1.2.1. Исчисления предикатов первого порядка.

Знания представляются посредством совокупности правильно построенных формул (ППФ). ППФ конструируются из элементарных высказываний с помощью кванторов и логических связок по четко определенным правилам, которые называются правилами построения. Элементарное высказывание состоит из предиката и связанных с ним аргументов. Предикат - это логическая функция, которая в отличие от обычной функции имеет только логические значения истины или лжи.

Основным механизмом интерпретации знаний является правило вывода, с помощью которого осуществляется дедуктивный вывод новых формул, исходя из набора данных формул. Интерпретация знания и процесс рассуждения используют техники доказательства теорем.

Основными характеристиками этой модели представления являются жесткость и модульность. Это приводит к следующим преимуществам и недостаткам.

Преимущества:

- обеспечение точности полученных результатов; - существование теоретической базы; - гибкость вследствие модульности (изменения вносятся легко, нет побочных эффектов).

Недостатки:

- необходимость абсолютно совершенной внутренней связи;

- время интерпретации нарастает очень быстро с возрастанием объема обрабатываемых знаний;

- трудно учесть эвристики в процессе решения.

Пример:

Выражение «Все люди смертны» можно представить следующим образом:

(любой x) (человек (x) כ смертен (x))

используя:

• переменную: х;

• предикаты: человек (.), смертен (.);

1.2.2. Продукционные правила.

Знания представлены в виде совокупности правил и фактов. Продукционное правило имеет следующую структуру:

ЕСЛИ (условие), ТО (действие),

где условие - это образец, по которому осуществляется поиск в БЗ; а действие определяет совокупность действий, выполняемых при успешном исходе поиска.

Механизм интерпретации.

Основным механизмом интерпретации является правило вывода, с помощью которого осуществляется дедуктивный вывод новых формул, исходя из набора данных формул.

Например:

Это правило, которое можно вырезать следующим образом:

если Х истина;

и если (Х>Y) истина;

то Y-истина; или в более сжатом виде:

(ХΛ (X>Y)) כY

Процесс интерпретации знаний является циклическим в трех стадиях:

1. Продукционные правила рассматриваются интерпретатором в точно определенном порядке. Выбираются правила, условия которых оказываются в данной ситуации;

2. Если выбрано несколько правил, то необходимо выбрать то, которое будет действительно применено (процедурой разрешения конфликтов);

3. Правило выбрано, выполняется специфицируемое им “действие” (что переводит данную ситуацию в новое состояние). После этого повторяется та же процедура проверки и выбора, т. е. возврат к п. 1. Вычислительный процесс останавливается, когда нет применимых продукций, либо когда достигнуто желаемое (целевое) состояние базы.

Характеристики этого типа представления очень близки к характеристикам исчисления предикатов и поэтому для них характерны те же самые преимущества и недостатки.

Преимущества:

- модульность: легко расширить и модифицировать БЗ, поскольку правила полностью независимы друг от друга;

- унифицированность представления: структура продукционного правила очень жесткая, что обуславливает:

- большую читабельность;

- модификацию правил системой (путем самообучения);

- естественность (помимо простоты, это представление очень естественного для человека, благодаря чему облегчается сбор знания и понимание процесса рассуждения).

Недостатки:

- использование правил грозит привести к созданию очень “медленных” систем:

- с увеличением числа правил процесс их рассмотрения становится очень медленным, поскольку получается комбинаторный “взрыв” числа случаев для рассмотрения;

- трудно вновь воспользоваться опытом прежних рассуждений, чтобы направить новые рассуждения (необходимо все устанавливать каждый раз заново);

- структура правил ограничивает количество хранимой информации в каждом из них;

- невозможно избавиться от отрывочности знаний.

Продукционные правила нашли очень широкое использование для представления знаний в ЭС.

Пример:

R1: Если А то В.

R2: Если В и Если D то F.

R3: Если С и Если D то E.

R4: Если F, то G.

Предположим, что А и D известны. Если хотим определить все возможные следствия из А и D, мы можем действовать следующим образом:

• только правило R1 применимо. После выполнения R1 известными фактами становятся (A,D,B);

• в этот момент применимы правила R1 и R2. R1 уже не представляет интереса, так как В известно. Будет выполнено R2. Известными фактами становятся (A,D,B,F);

• тогда можно выполнить R4. Множеством известных фактов становятся (A,D,B,F,G).