2.4. Семантические сети
Семантика – это наука, устанавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозначают, т.е. наука, определяющая смысл знаков.
Семантическая сеть – это ориентированный граф, вершины которого – понятия, а дуги – отношения между ними.
В качестве понятия выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения – это связи типа: «принадлежит», «имеет частью», «это». Можно предложить несколько классификаций семантических сетей, связанных с типами отношений между понятиями. По количеству типов отношений: однородные (с единственным типом отношений); неоднородные (с различными типами отношений). По типам отношений: бинарные, в которых отношения связывают два объекта; N-арные, в которых есть специальные отношения, связывающие более двух понятий.
Характерной особенностью семантических сетей является обязательное наличие трех типов отношений:
класс – элемент класса (цветок – роза);
свойство – значение (цвет – красный);
пример элемента класса (роза – чайная).
Наиболее часто в семантических сетях используются отношения:
атрибутивные связи – «иметь свойство» (память – объем);
часть – целое – «имеет частью» (велосипед – руль);
функциональные связи – «производит», «влияет»;
количественные – «больше», «меньше», «равно»;
пространственные – «далеко», «близко», «за», «под», «над»;
временные – «раньше», «позже», «в течение»;
логические связи – «и», «или», «не».
Фрагмент семантической сети приведен на рис. 2.2 [8].
Рис. 2.2. Семантическая сеть
Недостатком этой модели является сложность организации вывода на семантической сети. Эта проблема сводится к нетривиальной задаче поиска фрагмента сети, соответствующего некоторой подсети, отражающей поставленный запрос к БЗ.
Для реализации семантических сетей существуют специальные сетевые языки, например NET, SIMER+MIR.
Глава 3. Структура и технология проектирования экспертных систем
3.1. Структура статической и динамической эс
ЭС – сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующие этот эмпирический опыт для консультаций менее квалифицированных пользователей [2]. Первые ЭС, получившие практическое использование, были статическими, то есть не учитывали изменение исходных данных во время решения задачи (рис 3.1).
Интерфейс
пользователя
Рабочая
память
Интеллектуальный
редактор БЗ
Решатель
Б
З Подсистема
объяснений
Рис. 3.1. Обобщенная структура статической ЭС
Интерфейс пользователя – комплекс программ, реализующих диалог пользователя и ЭС как на стадии ввода информации, так и при получении результатов. Рабочая память предназначена для хранения исходных и промежуточных данных решаемой в текущий момент задачи. Решатель является программой, моделирующей ход рассуждений эксперта на основании знаний, имеющихся в БЗ. Синонимами понятия «решатель» являются дедуктивная машина, машина вывода, блок логического вывода. Используя исходные данные рабочей памяти знания из БЗ, решатель формирует такую последовательность правил, которая, будучи применима к исходным данным, приведет к решению задачи. БЗ – ядро ЭС, совокупность знаний предметной области. Подсистема объяснений – это программа, позволяющая пользователю получить ответы на вопросы: «Как была получена рекомендация? Почему система приняла такое решение?». Ответ на вопрос «Как?..» – это трассировка всего процесса получения решения с указанием использованных фрагментов БЗ. Ответ на вопрос «Почему?..» – ссылка на умозаключение, непосредственно предшествовавшее полученному решению, то есть отход на один шаг назад. Развитие подсистемы объяснений поддерживают и другие типы вопросов. Интеллектуальный редактор БЗ – программа, представляющая инженеру по знаниям (когнитологу) возможность создавать БЗ в диалоговом режиме. Программа включает в себя систему вложенных меню, шаблонов языка представления знаний, подсказок и других сервисных средств, облегчающих работу с БЗ. Промышленные прикладные ЭС включают дополнительно БД, интерфейсы обмена данными с различными пакетами прикладных программ (ППП).
ЭС может функционировать в двух режимах: режиме приобретения знаний и режиме использования. В режиме приобретения знаний эксперт, используя интеллектуальный редактор, наполняет БЗ знаниями. В режиме использования общение с ЭС осуществляет конечный пользователь, который в общем случае не является специалистом в данной проблемной области.
Существуют проблемные области, требующие учитывать динамику исходных данных в процессе решения задачи (системы противовоздушной обороны, управление атомными электростанциями). Соответствующие ЭС называются динамическими (рис. 3.2) [7].
Рис. 3.2. Обобщенная структура динамической ЭС
Подсистема моделирования внешнего мира необходима для анализа и адекватной оценки состояния внешней среды. Подсистема сопряжения с внешним миром осуществляет связь с внешним миром через систему датчиков и контроллеров. С целью отражения временной логики происходящих в реальном мире событий претерпевают существенные изменения БЗ и решатель.