2. Представление знаний в иис.

Данные - информация фактического характера, описывающей объекты, процессы и явления предметной области, а также их свойства. Знания описывают не только отдельные факты, но и взаимосвязи между ними (структурированными данными). Знания представляют собой результат мыслительной деятельности человека, направленной на обобщение его опыта, полученного в результате практической деятельности.

Существуют два основных способа наделения знаниями программных систем: -поместить знания в программу, написанную на обычном языке программирования (здесь проблема пополнения знаний может стать неразрешимой); -базируется на концепции баз данных и заключается в вынесении знаний в отдельную категорию (БЗ легко пополняется и модифицируется).

Знания в ИИС существуют в следующих формах:

-исходные знания (правила, выведенные на основе практического опыта, математические и эмпирические зависимости, отражающие взаимные связи между фактами; закономерности и тенденции, описывающие изменение фактов с течением времени; функции, диаграммы, графы и т.д.); -знания, описанные средствами выбранной модели представления знаний (множество логических формул или продукционных правил, семантическая сеть, иерархия фреймов и т.п.); -представление знаний структурами данных, которые предназначены для хранения и обработки; -базы знаний на машинных носителях информации.

По природе знания можно разделить на: декларативные - описания фактов и явлений, фиксируют наличие или отсутствие таких фактов, а также включают описания основных связей и закономерностей, в которые эти факты и явления входят; процедурные - это описания действий, которые возможны при манипулировании фактами и явлениями для достижения намеченных целей.

Классификация знаний (по Лаврову): фактографические или фактуальные - это количественные и качественные характеристики конкретных объектов;

процедурные или алгоритмические знания – это уже известные людям методы решения задач, алгоритмы, программы; конструктивные знания – знания о структуре объектов, о взаимодействии их частей; понятийные или концептуальные знания – это набор понятий из некоторой области знаний, их свойства и взаимосвязи.Для построения БЗ традиционные средства, основанные на численном представлении данных - неэффективны. Для этих целей используются специальные языки представления знаний, основанные на их символьном представлении. Уровни представления знаний: внешнее представление – знания в том виде, в котором их видит пользователь; внутреннее представление – знание в том виде, в котором они хранятся в системе; смысловое (модельное) представление – знания в том виде, в каком пользователь может их себе представить при работе с системой.

3. Продукционные модели представления знаний. Механизмы логического вывода.

Знания представляются в виде совокупности правил типа «ЕСЛИ-ТО».

Экспертная система продукционного типа имеет состав: база правил; база фактических данных (рабочая память); интерпретатор правил, реализующий определенный механизм логического вывода.

Продукционное правило БЗ состоит из:

Антецедента - посылку правила, его условную часть. Состоит из элементарных предложений, соединенных логическими связками И, ИЛИ;

Консеквента - заключения - включающее одно или несколько предложений, которые выражают либо некоторый факт, либо указание на определенное действие, подлежащее исполнению.

Посылка и заключение формируются из: Атрибутов; Значений; .Атрибуты + Значения формируют Дуплеты.

Объект+Атрибуты+Значения формируют Триплеты. Записывается в виде: ПОСЫЛКА -> ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В рабочей памяти продукционной системы хранятся пары атрибут-значение, истинность которых установлена в процессе решения конкретной задачи к некоторому текущему моменту времени. Содержимое рабочей памяти изменяется в процессе решения задачи. Это происходит по мере срабатывания правил. Правило срабатывает, если совпадает посылка анализируемого правила со значением пар, содержащихся в рабочей памяти, при этом заключение сработавшего правила заносится в рабочую память. В процессе логического вывода каждое правило из базы правил может сработать только один раз.

Типы продукционных систем: С прямым выводом. Реализуют стратегию «от фактов к заключениям».

С обратным выводом. Выдвигаются гипотезы вероятных заключений, которые могут быть подтверждены или опровергнуты на основании фактов, поступающих в рабочую память. С двунаправленными выводами.

Достоинства: Простотой представления знаний и организации логического вывода

Недостатки: отличие от структур знаний, свойственных человеку; неясность взаимных отношений правил;

сложность оценки целостного образа знаний; низкая эффективность обработки знаний.

Ввод/Вывод – подсистема общения

Продукционная модель представления знаний состоит из: Базы правил; Базы фактических данных – рабочая память(РП);

Механизма вывода.

Механизм вывода выполняет следующие основные функции: просмотр существующих в рабочей памяти фактов и правил из БП, а также добавление в РП новых фактов; определение порядка просмотра и применения правил.

Вывод может быть: Прямой – от фактов к заключениям. Обратный – от заключений к фактам.

Механизм вывода включает: Компоненту вывода. Действие основано на применении правила логического вывода. Управляющую компоненту. Определяет порядок применения правил, а также устанавливает, имеются ли еще факты, которые могут быть изменены в случае продолжения работы. Механизм вывода работает циклически, при этом в одном цикле может сработать только одно правило.

В цикле выполняются основные операции: сопоставление – образец правила сравнивается с имеющимися в РП фактами; разрешение конфликтного набора – выбор одного из нескольких правил в том случае, если их можно применить одновременно;

срабатывание правила – в случае совпадения образца некоторого правила из базы правил с фактами, имеющимися в рабочей памяти, происходит срабатывание правила, при этом оно отмечается в БП.

действие – изменение содержимого РП путем добавления туда заключения сработавшего правила. Если в заключении содержится директива на выполнение некоторой процедуры, последняя выполняется.

Способ остановки цикла - либо исчерпание всех правил из БП, либо выполнение некоторого условия, которому удовлетворяет содержание рабочей, либо комбинация этих способов. Особенностью механизма вывода - не располагают процедурами, которые могли бы построить весь путь решения задачи. Траектория поиска решения полностью определяется данными, получаемыми от пользователя в процессе логического вывода.

О бщий вид продукции (i); Q; P; A=>B; N, где (i) – имя продукции, Q- характеристика сферы применимости продукции, P- условие применимости ядра продукции, A=>B – ядро продукции, N – Постусловие продукции.

Ядра продукции делятся на детерминированные и недетерминированные. В детерминированных правая часть ядра выполняется обязательно. Детерминированные продукции могут быть однозначными и альтернативными. Альтернативные: если А, то чаще всего выполняется B1, реже B2. Недетерминированные ядра могут выполняться и не выполняться: Если А, то возможно B.