1.1.3. Способы организации знаний в базах знаний

Как можно организовывать знания в БЗ?

С использованием:

• формальной логической модели;

• продукционной модели;

• фреймов;

• семантической сети.

Сейчас мы рассмотрим эти способы…

Логическая модель представления знаний – модель, в которой вся информация, необходимая для решения прикладных задач, рассматривается как совокупность фактов и утверждений, которые представляются как формулы в некоторой логике.

Знания отображаются совокупностью таких формул, а получение новых знаний сводится к реализации процедур логического вывода. В основе логических моделей представления знаний лежит понятие формальной теории, задаваемое кортежем: S = <B, F, A, R>, где:

B – множество базовых символов (алфавит);

F – множество формул;

A – выделенное подмножество априори истинных формул (аксиом);

R – множество отношений между формулами, называемое правилами вывода.

Достоинства логических моделей представления знаний:

• В качестве основы используется классический аппарат математической логики, методы которой достаточно хорошо изучены и формально обоснованы.

• Существуют достаточно эффективные процедуры вывода, в том числе, например, реализованные в языке логического программирования Пролог.

• В базах знаний можно хранить лишь множество аксиом, а все остальные знания получать из них по правилам вывода.

Продукционная модель знаний – модель, основанная на правилах, позволяющих представить знание в виде предложений типа «Если (условие), то (действие)».

Фактически, продукционная модель – это фрагменты семантической сети, основанные на временных отношениях между состояниями объектов.

Продукционная модель обладает тем недостатком, что при накоплении достаточно большого числа (порядка нескольких сотен) продукций они начинают противоречить друг другу. В общем случае продукционную модель можно представить в следующем виде: I = <S;L;A à B;Q> , где:

S – описание класса ситуаций;

L – условие, при котором продукция активизируется;

A à B – ядро продукции;

Q – постусловие продукционного правила.

Фрейм – абстрактный образ для представления некоего вида информации.

Различают фреймы-образцы, фреймы-экземпляры, фреймы-структуры, фреймы-роли, фреймы-сценарии, фреймы-ситуации.

Система связанных фреймов может образовывать семантическую сеть.

Структура фрейма, если сказать предельно упрощённо, такова: он состоит из слотов и имени.

Слоты содержат конкретные знания об атрибутах фрейма. Имя выражает смысл самого фрейма как целого.

Фрейм может также содержать процедуры-слуги и процедуры-демоны. Они обслуживают фрейм соответственно в нормальных и исключительных ситуациях.

Семантическая сеть – информационная модель предметной области, имеющая вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги (рёбра) задают отношения между ними.

В семантической сети роль вершин графа выполняют понятия базы знаний, а дуги (причём направленные) задают отношения между ними.

Таким образом, семантическая сеть отражает семантику предметной области в виде понятий и отношений.

Рассмотрим на рисунке…

Рисунок 1.1.3.1 – Семантическая сеть