2.3.3 Продукционные правила

Данный тип МПР относится к экспертным методам и основан на использовании продукционных правил представляющих знания о решении задач в виде причинно-следственной конструкции вида:

«ЕСЛИ условие, ТО действие» (IF… THEN…).

Условная часть (IF–part) правила - антецедент (antecedent) - является шаблоном (образцом), по которому можно определить, в какой момент необходимо использовать (активировать) данное правило. Она идентифицирует некоторую допустимую ситуацию в рассматриваемой предметной области, описываемую с помощью абстрактных или конкретных знаний. Условная часть играет роль посылки, из которой следует определенный вывод относительно возможного варианта решения, описываемый во второй части правила. Антецедент обычно имеет вид высказывание по поводу какого-либо факта или сочетание фактов, образуемое с помощью простейших логических операций «И», «ИЛИ», отрицания «НЕ».

Часть действия (THEN–part) - консеквент (consequent) - описывает действие, принимаемое в случае реализации условной части правила. Эти действия могу быть завершающими или промежуточными. К завершающим действиям относятся, например, такие, как формулировка варианта решения.

Формализация продукционных правил базируется на использовании нечеткой логики и лингвистических переменных.

МПР на основе продукционных правил включает три основных этапа:

1) обучение;

2) распознавание и выбор решения (рабочий режим - непосредственная использование метода в режиме принятия решения);

3) дообучение.

1) Этап обучения состоит в предварительном формировании экспертной базы знаний (БЗ), содержащей множество продукционных правил, отражающих специфику подлежащего рассмотрению класса ЗПР. При этом часто целесообразно придерживаться следующей общей рекомендации – все правила системы по возможности должны быть равнозначны и самодостаточны, то есть все необходимое для активизации правила содержится в его условии, и одни правила не могут непосредственно вызывать другие.

Для структурирования и упорядочивания правил БЗ используются так называемые метаправила. Метаправила не принимают непосредственного участия в процессе формирования рассуждений, а управляют процессом (определяют приоритет выполнения, исключают из рассмотрения обычные правила и т.д.) и выполняются в первую очередь.

Примеры метаправила. ЕСЛИ кредитный рейтинг клиента высокий И клиент является клиентом банка, ТО сначала применить правила для льготных условий предоставления кредита.

К множеству правил, составляющих БЗ предъявляются общие требования адекватности, полноты, непротиворечивости, неизбыточности.

Этап распознавания и выбора решения (собственно решение ЗПР) состоит в:

- выявлении и выборе среди правил БЗ правила, условная часть которого аналогична (в соответствии с заданными критериями) проблемной ситуации рассматриваемой в ЗПР и

- совершении действий в соответствии с – консеквентом, в частности, принятие решения, указанного в части действия выбранного продукционного правила.

Для выявления правила, условная часть которого аналогична проблемной ситуации ЗПР должно быть задано соответствующе решающее правило. В нем, в частности, должна быть предусмотрена возможность возникновения проблемной ситуации, не имеющей аналогов в существующей БЗ. В этом случае проблемная ситуация рассматривается особо и

- решение принимается на основе некоторого другого МПР;

- эффективность принятого решения оценивается на практике. В случае недостаточной эффективности выбранной альтернативы принятие решения осуществляется заново (еще каким-то другим методом).

В случае подтверждения достаточной эффективности выбранного решения формируется новое продукционное правило (условная часть описывает текущую проблемную ситуацию, часть действия описывает выбранное решение). Вновь сформированное продукционное правило добавляется в существующую БЗ. В результате круг проблемных ситуаций, охватываемых БЗ, расширяется (этап дообучения, предназначенный для пополнения и корректировки существующей БЗ). Тем самым процедура дообучения направлена на решение проблемы, объективно существующей при использовании экспертных БЗ - возможная неполнота или противоречивость БЗ.

Решающее правило формируется с учетом специфики рассматриваемой задачи. На практике в него часто закладывается достаточно простая стратегия. Например, иногда используются стратегии, в которых при наличии нескольких продукционных правил, потенциально близких проблемной ситуации, предпочтение отдается:

- правилам, в условии которых встречаются факты, добавленные в рабочую память последними (стратегия новизны) либо

- более конкретным правилам (содержащим больше специфичных фактов в условной части) перед более общими правилами (стратегия специфичности).

Пример миниатюрной экспертной системы для фондовой биржи. БЗ включает, следующие продукционные правила:

• ЕСЛИ Процентные ставки падают, ТО Уровень цен на бирже растет.

• ЕСЛИ Процентные ставки растут, ТО Уровень цен на бирже падает.

• ЕСЛИ Валютный курс доллара падает, ТО Процентные ставки растут.

• ЕСЛИ Валютный курс доллара растет, ТО Процентные ставки падают.

• ЕСЛИ Процентные ставки федерального резерва падают И Средства федерального резерва добавлены, ТО Процентные ставки падают.

МПР на основе продукционных правил хороши для объяснения получаемых с их помощью выводов, но они не могут автоматически приобретать знания для использования их в механизмах выводов.

Методы на основе продукционных правил целесообразно применять в следующих случаях:

1.  для сложных процессов, когда нет простой математической модели;

2.  если экспертные знания об объекте или о процессе можно сформулировать только в лингвистической форме.

Основными недостатками метода (как и экспертных методов вообще) являются следующие:

1.  исходный набор постулируемых нечетких правил формулируется экспертом-человеком и может оказаться неполным или противоречивым;

2.  вид и параметры функций принадлежности, описывающих входные и выходные переменные системы, выбираются субъективно и могут оказаться не вполне отражающими реальную действительность.