
книги из ГПНТБ / Клыков, Ю. И. Ситуационное управление большими системами
.pdfПараграфе-. Семантическая связь между включаемыми понятиями и понятиями правил включения проявляется в наличии одинаковых характеристик в составе развер ток понятий. Для определения семантической связи не обходимо учитывать позиции общих элементов (совпа давших характеристик) в структуре понятий, что позво ляет оценивать не только степень семантической связи (семантическое расстояние), но и вид ее. Вид и степень семантической связи определяются рядом параметров.
Рассмотрим сначала простейшие виды связей, кото рые проявляются в совпадении лишь одной характери стики. По характеру пересечения планов содержания понятий будем различать два вида семантической связи между понятиями: семантическая общность и семанти ческая близость.
Будем говорить, что между понятиями х°, х^ су ществует семантическая общность, если свертка или вводимая отношением „предмет х является видом предмета у" характеристика плана содержания понятия х" является сверткой или соответствующей характе ристикой понятия xbi . Например, семантическая общ ность существует между следующими понятиями:
|
|
|
о |
,о |
|
|
о. |
|
; о |
о |
о |
|
|
|
,1 |
|
г3 |
|
,1 |
: i\ xi |
г2 х2 г3 |
х3 |
|
||||
|
х2 — г1 |
xt |
г2 |
л 4 |
х^; |
xi |
|
|
|
|
|||
где |
х\ — „мелкий |
бурый |
уголь"; х° —„ навалочный груз""; |
||||||||||
х°2 — „марка' |
угля |
[БР"; |
х°3 |
— „мелкий |
уголь"; |
х\ — |
„гра |
||||||
нулированный |
суперфосфат"; х° |
— „суперфосфат"; |
л° — |
||||||||||
«гранула»; г\— «предмет х |
является |
видом предмета у»; |
|||||||||||
г2 — «предмет |
|
х является именем предмета у»; г3—- |
|||||||||||
«предмет х является |
фор |
|
|
|
|
|
|||||||
мой |
предмета |
у». |
|
Для |
|
|
|
|
|
||||
обозначения |
|
отношения |
|
|
|
|
|
||||||
«предмет |
х является |
ви |
|
|
|
|
|
||||||
дом |
предмета |
у» |
в |
даль |
|
|
|
|
|
||||
нейшем |
будем |
использо |
|
|
|
|
|
||||||
вать символ |
п. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
При |
геометрическом |
|
|
|
|
|
|||||||
изображении |
|
|
понятий |
|
|
|
|
|
|||||
условимся |
изображать |
|
|
Рис. 3-5. |
|
6—272 |
81 |
сплошными линиями ребра, отождествленные с поняти ем г\. Остальные ребра будем изображать пунктирными линиями.
Семантическая общность проявляется в том, что па деревне одного понятия есть хотя бы одна вершина, со единенная сплошной линией с корнем, одноименная
снекоторой вершиной другого дерева, соединенной
сплошной линией с корнем (глав ной вершиной). На одном пли обоих деревьях одноименные вер шины могут, в частности, совпа дать с главными. На рис. 3-5 изо бражены деревья понятий «мел кий бурый уголь» и «гранулиро ванный суперфосфат».
Частным случаем семантиче ской общности является соподчи нение понятий, когда класс объ ектов, обозначаемых подчинен
ным понятием, является подклассом объектов, обозна чаемых подчиняющим понятием («зерно — «насыпной груз»). При соподчинении свертка подчиняющего поня тия, является первой характеристикой (характеристикой, вводимой отношением п) подчиненного понятия.
На рис. 3-6 показано соподчинение понятий х\, л] , x°k. На дереве ^подчиняющее понятие располагается
ниже подчиненного. Семантическая тождественность двух понятий (одноименность планов выражения поня тий) является частным случаем семантической общно сти. Таким образом, семантическая общность понятий соответствует такому случаю строгого включения поня тий, когда планы выражения понятий располагаются на сплошном пути, ведущем из корня дерева подчиненного понятия в выходную вершину.
Будем говорить, что между понятиями х", V!суще ствует семантическая близость, если х" строго вклю чено в хь. и корень дерева D(xb.) лежит на одном из несплошных путей (т. е. путей, в которых хотя бы одно звено является пунктирным) дерева D(x") (рис.3-7). Семан-
S2
тическая близость понятии проявляется в том, что план выражения понятия хь является не первой характеристи кой плана содержания понятия х".
Рассмотрим правила образования ситуативных отно шений между понятиями при построении выводов в мо дели Мс для обоих видов семантической связи. Посколь-
Р п с 3-8.
ку ситуативная структура представляет собой конъюнк цию синтагм, то без потери общности можно ограничить ся рассмотрением ситуативных структур типа синтагм.
Пусть задана ситуативная структура у^ = ха г^х**.
Рассмотрим понятия |
xcq, |
х*, |
играющие |
роль |
объектов. |
Будем говорить, что |
между |
понятиями |
хс, х* |
сущест |
|
вует отношение гк типа |
семантической |
общности, т. е. |
|||
структура уу = xcq г^х^ |
выводима из |
при |
наличии |
6* |
83 |
семантической общности соответственно между поня
тиями |
xq, |
я" и |
|
, х?, если понятия х", |
хь |
являются под |
|||||||||
чиняющими |
соответственно |
|
относительно |
понятий |
|||||||||||
xcq, xd (рис. 3-8). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Правило вывода для ситуативной структуры имеет |
|||||||||||||||
вид: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(V<) |
( V < ) |
( К |
* |
-<) |
Л |
( < |
|
Л |
|
|
|||
|
|
|
д |
{х\ |
7Х х у к |
х) |
Г, xdt) |
d x ; ;f t |
л?). |
|
|
||||
Рассмотрим пример. Пусть ха |
— „самолет", |
|
— |
||||||||||||
„аэропорт", |
rk— |
„предмет |
х |
движется |
к |
предмету у". |
|||||||||
Одной |
из |
возможных |
непротиворечивых |
структур, |
выво |
||||||||||
димых |
из |
|
, является |
yv = |
xcq rkxd, |
где |
xq — |
„самолет |
|||||||
ИЛ-18"; |
^ |
— „аэропорт |
Внуково". |
Если |
между |
поня |
|||||||||
тиями xq, |
x"t |
я |
xd, |
хь^ |
существует |
семантическая |
бли |
||||||||
зость |
(рис. |
3-9), то построение |
вывода |
осуществляется |
Рис. 3-9.
с помощью правил тождественного преобразования отношений. Сначала устанавливаются отношения гх , ге
соответственно между понятиями х°, ха. и xd, х^, затем
строится отношение между Xе, Xй. Пусть таким отно шением будет г р .
84
Отношение гр будем называть отношением типа се мантической близости. Правило вывода для случая семантической близости понятий имеет вид:
(v<) (v*J) (v*p ( v < ) ( v < ) ( v ^ ) ( К * < ) Л
Л ( < * ^ ) Л К rrf rk x] r.jcf) Л
Сопоставление планов содержания понятий при по строении выводов непосредственно в том виде, в каком они подаются на вход модели, в общем случае не по зволяет установить наличие между ними сематического соответствия.
Необходимо соответствующим образом преобразо вать планы содержания понятий с помощью правил тож дественного преобразования понятий и отношений. Кро ме рассмотренных выше правил тождественного преобразования понятия и отношений, в модели Мс ис пользуются правила, аналогичные правилам минимиза ции синтагматических цепей:
1) вынесение левых полюсов синтагм за скобки
|
« |
" . 4 ) |
Л'(*? Z4) |
л |
••• л |
= |
|
|
|
= |
х? £ 4 |
л |
|
л ••• л"п*£); |
|
2) |
перестановка полюсов |
|
|
|
|||
|
(4 |
|
) л ( 4 |
|
) л • • • л |
) = |
|
|
= |
(*? г,4) Л |
(*? ггхег) |
Л • • • Л (*? |
Z4i): |
||
3) |
объединение разноименных полюсов |
|
Правила включения, для которых определена струк турная метрика, будем называть правилами корреляции понятий, а совокупность правил — корреляционной грам матикой.
Предикаты применимости правил корреляции прини мают значения из множества, определяемого структур ной метрикой. Эти предикаты характеризуют условия включения понятия при различных видах семантической связи между ними.
85
Правила корреляционной грамматики, с помощью ко торых формируются производные понятия, задаются на множестве объектов задач управления и характеризуют условия сочетаемости объектов. Для каждой задачи управления эти условия имеют специфический характер и зависят от цели управления и функционала оценки ка чества управления.
Правила корреляции ситуационной модели управле ния морским портом отображают основные технологи ческие карты перевалки грузов в порту. В них содер жатся сведения о грузе, технологической схеме перера ботки груза, указания о способах и приемах работ и др. Для каждого рода груза задаются своп технологические
схемы; для |
железной |
руды |
«трюм — кран — полувагон», |
|||||
«трюм — кран — склад», |
«склад — кран — полувагон»; |
|||||||
для зерна |
«мехамбар — трюм»; |
«вагон |
двухосный — |
|||||
мехамбар» |
и другие. |
Каждый из вариантов |
перегрузки |
|||||
осуществляется |
в |
свою очередь |
различными |
способами |
||||
в зависимости |
от |
средств |
механизации, |
транспорта и |
других условий. При погрузке грузов со склада на суд
но с помощью прикордонного крана |
технологической |
||
схемой будет |
«склад — кран — трюм». |
Если |
при склад |
ском варианте |
груз со склада грузят |
на |
автомашины |
с помощью электропогрузчика, а погрузка на судно осу ществляется судовыми лебедками, то получается техно логическая схема «склад — электропогрузчик — автома шина— лебедка — судно».
Пусть правило корреляции содержит фрагмент, опи сывающий выполнение перегрузочных работ по схеме «склад — электропогрузчик — автомашина — лебедка — судно». В общем случае данной технологической схеме соответствует несколько видов указанных понятий: «склад» (для хранения зерна, химических грузов, леса, угля, руды и др.); «электропогрузчик» (УПМ-6, 4004, КВЗ-02 и др.); «грузовая лебедка» (однобарабанная, двухбарабанная и др.); «судно» (рудовоз, лесовоз, угле воз и др.). Применение погрузочно-разгрузочных средств определяется родом груза, весо-габаритиыми параметра ми груза, конкретными условиями . перегрузки (скоро стью, расстоянием перевозки, состоянием покрытий пор товой территории и др.). Если склад находится на зна чительном расстоянии от причала, то используются автомашины. При небольших расстояниях и хорошем покрытии дорог могут быть применены электротягачи
86
с тележками или автопогрузчики. Навалочные грузы перевозятся на самосвалах, а крупногабаритные транс портируются на безбортиых автомашинах соответствую щей грузоподъемности.
Если условия указанного вида отражены в правиле корреляции, то понятия, выводимые с помощью этого правила, не будут содержать фрагментов, соответствую
щих |
следующим технологическим |
схемам: |
«зерновой |
||
склад» — «электропогрузчик |
УПМ-6», — однобарабан- |
||||
ная |
грузовая лебедка»—«лесовоз»; |
«склад |
для |
хране |
|
ния |
угля» — «ПТС» — «одиобарабанная грузовая |
лебед |
|||
ка»— «рудовоз» и др. (зерно может перегружаться |
толь |
ко машинами типа ПТС, УВЗ и перевозиться на зерновозах и т. д.).
Множество понятий, выводимое в корреляционной грамматике из заданного множества базовых понятий и бинарных отношений, образует структуру дискретной сети. Принцип порождаемое™, использованный в ими тационной модели процесса формирования структуры дискретной сети, обусловливает возможность расшире ния структуры сети путем пополнения множества базо вых единиц и корреляционной грамматики новыми эле
ментами и построения выводов. |
||
Предикаты применимости правил корреляции и транс |
||
формации |
ситуаций |
формируются в процессе обучения |
с помощью |
правил |
обобщения понятий. Рассмотрим эти |
правила. |
|
|
3-3. ЯЗЫК ОБОБЩЕНИЯ СИТУАЦИЙ
В модели сообщения ситуаций осуществляется фор
мирование предикатов |
применимости правил корреля |
ции и трансформации |
ситуаций _ путем__разбиения на_ |
классы множества ситуативных структур. Обучающая последовательность ситуативных структур задается экс пертом, знающим цель управления и соответствующий этой цели функционал оценки качества функционирова ния управляемого объекта. Использование псевдофизи ческого языка описания "ситуаций, отображающего структуру объектов и реальные связи между ними, по зволяет классифицировать ситуации на основе их струк турной общности. Простейшие правила обобщения бази руются на принципе выделения одноименных фрагмен тов структур классифицируемых ситуаций, которые
87
рассматриваются как обоб щенные ситуации [Л. 58]. Контекстно-свободный ха рактер простейших правил обобщения приводит к об разованию в общем случае большого числа «пустых» обобщений, которые не мо гут быть использованы в. предикатах.
С практической точки зре ния большой интерес пред ставляет рассмотрение пра вил обобщения контекстно-
связанного характера, которые обеспечивают возмож ность управления процессом обобщения. Управление процессом обобщения осуществляется путем наложения ограничений на правила классификации ситуаций. Рас смотрим основные правила обобщения контекстно-свя занного вида.
Пусть А есть множество ситуативных |
структур. Вве |
|||||
дем на множестве А операцию обобщения |
следующим |
|||||
образом. |
|
|
|
|
|
|
Обобщение |
понятий |
по |
семантической |
общности |
||
Рассмотрим |
ситуативную |
структуру |
у*' = КГкХй |
• |
Пусть х*, х^ —- понятия базовой сферы знаний, одной из первых характеристик плана содержания которых явля ются соответственно понятия х° , х*. Рассмотрим от
резки |
сплошных |
путей |
I (х*, |
лф, / (л:^, х^) деревьев |
|||||||
D(x*), |
D(x^) |
(рис. 3-10). Пусть |
Nif |
Nj |
есть |
множества |
|||||
понятий, принадлежащих |
соответственно |
отрезкам |
|||||||||
ПК'<)> |
|
нК><)- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Определение 3-2. Тройка <Ni, r!u Nj> |
называется |
||||||||||
обобщенным |
понятием вида |
семантической |
общности, |
||||||||
задаваемым |
ситуативной |
структурой |
|
xcqrhxdi. |
|
||||||
Будем |
говорить, |
что |
|
ситуативная |
структура |
||||||
КгчК |
принадлежит |
|
классу |
|
|
f f t > |
N$~p>, |
если r? ==, |
|||
= гл, к |
г,К,, |
К Л < |
' |
г д е |
Х« G |
Ni> |
К |
е |
Ni- |
|
88
Обобщенное понятие вида семантической общности характеризует класс ситуативных структур, имеющих
структурную |
общность |
типа |
соподчинения. |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Обозначим через M(xfu) |
|
множество |
понятий, |
непо |
|||||||||||||||||
средственно |
подчиненных |
|
понятию xfu . |
|
Множество |
||||||||||||||||
N(xf) |
будем |
называть |
областью |
определения |
|
понятия |
|||||||||||||||
х[. |
Ситуативная |
|
структура |
х[ rqx™, |
|
где |
|
|
х[^Мг:; |
||||||||||||
х™ ЕЕ Nj, |
задает |
в |
точности |
|
одно |
|
ситуативное |
|
отноше |
||||||||||||
ние rq на множестве понятий, принадлежащих |
|
соответ |
|||||||||||||||||||
ственно |
N |
(х[), |
Nix™). |
Если |
|
понятия |
х\. |
|
х"' |
являются |
|||||||||||
выходными |
вершинами соответственно |
деревьев |
|
D(x*), |
|||||||||||||||||
D{x*\ |
|
то |
отношение |
rq, |
задаваемое |
на |
паре |
|
N |
(х[), |
|||||||||||
N{x™), |
является |
единственным. |
Если |
понятия |
|
х[, |
х"^ |
||||||||||||||
•являются |
иевыходными |
|
вершинами |
деревьев |
|
D(x"), |
|||||||||||||||
Р(Ху), то на паре N(x[), |
|
N(x™) |
|
задается |
|
столько |
|||||||||||||||
различных |
ситуативных |
|
отношений, |
сколько |
|
различ |
|||||||||||||||
ных |
ситуативных |
|
структур |
|
можно |
построить |
на |
мно |
|||||||||||||
жестве |
понятий, |
принадлежащих |
Л^, |
Nj |
|
и |
подчиняю |
||||||||||||||
щих |
соответственно |
х[, |
х™. Наибольшее |
число |
|
различ |
|||||||||||||||
ных |
ситуативных |
отношений |
|
задается |
на |
|
паре |
|
'N(x*), |
||||||||||||
N{x?j |
), где. х " , |
х* — корни |
деревьев |
D(x*), |
|
D(xs. |
) . |
|
|||||||||||||
Правило обобщения ситуативных структур для слу |
|||||||||||||||||||||
чая |
семантической |
общности |
|
имеет |
вид |
(рис. |
3-11): |
||||||||||||||
(v-<) ( v < ) ( v ^ ) ( v ^ ) ( v 4 ) ( v < ) |
|
|
( K v J ) a |
||||||||||||||||||
|
|
л |
(4 |
rqxi) |
л |
(x{xfu) |
|
л ( ^ |
|
U u |
) A |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
Л ( ^ Л < ) Л ( < г , х - ) = ) ^ г 9 ^ ) . |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Данное |
правило |
является |
индуктивным |
(вывод |
от |
частного к общему). В общем случае в результате по строения индуктивных выводов образуются мультиструк
туры вида' л£г„ г,, |
гцх™. |
|
§9 |
Возможность образования мультиструктур обусловли вается транзитивным переносом отношений при построе нии индуктивных выводов.
На рис. 3-12 дан пример транзитивного переноса от ношения Гц из структур х" ruxt , х!5 гцХ™ в структуру
Мы рассмотрели правила построения обобщенных по нятий вида семантической общности на примере си туативных структур типа синтагм. В общем случае
с иту атиен ы е |
структуры, |
|
принадлежащие |
множе |
|
ству А, имеют |
произволь |
|
ный характер. |
Правила |
|
построения |
обобщенных |
понятий на множестве си туативных структур обще го вида вводятся следую щим образом. Рассмотрим
Рис. 3-1 |
Рис. 3-12. |
две л-вершинные ситуативные структуры у*. У)- Предста вим -у,-, YJ В виде конъюнкции синтагм:
n i'° = te.,"*,-*f.2) Л (-%,2<%,л-.3) Л ••• A ( V i A v+i) Л -
•• А (хг, л _ 1 Ш Л n - i - * V , n ) .
90