Комп’ютерні системи штучного інтелекту
Лекція № 02
Моделі подання задач штучного інтелекту
1. Класифікація моделей подання знань.
1.1. Логічні моделі.
1.2. Мережні моделі.
1.3. Продукційні моделі.
1.4. Сценарії.
2. Інтелектуальний інтерфейс.
1. Класифікація моделей подання знань
1.1. Логічні моделі
Постановка і рішення будь-якої задачі завжди пов'язані з її "зануренням" у відповідну предметну область. Так, вирішуючи завдання складання розкладу обробки деталей на металорізальних верстатах, ми втягуємо в предметну область такі об'єкти, як конкретні верстати, деталі, інтервали часу і загальні поняття "верстат", "деталь", "тип верстата" і т.п. Всі предмети і події, які становлять основу загального розуміння необхідної для рішення задачі інформації, називаються предметною областю. Уявно предметна область уявляється такою, що складається з реальних або абстрактних об'єктів, званих сутностями.
Сутності предметної області перебувають у певних відносинах одна з одною (асоціаціях), які також можна розглядати як сутності і включати в предметну область. Між сутностями спостерігаються різні відносини подібності. Сукупність подібних сутностей становить клас сутностей, що є новою сутністю предметної області.
Відносини між сутностями виражаються за допомогою суджень. Це уявно можлива ситуація, що може мати місце для пропонованих сутностей або не мати місця. У мові (формальній або природній) судженням відповідають речення. Судження і речення також можна розглядати як сутності й включати в предметну область.
Мови, призначені для опису предметних областей, називаються мовами подання знань. Універсальною мовою подання знань є природна мова. Однак використання природної мови в системах машинного подання знань стикається з великими труднощами через властиві їй нерегулярності, двозначності і т.п. Але головна перешкода полягає у відсутності формальної семантики природної мови, що мала б досить ефективну операційну підтримку.
Для подання математичного знання в математичній логіці давно користуються логічними формалізмами – головним чином обчисленням предикатів, що мають ясну формальну семантику й операційну підтримку в тому розумінні, що для них розроблені механізми доведення. Тому доведення предикатів було першою логічною мовою, яку застосували для формального опису предметних областей, пов'язаних з рішенням прикладних задач.
Описи предметних областей, виконані в логічних мовах, називаються логічними (формальними) моделями.
1.2. Мережні моделі
Під сутністю будемо розуміти об'єкт довільної природи. Цей об'єкт може існувати в реальному світі. У цьому випадку він буде називатися П-сутністю. У базі знань йому відповідає деякий опис, повнота якого визначається тією інформацією, яку ІС має про П-сутності. Таке подання в базі знань називається М-сутністю. Зазначимо, що можуть існувати М-сутності, для яких у навколишньому для ІС світі немає відповідних П-сутностей. Такі М-сутності являють собою абстрактні об’єкти, отримані в результаті операцій типу узагальнення всередині бази знань.
Поділ на два типи сутностей дозволяє використати в мережних моделях ідеї, уперше сформульовані в теорії семіотичних моделей і заснованому на них ситуаційному керуванні. Під семіотичними моделями проблемних областей буде розумітися комплекс процедур, які дозволяють відображати в базі знань П-сутності і їхні зв'язки, які фіксуються в проблемній області інженером по знаннях, у сукупність зв'язаних між собою М-сутностей. Спосіб інтерпретації взаємозалежних П-сутностей буде називатися денотативною семантикою, а спосіб інтерпретації взаємозалежних М-сутностей – конотативною семантикою.
П-сутність відносно відповідної їй у базі знань М-сутності називається денотатом або референтом цієї М-сутності, а М-сутність відносно вихідної П-сутності – її десигнатом, ім'ям, міткою, ідентифікатором і т.п. Десигнат – це найпростіший елемент у мережній моделі. Він входить до класу термінальних об'єктів мережної моделі. Термінальним об'єктом називається М-сутність, яка не може бути розкладена на більш прості сутності. Інші М-сутності називаються похідними об'єктами або похідними М-сутностями.
Перелік термінальних об'єктів, які можуть утворювати класи або типи, задається при проектуванні ІС. Ними можуть бути цілі дійсні числа, ідентифікатори, рядки, списки й т.п. Семантика термінальних об'єктів визначається набором припустимих процедур, які оперують із ними, наприклад: арифметичні дії над числами, порівняння між собою рядків або ідентифікаторів, операції введення-виведення, що включають необхідні трансформації подання, і т.д.