логічна модель) сукупність знань експерта про предметну галузь записується у вигляді набору правил типу:
S B, де S - кон’юнкція елементарних фактів або їх заперечення; B - елементарний факт.
Елементарні факти мають вигляд значень змінних із деякого завершального набору. Іншими словами, продукційні правила мають вигляд умовних виразів ЯКЩО - ТОДІ, що виявляють залежність між ознаками (симптомами) та гіпотезами ( діагнозами).
У схемі організації структури формально-логічних моделей продукційних систем зазвичай використовується “ стратегія прямої хвилі”: від даних до мети. При цьому перевіряються ліві частини всіх правил для визначення продукцій, що застосовуються. Взагалі така процедура називається логічним висновком.
Розглянемо приклад - база знань ЕС для діагностики хвороб та станів, що супроводжуються ацетонурією ( наявність ацетону в сечі):
ПРАВИЛО 1: ЯКЩО рівень глюкози в крові підвищений, ТА в анамнезі вказується на цукровий діабет - ТОДІ ацетонурія - це діабетичний кетоацитоз; ПРАВИЛО 2: ЯКЩО рівень глюкози в крові підвищений, Та в анамнезі вказується на тривале вживання кортикостероїдів - ТОДІ ацетонурія - це
масивна кортикостероїдна терапія; ПРАВИЛО 3: ЯКЩО рівень глюкози в крові підвищений, ТА в анамнезі
вказується на зоб, тахікардію, дефіцит ваги тіла - ТОДІ ацетонурія - це ДТЗ (дифузний токсичний зоб) разом із діабетом;
ПРАВИЛО 4: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на тривале вживання кортикостероїдів - ТОДІ ацетонурія - це масивна кортикостероїдна терапія;
ПРАВИЛО 5: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на вживання алкоголю - ТОДІ ацетонурія - це алкогольна інтоксикація;
125
ПРАВИЛО 6: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на першу половину вагітності - ТОДІ ацетонурія - це блювання при токсикозі першої половини вагітності;
ПРАВИЛО 7: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на зоб, тахікардію - ТОДІ ацетонурія - це ДТЗ;
ПРАВИЛО 8: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на інтоксикацію, інфекцію, травму мозку - ТОДІ ацетонурія - це інтоксикація, інфекція, травма мозку;
ПРАВИЛО 9: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на хірургічне втручання - ТОДІ ацетонурія - це післяопераційний період;
ПРАВИЛО 10: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на початок захворювання в дитячому віці (нудота, блювання, біль у животі) - ТОДІ ацетонурія - це ацетонемічне блювання;
ПРАВИЛО 11: ЯКЩО рівень глюкози в крові в нормі, ТА в анамнезі вказується на тривалий безсимптомний перебіг хвороби, що має спадковий характер - ТОДІ ацетонурія - це ниркова глюкозурія;
ПРАВИЛО 12: ЯКЩО рівень глюкози в крові знижений, ТА в анамнезі вказується на передозування інсуліну - ТОДІ ацетонурія - це інсулінова гіпоглікемія;
ПРАВИЛО 13: ЯКЩО рівень глюкози в крові знижений, ТА в анамнезі вказується на початок захворювання в дитячому віці, збільшення печінки - ТОДІ ацетонурія - це глікогеноз;
ПРАВИЛО 14: ЯКЩО рівень глюкози в крові знижений, ТА в анамнезі вказується на тривале утримання від їжі - ТОДІ ацетонурія - це тривале голодування;
ПРАВИЛО 15: ЯКЩО рівень глюкози в крові знижений, ТА в анамнезі вказується на недостатність вуглеводів протягом тривалого часу - ТОДІ ацетонурія - це безвуглеводна дієта;
126
ПРАВИЛО 16: ЯКЩО рівень глюкози в крові знижений, ТА в анамнезі вказується на вживання алкоголю, запах алкоголю із рота - ТОДІ ацетонурія - це алкогольна інтоксикація.
Приклад роботи такої програми (питання - відповідь - логічний висновок):
Рівень глюкози в крові підвищений: НІ Рівень глюкози в крові в нормі: НІ Рівень глюкози в крові знижений: ТАК Передозування інсуліну має місце: НІ
Початок захворювання в дитячому віці, збільшення печінки: ТАК Я вважаю, що причина ацетонурії - глікогеноз
Дії користувача в роботі з програмою показані великими літерами.
У деяких випадках зручно говорити про систему знань як про дерево рішень, де вершини відповідають фактам, а гілки визначають перехід від одних фактів до інших відповідно до правил.
За використання формально-логічних моделей можливе описання лише узагальнених знань про дійсність. Тому в чистому вигляді логічне розмірковування не зовсім підходить для відображення всієї сукупності знань в інтелектуальних системах. Але ЕС на базі таких моделей, що розглядалися, знаходять широке застосування в клінічній практиці та навчальному процесі, оскільки вони сприяють розвитку клінічного і логічного мислення користувача.
Продукційне правило для ЕС логіко-ймовірнісних моделей має вигляд: S (B, ), де В - елементарний факт, - оцінка правдоподібності
висунутої гіпотези.
Якщо оцінка - ймовірності, тоді ця схема визначає логіко-ймовірнісний висновок; якщо - числові значення (граничні), тоді говорять про приблизний висновок; якщо - словесні оцінки, тоді висновок називають розмитим (нечітким).
127
Наведемо приклад продукційного правила, що використовується в класичній ЕС - MYCIN:
“ Якщо мікроорганізм культивується на кров’яному ангарі, ТА конкретна природа мікроорганізму недостовірна, ТА штам його грам-негативний, ТА за своєю морфологією цей мікроорганізм - це паличка, ТА в пацієнта був тяжкий опік - ТОДІ маємо деякі підстави ( Р=0,4) вважати, що цей мікроорганізм належить до бактерій виду псевдомонас.”
У схемах організації структури управління ЕС, побудованих на таких моделях, найчастіше може використовуватися “стратегія зворотної хвилі” - від мети до даних (результат уже відомий, потрібно знайти причини, що привели до нього).
Оцінка правдоподібності проводиться різними методами, але найчастіше використовують байєсівську оцінку, яка пов’язана з використанням формули Байєса.
Недоліком логіко-ймовірнісних моделей є те, що оцінки правдоподібності суттєво залежать від суб’єктивно заданих для кожного правила умовних імовірностей P(B/S) або числових значень. Крім того, невеликі варіації початкових імовірностей можуть привести до значних змін в оцінці правдоподібності. Подібна нестійкість результату, свавілля в наданні початкових імовірностей звужують галузь застосування такого підходу.
Інформаційна структура, яка називається фреймом, має такий вигляд:
{Ім’я фрейма < Ім’я слота 1, Значення слота 1> <Ім’я слота 2, Значення слота 2> . . . <Ім’я слота k, значення слота k>}.
Значеннями слотів можуть виступати деякі термінальні конструкції типу певних кількісних або якісних значень, посилання на ім’я інших слотів у даному фреймі або в іншому фреймі; посилання з указуванням імен відношення на інші слоти або фрейми, ім’я різних процедур, що були описані в даному слоті. Отже, фрейми становлять собою дуже міцний засіб для представлення знань, але структура фреймів настільки багата, що мало надії на створення ефективних процедур роботи з ними. Відомі нині спеціальні мови
128