- •Иллюстрированный самоучитель по экспертным системам
- •Рядовым читателям
- •Студентам и преподавателям
- •Инженерам-программистам
- •Научным работникам
- •Глава 1. Что такое экспертная система?
- •Глава 1.
- •1.1. Смысл экспертного анализа
- •1.2. Характеристики экспертных систем
- •1.3. Базовые функции экспертных систем
- •1.3.1. Приобретение знаний
- •1.1. Забытый пароль
- •1.3.2. Представление знаний
- •1.2. Синтаксис и семантика представления семейных отношений
- •1.3.3. Управление процессом поиска решения
- •1.3. Обслуживание автомобиля
- •1.3.4. Разъяснение принятого решения
- •1.4. Загадка одного портрета
- •1.4. Резюме и структура книги
- •1.4.1. Текущее состояние проблемы
- •1.4.2. Распределение материала книги по главам
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 2. Обзор исследований в области искусственного интеллекта
- •Глава 2.
- •2.1. Классический период: игры и доказательство теорем
- •2.1.1. Поиск в пространстве состояний
- •2.1. Комбинаторный взрыв
- •2.1.2. Эвристический поиск
- •2.2. Алгоритм а
- •Конец алгоритма
- •2.2. Романтический период: компьютер начинает понимать
- •2.2.1. Система shrdlu
- •2.3. Сценарий посещения ресторана
- •2.2.2. Схемы представления знаний
- •2.4. Летучие мыши и проблема с пингвинами
- •2.3. Период модернизма: технологии и приложения
- •2.3.1. В знании сила
- •2.5. Процедуральное или декларативное знание
- •2.6. Машина логического вывода и база знаний
- •2.3.2. Периоды "зимней спячки" и "пробуждения" в истории искусственного интеллекта
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 3. Представление знаний
- •Глава 3.
- •3.1. Представление знаний: принципы и методы
- •3.1. Молотки, графины и теоремы
- •3.2. Планировщик strips
- •3.2.1. Таблицы операторов и методика "средство -анализ завершения"
- •3.2.2. Анализ метода представления и управления в strips
- •3.3. Формулировка подцелей в mygin
- •3.3.1. Лечение заболеваний крови
- •3.3.2. База знаний системы mycin
- •3.3.3. Структуры управления в mycin
- •3.2. Комбинация гипотез
- •3.4. Оценка и сравнение характеристик экспертных систем
- •3.4.1. Оценка системы mycin
- •3.4.2. Сравнение mycin и strips
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 4. Символические вычисления
- •Глава 4.
- •4.1. Символическое представление
- •4.2. Физическая символическая система
- •4.1. Главная гипотеза
- •4.3. Реализация символических структур на языке lisp
- •4.3.1. Структуры данных в языке lisp
- •4.2. Списки и точечные пары
- •4.3.2. Структура lisp-программы
- •4.3. Функции, их вычисление и проблема цитирования в clips
- •4.3.3. Приложение функции и лямбда-исчисление
- •4.3.4. Обработка списков
- •4.4. Примитивы в lisp
- •4.3.5. Сопоставление с образцом
- •4.4. Почему. Lisp не является языком представления знаний
- •4.4.1. Символический уровень и уровень знаний
- •4.4.2. Lisp и разработка программ
- •4.5. Гипотеза Смита
- •4.5. Языки представления знаний
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 5. Системы, основанные на знаниях
- •Глава 5.
- •5.1. Канонические системы
- •5.1. Смысл порождений
- •5.2. Системы порождающих правил для решения проблем
- •5.2.1. Синтаксис представления правил
- •Листинг 5.1. Оргправило системы mycin, записанное на языке clips
- •Листинг 5.2. Правило, в котором используются переменные
- •5.2.2. Рабочая память
- •Листинг 5.3. Набор правил для проблемы в системе strips
- •5.2. Трассировка программы управления роботом
- •5.3. Управление функционированием интерпретатора
- •5.3.1. Разрешение конфликтов
- •5.3. Разрешение конфликтов в cups
- •5.3.2. Прямая и обратная цепочки рассуждений
- •Листинг 5.4. Набор правил для построения башни из блоков
- •5.4. Трассировка программы строительства башни
- •5.3.3. Правила и метаправила
- •5.5. Свойство выпуклости в clips: пингвины обретают способность летать (или не обретают)
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Листинг 5.5. Набор диагностических правил заболеваний брюшной полости на языке clips
- •Глава 6. Ассоциативные сети и системы фреймов
- •Глава 6.
- •6.1. Графы, деревья и сети
- •6.2. Ассоциативные сети
- •6.2.1. Разделение видов узлов и когнитивная экономия
- •6.2.2. Анализ адекватности ассоциативных сетей
- •6.3. Представление типовых объектов и ситуаций
- •6.3.1. Основные понятия концепции фреймов
- •6.3.2. Фреймы и графы
- •6.3.3. Значения по умолчанию и демоны
- •6.1. Реализация фреймов и наследования в языке clips
- •6.3.4. Множественное наследование
- •6.3.5. Сравнение сетей и фреймов
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 7. Объектно-ориентированное программирование
- •Глава 7.
- •7.1. Язык krl
- •7.1. Процедуры и объекты
- •7.2. Языки loops и flavors
- •7.2.1. Передача сообщений
- •7.2. Формирование объекта класса на языке clips
- •7.2.2. Проблема наложения методов
- •7.2.3. Метаклассы
- •7.3. Языки clips и clos
- •7.3.1. Множественное наследование в clos и clips
- •Листинг 7.1. Объявление классов на языке clips
- •7.3.2. Наложение методов в clos и clips
- •7.3. Как сделать людей вежливыми
- •7.3.3. Метаклассы в clos и clips
- •Листинг 7.2. Файл nixon.H. Объявление классов, версия 1
- •Листинг 7.3. Файл nixon.H. Объявление классов, версия 2
- •Листинг 7.4. Файл nixon.H. Объявление классов, версия 3
- •Листинг 7.5. Файл nixon.H. Объявление классов, версия 4
- •7.5. Объектно-ориентированный анализ и конструирование экспертных систем
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 8. Логическое программирование
- •Глава 8.
- •8.1. Формальные языки
- •8.1.1. Исчисление высказываний
- •8.1.2. Исчисление предикатов
- •8.1. Снова о роботах и комнатах
- •8.2. Язык prolog
- •Листинг 8.1. Простая программа на языке prolog, определяющая отношение on (на)
- •8.3. Опровержение резолюций
- •8.3.1. Принцип резолюций
- •8.3.2. Поиск доказательства в системе резолюций
- •8.4. Процедурная дедукция в системе planner
- •8.5.1. Правила поиска в языке prolog
- •8.5.2. Управление поиском в системе mbase
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 9. Представление неопределенности знаний и данных
- •Глава 9.
- •9.1. Источники неопределенности
- •9.2. Экспертные системы и теория вероятностей
- •9.2.1. Условная вероятность
- •9.2.2. Коэффициенты уверенности
- •9.2.3. Коэффициенты уверенности и условные вероятности
- •9.3. Сомнительность и возможность
- •9.3.1. Нечеткие множества
- •9.3.2. Нечеткая логика
- •9.3.3. Теория возможности
- •9.4. Неопределенное состояние проблемы неопределенности
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 10. Приобретение знаний
- •Глава 10.
- •10.1. Теоретический анализ процесса приобретения знаний
- •10.1.1. Стадии приобретения знаний
- •10.1.2. Уровни анализа знаний
- •10.1. Оболочки CommonKads и kastus
- •10.1.3. Онтологический анализ
- •10.2. Оболочки экспертных систем
- •10.2.1. Система emycin
- •10.2.2. Сопровождение и редактирование баз знаний с помощью программы teiresias
- •10.3. Методы приобретения знаний
- •10.3.1. Использование опроса экспертов для извлечения знаний в системе compass
- •10.3.2. Автоматизация процесса извлечения знаний в системе opal
- •10.3.3. Графический интерфейс модели предметной области
- •10.3.4. Эффективность программы opal
- •10.4. Приобретение новых знаний на основе существующих
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 11. Эвристическая классификация (I)
- •Глава 11.
- •11.1. Классификация задач экспертных систем
- •11.2. Классификация методов решения проблем
- •11.2.1. Эвристическое сопоставление
- •11.2.2. Общность эвристической классификации
- •11.1. Определение понятия "оружие нападения"
- •11.3. Классификация или конструирование?
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 12. Эвристическая классификация (II)
- •Глава 12.
- •12.1. Инструментальные средства и задачи, решаемые экспертной системой
- •12.2. Эвристическая классификация в системах mud и more
- •12.2.1. Модель предметной области выполнения буровых работ
- •12.1. Диагностические правила в м u d
- •12.2.2. Стратегии приобретения знаний
- •12.2.3. Использование коэффициентов уверенности в программе more
- •12.2.4. Опыт эксплуатации системы more
- •12.3. Совершенствование стратегий
- •12.3.1. Уроки проекта guidon
- •12.3.2. Структура задач в системе neomycin
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 13. Иерархическое построение и проверка гипотез
- •Глава 13.
- •13.1. Влияние сложности пространства гипотез на организацию работы системы
- •13.1. Обход дерева
- •13.2. Структурированные объекты в centaur
- •13.2.1. Структура фреймов в centaur
- •13.2.2. Правила, включенные в прототипы
- •13.3. Формирование суждений на базе модели в системе internist
- •13.3.1. Представление знаний в дереве заболеваний
- •13.3.2. Методика выделения правдоподобных гипотез в internist
- •13.3.3. Проблемы, обнаруженные в процессе эксплуатации системы internist
- •13.4. Рабочая среда инженерии знаний tde
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 14. Решение проблем конструирования (I)
- •Глава 14.
- •14.1. Области применения методов конструктивного решения проблем
- •14.2. Система r1/xcon
- •14.2.1. Компоненты и ограничения
- •14.2.2. Использование текущего контекста для управления структурой задачи
- •14.1. Стратегии разрешения конфликтов lex и меа
- •14.2.3. Формирование суждений с учетом ограничений: метод Match
- •14.3. Использование знаний, развитие и расширение системы xcon
- •14.3.1. Извлечение знаний в системе r1/xcon
- •14.3.2. Совершенствование и расширение системы r1/xcon
- •14.2. Совершенствование системы xcon
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 15. Решение проблем конструирования (II)
- •Глава 15.
- •15.1. Стратегии конструирования
- •15.2. Архитектура систем планирования и метапланирования
- •15.1. Программа планирования мероприятий
- •15.3. Извлечение, представление и применение знаний о проектировании
- •15.3.1. Реализация обратного прослеживания в системе vt
- •15.3.2. Приобретение знаний с помощью системы salt
- •15.4. Итоги анализа систем решения проблем конструирования
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 16. Средства формирования пояснений
- •Глава 16.
- •16.1. Формирование пояснений на основе знаний
- •16.1.1. Подсистема формирования пояснений в mycin
- •16.1.2. Формирование пояснений в системах, производных от mycin
- •16.1.3. Формирование пояснений на основе фреймов
- •16.1.4. Организация вывода пояснений в системе centaur
- •16.1.5. Использование мультимедийного интерфейса для формирования пояснений
- •16.2. Формирование пояснений и автоматическое программирование
- •16.2.1. Автоматическое программирование в системе xplan
- •16.2.2. Проект Explainable Expert Systems
- •16.2.3. Планирование текстов пояснений и модели пользователей в pea
- •16.3. Перспективы дальнейших исследований методов формирования пояснений
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 17. Инструментальные средства разработки экспертных систем
- •Глава 17.
- •17.1. Общая характеристика инструментальных средств для построения экспертных систем
- •17.2. Оболочки экспертных систем
- •17.3. Языки программирования высокого уровня
- •17.3.1. Языки описания порождающих правил
- •17.3.2. Объектно-ориентированные языки
- •17.3.3. Языки логического программирования экспертных систем
- •17.3.4. Многофункциональные программные среды
- •17.1. Cups как многофункциональная среда программирования
- •17.3.5. Дополнительные модули
- •17.2. Логический вывод в разных контекстах
- •17.4. Использование инструментальных средств
- •17.4.1. Характерные сложности и способы их избежать
- •17.4.2. Выбор подходящего инструментария для разработки экспертной системы
- •17.4.3. Практическое освоение инструментальных средств
- •17.3. Правила и процедуры в инструментальной среде м.4
- •17.4.4. Стиль программирования
- •17.5. Некоторые максимы разработки экспертных систем
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 18. Системы с доской объявлений
- •Глава 18.
- •18.1. Принципы организации систем с доской объявлений
- •18.2. Системы hearsay, age и орм
- •18.2.1. Почему для hearsay-II выбрана такая архитектура
- •18.2.2. Использование источников знаний в hearsay-II
- •18.2.3. Система hearsay-III— оболочка для создания систем с доской объявлений
- •18.2.4. Инструментальные среды age и орм
- •18.3. Среда с доской объявлений вв
- •18.3.1. Уровни абстракции в среде вв
- •18.3.2. Системы вв1 и accord
- •18.3.3. Система protean
- •18.3.4. Интеграция стратегий логического вывода
- •18.3.5. Общая характеристика вв
- •18.4. Эффективность и гибкость модели с доской объявлений
- •18.4.1. Организация доски объявлений в системе gbb
- •18.4.2. Компоновка доски объявлений в среде erasmus
- •18.5. Организация параллельных вычислений в системах cage и poligon
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 19. Система отслеживания истинности предположений
- •Глава 19.
- •19.1. Отслеживание зависимостей
- •19.1.1. Релаксация в сети
- •19.1.2. Пересмотр допущений
- •19.1. Запись информации о связях
- •19.2. Пересмотр теорий высказываний
- •19.3. Немонотонное обоснование
- •19.2. Пара конфликтующих выражений
- •19.4. Работа со множеством контекстов
- •19.4.1. Отслеживание истинности предположений, основанное на анализе допущений
- •19.4.2. Использование систем отслеживания истинности предположений для диагностирования на основе моделей
- •19.5. Сравнение различных вариантов организации систем отслеживания истинности предположений
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 20. Формирование знаний на основе машинного обучения
- •Глава 20.
- •20.1. Индуктивное обучение
- •20.2. Система Meta-dendral
- •20.2.1. Формирование и уточнение правил
- •20.2.2. Пространство версий
- •20.2.3. Алгоритм отсеивания кандидатов
- •20.2.4. Сопоставление экземпляров с образцами в Meta-dendral
- •20.3. Построение дерева решений и порождающих правил
- •20.3.1. Структура дерева решений
- •20.3.2. Алгоритм формирования дерева решений по обучающей выборке
- •20.4. Уточнение наборов правил
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 21. Сети доверия
- •Глава 21.
- •21.1. Теория Демпстера—Шефера
- •21.1.1. Функции доверия
- •21.1.2. Применение теории Демпстера—Шефера к системе mycin
- •21.2. Методика Перла
- •21.1. Байесовские сети
- •21.3. Сравнение методов неточных рассуждений
- •21.4. Резюме
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 22. Рассуждения, основанные на прецедентах
- •Глава 22.
- •22.1. База прецедентов
- •22.1.1. Программа chef
- •22.1.2. Методы извлечения и адаптации прецедентов
- •2. Найти соответственное свойство в хранимых прецедентах.
- •3. Сравнить два значения и вычислить степень близости т.
- •4. Умножить эту оценку на вес свойства с.
- •22.2. Обучение с помощью компьютера: система сато
- •22.2.1. Предметная область программы сато
- •22.2.2. Расследования и рассуждения в юриспруденции
- •22.2.3. Обучение с помощью системы сато
- •22.3. Формирование отчетов в системе frank
- •22.4. Сравнение систем, основанных на правилах и прецедентах
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 23. Гибридные системы
- •Глава 23.
- •23.1. Методы обучения в системе odysseus
- •23.2. Системы odysseus и minerva
- •23.2.1. Оболочка экспертной системы minerva
- •23.2.2. Обучение в системе odysseus
- •23.3. Использование прецедентов для обработки исключений
- •23.4. Гибридный символический подход и нейронные сети
- •23.4.1. Нейронные сети
- •23.4.2. Scalir — гибридная система для извлечения правовой информации
- •23.4.3. Организация обучения в системе scalir
- •23.5. Будущее гибридных систем
- •Рекомендуемая литература
- •Упражнения
- •Глава 24. Заключение
- •Глава 24.
- •24.1. Загадка искусственного интеллекта
- •24.2. Представление знаний
- •24.3. Языки программирования систем искусственного интеллекта
- •24.4. Решение практических проблем
- •24.5. Архитектура экспертных систем
- •Рекомендуемая литература
- •Приложение.
- •А.1. Краткая история clips
- •А.2. Правила и функции в clips
- •А.2.1. Факты
- •А.2.2. Правила
- •А.2.3. Наблюдение за процессом интерпретации
- •А.2.4. Использование шаблонов
- •A.2.5. Определение функций
- •А.3. Объектно-ориентированные средства в clips
- •А.4. Задача "Правдолюбцы и лжецы"
- •А.4.1. Анализ проблемы
- •А.4.2. Онтологический анализ и представление знаний
- •А.4.3. Разработка правил
- •Листинг а.1. Трассировка решения задачи р0
- •Упражнение 1
- •А.4.4. Расширение набора правил — работа с составными высказываниями
- •Упражнение 2
- •Листинг а.2. Трассировка решения задачи р4
- •A.4.5. Обратное прослеживание и множество контекстов
- •Упражнение 3
- •Выявление противоречий
- •Подготовка рабочей памяти к выполнению отката
- •Выполнение отката
- •Упражнение 4
- •Восстановление контекста
- •Упражнение 5
- •А.4.6. Обработка метавысказываний
- •А.4.7. Полный листинг программы
- •А.5. Стиль программирования на языке clips
- •Упражнения
А.4.7. Полный листинг программы
Ниже приведен полный листинг CLIPS-программы, которая обеспечивает обработку составных утверждений и метавысказывании.
Эта программа предназначена для разрешения головоломок о правдолюбцах и лжецах. Программа анализирует наличие логических противоречий и отыскивает первую непротиворечивую интерпретацию.
Программа может обрабатывать конъюнктивные и дизъюнктивные составные утверждения. Программа может решать задачи с множеством высказываний и метавысказываниями.
TEMPLATES
Объект CLAIM имеет следующие поля: CONTENT - содержимое утверждения, например, Т А ... означает, что А является правдолюбцем; F A ... означает, что А является лжецом; OR Т A F В ... означает, что А является правдолюбцем или В является лжецом, и т.д. REASON указывает, на основании какого высказывания сформировано данное утверждение. Значение этого поля равно идентификатору (полю tag) соответствующего объекта statement (высказывание). CONTEXT ::= 0 / 1 / 2; значение 0 означает глобальный контекст, значение 1 означает локальный контекст левого операнда, значение 2 означает локальный контекст правого операнда дизъюнкции,
(deftemplate claim
(multifield content (type SYMBOL))
(field reason (type INTEGER))
(field scope (type SYMBOL))
(field context (type INTEGER) (default 0))
)
;; Объект statement (высказывание) связан с определенным
персонажем (поле speaker).
;;Высказывание содержит утверждение (поле claim).
;;Высказывание имеет основание - причину (поле reason).
;;Если данный объект не является производным от другого
;;объекта statement, в поле reason устанавливается
;;значение 0.
;;В поле tag устанавливается уникальный числовой
;;идентификатор объекта - число, большее 0.
;;В поле DONE устанавливается одно из
;;следующих значений:
;;0 означает, что объект еще не обрабатывался;
;;1 означает, что объект обрабатывался в предположении
;;о правдивости высказывания;
;;2 означает, что объект обрабатывался в предположении
;;о лживости высказывания, (deftemplate statement
(field speaker (type SYMBOL))
(multifield claim (type SYMBOL))
(field scope (type SYMBOL) (default truth))
(multifield reason (type INTEGER) (default 0))
(field tag (type INTEGER) (default 0))
(field done (type INTEGER) (default 0))
)
;;Объект world представляет множество утверждений,
;;сформированных при определенном предположении
;;о правдивости или лживости высказывания,
;;принадлежащего некоторому персонажу.
;;Объект имеет уникальный идентификатор
;;в поле tag, который соответствует
;;тэгу высказывания.
;;Смысл допущения - истинность или лживость -
;;фиксируется в поле scope.
;;Поле TASK содержит одно из перечисленных
;;ниже значений:
CHECK - анализ предположений о
;;правдивости или лживости высказывания;
;;CONTRA - анализ обнаруженного противоречия;
;; CLEAN - удаляет все утверждения, созданные
;;в противоречивом "мире" ;
;;BАСК - откат в точку возврата;
QUIT - прекращение процесса.
;;Поле prior может содержать идентификатор
;;объекта world, обработанного перед тем,
;;как был создан данный объект, и с которым данный
;;объект может потенциально конфликтовать.
;;Поле upper содержит идентификатор другого объекта
;;world, в который внедрен данный объект, если
;;соответствующее высказывание содержит другое
;;высказывание.
;;Например, А говорит, что В сказал, что А - лжец.
;;В поле context сохраняется текущий контекст
;;анализируемого операнда дизъюнкции.
;;Поле done содержит информацию о том, обработано ли
;; уже высказывание, на основании которого создан этот
;; объект.
(deftemplate world
(field tag (type INTEGER) (default 1))
(field scope (type SYMBOL) (default truth))
(field task (type SYMBOL) (default check))
(field prior (type INTEGER) (default 0))
(field upper (type INTEGER) (default 0))
(field context (type INTEGER) (default 0))
(field done (type INTEGER) (default 0))
)
;; ФУНКЦИЙ
;; Изменяет область определения предиката с Т на F
;; и наоборот.
(deffunction flip (?P)
(if (eg ?P Т) then F else T)
)
;; ПРАВИЛА
Распаковка высказываний
;;ЕСЛИ объект world базируется на предположении о
;;правдивости высказывания,
;;ТО предположить, что персонаж говорит правду и что
;;высказывание истинно.
;;Значение поля TAG объекта statement передается в поле
;;reason объектов claim.
;;ПРИМЕЧАНИЕ. Это правило не используется для
;;распаковки метавысказываний. (defrule unwrap-true
?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task check)
(done 0)) ?S <- (statement (speaker ?X)
(claim ?PS:(not (eg ?P SAY)) $?Y) (done 0)) =>
(printout t crlf
"Assuming " T ?X " and " ?P $?Y " in world " ?N
;; "Предполагается " T ?X " and " ?P $?Y " в мире " ?N t crlf
)
;;Зафиксировать, что высказывание было распаковано
;;в предположении о его правдивости,
;;modify ?S (tag ?N) (done 1))
;;Зафиксировать в объекте world, что высказывание
;;распаковано, modify ?W (done 1))
;;Предположим, что персонаж в текущем "мире" является
;;правдолюбцем.
(assert (claim (content Т ?Х) (reason ?N)
(scope truth) ) )
;; Предполагается, что утверждение в высказывании
;; истинно. (assert (claim (content ?P $?Y) (reason ?N)
(scope truth)))
)
;; ЕСЛИ объект world базируется на предположении о
; ; правдивости метавысказывания,
;; ТО предположить , что персонаж говорит правду и что
;; высказывание истинно.
(defrule unwrap-true-state
?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task check)
(done 0)) ?S <- (statement (speaker ?X) (claim SAY ?Z $?Y)
(done 0)) =>
(printout t crlf "Assuming " T ?X " and " ?Z " says " $?Y
" in world " ?N
;; "Предполагается " T ?X " и " ?Z " говорит " $?Y
;; " в мире " ?N t crlf
)
;; Зафиксировать, что высказывание было распаковано
;; в предположении о его правдивости.
(modify ?S (tag ?N) (done 1))
; ; Предположим, что персонаж в текущем мире является
; ; правдолюбцем.
(assert (claim (content T ?X) (reason ?N)
(scope truth) ) )
;; Зафиксировать в объекте world, что высказывание
;; распаковано . (modify ?W (done 1))
; ; Сформировать новый объект world для внедренного
;; высказывания и зафиксировать, что этот объект
;; является внутренним по отношению к объекту
?N. (assert (world (tag (+ ?N 1)) (scope truth)
(upper ?N)))
;; Зафиксировать внедренное высказывание в новом
;; объекте world. (assert (statement (speaker ?Z) (claim $?Y)
(reason ?N)))
)
;; ЕСЛИ объект world базируется на предположении о
;; лживости высказывания,
;; ТО предположить, что персонаж лжет и что
;; высказывание ложно.
;; ПРИМЕЧАНИЕ. Это правило не используется для
;; распаковки метавысказываний. (defrule unwrap-false
?W <- (world (tag ?N) (scope falsity) (task check))
?S <- (statement (speaker ?X)
(claim ?P&:(not (or (eq ?P NOT) (eq ?P SAY))) $?Y)
(tag ?N) (done 1) ) =>
(printout t crlf
"Assuming " F ?X " and NOT " in world " ?N
;; "Предполагается " F ?X " и HE " ?P $?Y " в мире " ?N t crlf
)
;; Зафиксировать, что высказывание анализируется
;; в предположении о его лживости.
(modify ?S (scope falsity) (done 2))
;; Зафиксировать в объекте world, что анализируется
;; лживость высказывания.
(modify ?W (done 2))
;; Предположим, что персонаж лжец.
(assert (claim (content F ?X) (reason ?N)
(scope falsity)))
;; Сформировать отрицание утверждения,
(assert (claim (content NOT ?P $?Y) (reason ?N)
(scope falsity))) )
ЕСЛИ объект world базируется на предположении о лживости метавысказывания, ТО предположить, что персонаж лжет. Каких-либо предположений об истинности утверждения не делается.
ПРИМЕЧАНИЕ. Правило используется только для работы с метавысказываниями, которые не содержат отрицаний. Правило не может обрабатывать метавысказываний вида: А: "В не говорил, что он лжец." или А: "В говорил, что он не лжец." (defrule unwrap-false-state
?W <- (world (tag ?N) (scope falsity)
(task check)) ?S <- (statement (speaker ?X)
(claim SAY ?Z $?Y)
(tag ?N) (done 1)) =>
(printout t crlf "Assuming " F " "?X "
and NOT " ?Z " says " $?Y
" in world " ?N
;; "Предполагается " F " "?X " и HE " ?Z " говорит
;; " $?Y " в мире " ?N t crlf
)
;; Изменить значение в поле scope текущего объекта
;; world.
(modify ?W (scope falsity) (done 2))
;; Зафиксировать, что высказывание было распаковано
;; в предположении о лживости,
(modify ?S (scope falsity) (done 2))
;; Предположить, что в текущем "мире" персонаж,
;; произнесший метавысказывание, лжец,
(assert (claim (content F ?X) (reason ?N)
(scope falsity))) )
;;-------------------------------
;; ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАТОРЫ
;; Правила отрицания
;; ЕСЛИ некто не правдолюбец,
;; ТО он лжец. (defrule notl
(declare (salience 5))
?F <- (claim (content NOT Т ?P)) =>
(modify ?F (content F ?P)) )
;; ЕСЛИ некто не лжец,
;; ТО он правдолюбец, (defrule not2
(declare (salience 5))
?F <- (claim (content NOT F ?P)) =>
(modify ?F (content Т ?Р)) )
;;---------------------
;; Распространение отрицания на дизъюнкцию,
(defrule not-or
(declare (salience 5))
?F <- (claim .(content NOT OR ?P ?X ?Q ?Y)) =>
(modify ?F (content AND (flip ?P) ?X (flip ?Q) ?Y))
)
;;-------------------------
;; Распространение отрицания на конъюнкцию,
(defrule not-and
(declare (salience 5))
?F <- (claim (content NOT AND ?P ?X ?Q ?Y)) =>
(modify ?F (content OR (flip ?P) ?X (flip ?Q) ?Y))
)
;;------------------------------
;; Устранение конъюнкции, (defrule conj
(world (tag ?N) (scope ?V) (task check)
(context ?L)) (claim (content AND ?P ?X ?Q ?Y) (reason ?N)
(scope ?V) (context ?L) =>
(assert (claim (content ?P ?X) (reason ?N)
(scope ?V) (context ?L))
(assert (claim (content ?Q ?Y) (reason ?N)
(scope ?V) (context ?L))
;; ОБРАБОТКА ДИЗЪЮНКТИВНЫХ УТВЕРЖДЕНИЙ
)
;; ЕСЛИ мы имеем дело с дизъюнктивным утверждением,
;; т.е. context = 0,
;; ТО сначала проанализировать левый дизъюнкт.
;; ПРИМЕЧАНИЕ. Устанавливается значение 1 как в поле
;; context объекта world, так и в поле context нового
; ; объекта claim.
(defrule left-disjunct
?W <- (world (tag ?N) (task check)
(scope ?V) (context 0))
(claim (content OR ?P ?X ?Q ?Y) (reason ?N)
(scope ?V) (context 0» =>
(assert (claim (content ?P ?X)
(reason ?N) (scope ?V) (context 1)))
(modify ?W (context 1))
)
;; ЕСЛИ при анализе левого дизъюнкта обнаружено
;; противоречие ,
;; ТО проанализировать правый дизъюнкт.
(defrule right-disjunct
(declare (salience 10))
?W <- (world (tag ?N) (task contra) (context 1))
(claim (content OR ?P ?X ?Q ?Y) (reason ?N)
(scope ?V)) =>
(assert (claim (content ?Q ?Y)
(reason ?N) (scope ?V) (context 2)))
(modify ?W (task check) (context 2))
)
;; ЕСЛИ выполнен откат к анализу правого дизъюнкта,
;; ТО установить соответствующий контекст.
(defrule resume-disjunct
?W <- (world (tag ?N) (task back) (context 1))
(claim (content OR ?P ?X ?Q ?Y) (reason ?N) (scope ?V))
=>
(assert (claim (content ?Q ?Y) (reason ?N)
(scope ?V) (context 2))) (modify ?W
(task check) (context 2))
)
;; ЕСЛИ анализ обоих дизъюнктов в предположении о
;; правдивости персонажа привел к противоречию
;; в том же самом "мире" ,
;; ТО выполнить анализ, предполагая, что персонаж лжет.
(defrule false-disjuncts
?W <- (world (tag ?M) (scope truth)
(task contra) (prior 0) (context 2))
(not (claim (reason ?M) (context 2))) =>
(modify ?W (scope falsity) (task check) (context 0))
)
;; ЕСЛИ анализ в предположении о правдивости персонажа
;; привел к противоречию с другим "миром" ,
;; ТО выполнить анализ, предполагая, что персонаж лжет.
(defrule other-world
?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task contra)
(prior ?M&"0) (context 0)) =>
(modify ?W (scope falsity) (task check))
)
;;ОБРАБОТКА ПРОТИВОРЕЧИЙ
;;ЕСЛИ обнаруживается противоречие между предположением
;;и производными от него фактами в пределах одного и
;;того же мира и в одном и том же контексте,
;;ТО зафиксировать противоречие и удалить
;;противоречивые утверждения (объекты claim)
;;из базы фактов, (defrule contradiction
(declare (salience 100))
?W <- (world (tag ?N) (task check) (scope ?V)
(context ?S)) ?P <- (claim
(content ?F ?X) (scope ?V) (reason ?N)
(context ?S)) ?Q <- (claim
(content ?G&:(-not (eq ?G ?F)) ?X)
(scope ?V) (reason ?N) (context ?S)) =>
(printout t crlf
"CONTRADICTION: " ?F ?X " versus " ?G ?X "in world " ?N
;; "ПРОТИВОРЕЧИЕ между: " ?F ?X " и "?G ?X "в мире " ?N
t crlf) (retract ?P) (retract ?Q)
(modify ?W (task contra))
;; ЕСЛИ обнаруживается противоречие между предположением
;; и производными от него фактами в пределах одного и
;; того же мира, но в разных контекстах,
;; ТО зафиксировать противоречие.
(defrule transcontext
(declare (salience 90))
?W <- (world (tag ?N) (task check) (scope ?V)
(context ?T))
(claim (content ?F ?X) (scope ?V) (reason ?N)
(context ?S&:(< ?S ?T)))
(claim (content ?G&:(not (eq ?G ?F)) ?x') (scope ?V)
(reason ?N) (context ?T)) =>
(printout t crlf
"TRANSCONTEXT CONTRADICTION: " ?F ?X " versus "
?G ?X " in world " ?N
;; "ТРАНСКОНТЕКСТНОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ между: "
?F ?X ;; " и "?G ?X "в мире " ?N
t crlf) (modify ?W (task contra))
)
;; ЕСЛИ обнаруживается противоречие между
;; текущим "миром" в предположении о правдивости
;; и ранее покинутым "миром",
;; ТО зафиксировать противоречие.
(defrule transworld-truth (declare (salience 80))
?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task check)
(upper 0))
;; В текущем "мире" имеется утверждение,
;; противоречащее утверждению в другом "мире",
(claim (content ?F ?X) (reason ?N))
;; "Мир", с которым обнаружен конфликт, имеет
;; идентификатор, меньший, чем текущий "мир",
;; т.е. сформирован раньше,
(claim (content ?G&:(not (eq ?G ?F)) ?X)
(reason ?M&:(< ?M ?N))) =>
(printout t crlf
"TRANSWORLD CONTRADICTION: " ?F ?X "
versus ?G ?X " in worlds " ?N "|" ?M
;; "МЕЖМИРОВОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ: " ?F ?X " противоречит
;; ?G ?X " в мирах " ?N "|" ?M
t crlf) (modify ?w (task contra))
;;ЕСЛИ обнаруживается противоречие между
;;текущим "миром" в предположении о лживости
;;и ранее покинутым "миром",
;;ТО подготовиться к выполнению отката в ранее
;;покинутый "мир". (defrule transworld-falsity
(declare (salience 80)) ?W <- (world (tag ?N)
(scope falsity)
(task check) (upper 0)) (claim (content ?F ?X)
(reason ?N)) (claim
(content ?G&:(not (eq ?6 ?F)) ?X) (reason ?M&:(< ?M ?N))) =>
(printout t crlf
"TRANSWORLD CONTRADICTION: " ?F ?X "
versus ?G ?X " in worlds " ?N "|" ?M
;; "МЕЖМИРОВОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ: " ?F ?X " противоречит
;; ?G ?X " в мирах " ?N "|" ?M
t crlf) (modify ?W (task contra) (prior ?M))
ЕСЛИ обнаружено противоречие между внедренным "миром" метавысказывания и ранее покинутым "миром", ТО удалить высказывание, связанное с внедренным "миром"
(defrule upper-world
(declare (salience 80))
?W <- (world (tag ?N)
(task check) (upper ?U&"0))
(claim (content ?F ?X) (reason ?N))
(claim
(content ?G&:(not (eq ?G ?F) ) ?X)
(reason ?M&:(< ?M ?N))) ?S <- (statement (tag ?N) (reason ?U)) =>
(printout t crlf
"TRANSWORLD CONTRADICTION: " ?F ?X "
versus " ?G ?X " in worlds " ?N "|" ?M
;; "МЕЖМИРОВОЕ ПРОТИВОРЕЧИЕ: " ?F ?X "
противоречит " ;; ?G ?X " в мирах " ?N "|" ?M
t crlf) (retract ?S) (modify ?W (task contra) (prior ?U))
;;ОПЕРАЦИИ УДАЛЕНИЯ
;; Удаление дизъюнкта, (defrule clean-context
(declare (salience 50)) (world
(tag ?N)
(task ?T&:(or (eg ?T contra) (eq ?T back))
(context ?S&~0))
?F <- (claim (reason ?N) (context ?S)) =>
(retract ?F)
;; ЕСЛИ текущий мир проанализирован только
;; в предположении о правдивости,
;; ТО проанализировать его, предполагая
;; лживость персонажа.
(defrule switch-scope
(declare (salience 40))
?W <- (world (tag ?N) (scope truth) (task contra)
(context ?C&~1) =>
(modify ?W (scope falsity) (task check))
)
;; Удалить все утверждения, сделанные в предположении
;; о правдивости, перед тем как анализировать
;; предположение о лживости, (defrule sweep-claims
(declare (salience 100))
(world
(tag ?N) (scope truth) (context ?C&~1)
(task ?T&:(or (eq ?T contra) (eq ?T back))))
?F <- (claim (reason ?N) (scope truth) (context ?D&~1)) =>
(retract ?F)
)
;; Удалить все объекты statement, основанные на предположении
;; о правдивости, перед тем как анализировать
;; предположение о лживости, (defrule sweep-statements
(declare (salience 100))
(world
(tag ?N) (task ?T&:(or (eq ?T contra)
(eq ?T back))) (scope truth) (context 0))
?F <- (statement (reason ?N) (scope truth)) =>
(retract ?F)
)
;; Удалить утверждения, связанные с "миром",
;; в котором обнаружены противоречия.
(defrule kill-claims
(declare (salience 100)) (world (tag ?N)
(task clean)) ?F <- (claim (reason ?N))
=>
(retract ?F)
)
;; ЕСЛИ все ненужные объекты claim или statement удалены,
;; ТО удалить объект world, которому назначена задача clean,
(defrule stop-killing
(declare (salience 100))
?W <- (world (tag ?N) (task clean))
(not (claim (reason ?N))) =>
(retract ?W)
)
;;ОПЕРАЦИИ ОТКАТА
Хронологический откат к тому "миру", который был покинут без выполнения анализа в предположении о лживости (поле scope содержит значение truth, а поле task - значение check).
(defrule undirected-falsity (declare (salience 20))
(world (tag ?N) (scope falsity)
(task contra)) ?W <- (world (tag ?M&:(< ?M ?N))
(scope truth) (task check)) =>
(modify ?W (task back))
;;Хронологический откат к тому "миру", который был
;;покинут без завершения анализа дизъюнктов,
(defrule undirected-disjunct (declare (salience 20))
(world (tag ?N) (scope falsity) (task contra))
?V <- (world (tag ?M&:(< ?M ?N)) (task check)
(context 1)) (claim (content OR ?P ?X ?Q ?Y) (reason ?M)
(scope ?S)) =>
;; Дизъюнкт в ранее покинутом "мире", анализ которого
;; не был выполнен.
(assert (claim (content ?Q ?Y) (reason ?M) (scope ?S)
(context 2));
;; Зафиксировать необходимость отката в этот "мир".
(modify ?V (task back))
;; Удаление объектов world .
;; ЕСЛИ выполняется откат к объекту М,
;; ТО удалить все объекты world,
;; имеющие идентификатор, больший М.
(defrule undo-world
(declare (salience 50)) (world (tag ?M)
(task back)) ?W <- (world (tag ?N&:(> ?N ?M))) ==>
(retract ?W)
)
;; Откат к прежним высказываниям.
(defrule restate
(declare (salience 50)) (world (tag ?M)
(task back)) ?S <- (statement (tag ?N&:
(> ?N ?M)] (reason 0) (done ?X&"0))
=>
(modify ?S (done 0))
)
;; Удаление объектов claim.
;; ЕСЛИ выполняется откат к объекту world M,
;; ТО удалить все объекты claim,
;; связанные с удаленными объектами world.
(defrule unclaim
(declare (salience 30))
(world (tag ?H) (task back))
?F <- (claim (reason ?N&:(> ?N ?M))) =>
(retract ?F)
)
;; Удаление объектов statement.
;; ЕСЛИ выполняется откат к объекту world M,
;; ТО удалить все объекты statement,
;; связанные с удаленными объектами world.
(defrule unstate
(declare (salience 30))
(world (tag ?M) (task back))
?F <- (statement (reason ?N&:(> ?N ?M))) =>
(retract ?F)
)
;;Возобновление процесса вычислений,
;;начиная с точки возврата.
;;ЕСЛИ все объекты world, созданные
;;после объекта М, удалены,
;;ТО повторно сформировать объект М,
;;предположив лживость высказывания.
(defrule restart
(declare (salience 20))
?W <- (world (tag ?M) (scope truth)
(task back) (context ?C&~1)) =>
(modify ?W (scope falsity) (task check) (context 0))
)
;;ПЕРЕХОД К АНАЛИЗУ СЛЕДУЮЩЕГО "МИРА" И
;;ВЫВОД ОТЧЕТА О РЕЗУЛЬТАТАХ
;;Переход к анализу следующего "мира",
;;ЕСЛИ никакие другие правила не ожидают активизации,
;;ТО анализ текущего "мира" завершен и
;;можно приступить к формированию нового "мира",
;;если имеются необработанные высказывания.
;;ПРИМЕЧАНИЕ. Это правило имеет приоритет,
;;более низкий, чем все прочие правила,
;;исключая правило вывода результатов,
(defrule move
(declare (salience -50))
;;Существует "мир", сформированный на основе
;;исходного высказывания.
?W <- (world (tag ?N&:(> ?N 0)) (task check))
;;В базе фактов отсутствуют объекты world,
;;созданные позже текущего.
(not (world (tag ?T&:(> ?T ?N))))
В базе фактов имеется высказывание, подготовленное к созданию нового объекта world.
(statement (reason 0) (done 0)) =>
;; Сформировать новый объект world на основе
;; этого объекта statement.
(assert (world (tag (+ ?N 1))))
)
;;ЕСЛИ отсутствуют противоречия в объектах world,
;;ТО распечатать результаты.
;;ПРИМЕЧАНИЕ. Это правило будет активизироваться
;;повторно до тех пор, пока не будет выведена
;;непротиворечивая интерпретация,
(defrule report-results
(declare (salience -40)) (not (world (task contra)))
(not (statement (reason 0) (done 0)))
(statement (tag ?N) (done ?MS~0))
(claim (content ?P ?X) (reason ?N)) =>
(printout t crlf
"RESULT: " ?P ?X " from statement " ?N
;; "РЕЗУЛЬТАТ: " ?P ?X " из высказывания " ?N
t crlf)
;; ЕСЛИ противоречие остается и после анализа всех точек отката
;; и нет больше правил, которые можно было бы активизировать,
;; ТО прекратить процесс вычислений,
(defrule sanity-check
(declare (salience -100))
(world (tag ?N) (task ?T&:(or (eg ?T contra)
(eq ?T back))))
(not (world (tag ?M&:(< ?M ?N))
(scope truth) (task check))) =>
(printout t crlf
"FAIL: Statements inconsistent, detected in world " ?N
;; "РЕШЕНИЕ НЕ НАЙДЕНО: Высказывания противоречивы,
;; обнаружены в мире " ?N
t crlf) (halt)
)
Я не сомневаюсь в том, что эту программу можно совершенствовать и далее. Можно, например, попытаться использовать технологию отката, основанную на комбинировании направленных и хронологических методов поиска точки возврата. Но и в том виде, в каком она здесь представлена, программа справляется со всеми сформулированными в тексте приложения задачами. Анализируя текст программы, вы можете убедиться в том, что язык CLIPS позволяет реализовать многие из описанных в данной книге технологий, в частности:
методику прямого логического вывода, которая обеспечивает разрешение конфликтов (глава 5);
целенаправленный логический вывод с использованием лексем задач (главы 5 и 14);
анализ множества контекстов при разных исходных предположениях (главы 17 и 19).
На примере этой программы вы также могли убедиться в том, что несмотря на модульную структуру, расширение ее функциональных возможностей сопряжено с определенной модификацией ранее разработанных модулей (правил), которые должны учитывать изменения, вносимые в структуру данных.
