ω («=ω », «≠ ω », <* ω >). Нижче наведені приклади використання обох різновидів операції θ-з'єднання.

Операція селекції також поділяється на два різновиди.

• TRUE-селекція (селекція за істинністю);

• MAYBE-селекція (селекція за невизначеністю).

У результаті TRUE-селекції вибираються кортежі, для яких умова відбору є істинною, а в результаті MAYBE-селекції - кортежі, для яких умова відбору є невизначеною. Позначаються ці операції символами «9» і «9 ω *.

Те ж можна сказати про операцію ділення. TRUE-ділення (ділення за істинністю) має стандартну інтерпретацію і позначення, а під час виконання MAYBE- ділення (ділення за невизначеністю) здійснюється перевірка включення множини у мно­жину з урахуванням значень <в. MAYBE-ділення позначається символами «+ ω ».

Три різновиди теоретико-множинних операцій, що описані далі, називаються зовнішніми. Вони дають змогу застосувати операції об'єднання, перетину і різниці до двох відношень, які не сумісні за об'єднанням. При цьому результат операції є відношенням.

Нехай задано відношення R(A, В) і S(B, С), де А, В, С - множини атрибутів. Нехай R1(A, В, С) = R х (С: ω), С₁(А, В, С) = (A : ω) х 5, де запис вигляду (С: ω) позначає відношення-константу, що складається з атрибута С з єдиним значенням. Тоді зовнішні об'єднання, перетин і різниця відношень R і S означуються так:

RΘS =R₁US₁, RΘS=R₁∩S₁, RΘS=R₁-S_1.

Розглянемо приклади використання цих операцій

У класичній реляційній моделі операції θ -з'єднання та еквіз'єднання призво­дять до втрат інформації, коли проекції за атрибутами з'єднання відношень, що беруть участь в операції, не рівні.

Контрольні питання:

1. Що таке модель зображення знань?

2. Які є моделі зображення знань?

3. Опишіть фреймову модель зображення знань.

4. Що є одиницею зображення у фреймовій моделі зображення знань?

5. Які розрізняють фрейми?

6. Що таке слоти?

7. Що таке фасети?

8. Що розуміється під поняттям демона?

9. Опишіть гібрідну модель зображення знань.

10. Опишіть розширену реляційну модель зображення знань.