1.2. Моделі представлення знань

Однією з найбільш важливих проблем, характерних для систем, заснованих на знаннях, є проблема представлення знань. Це пояснюється тим, що форма представлення знань впливає на характеристики і властивості системи. Центральним питанням побудови систем, заснованих на знаннях, є вибір форми (моделі, мови, методу) представлення знань.

Представлення знань — це безліч синтаксичних і семантичних угод, що роблять можливим формальне вираження знань про ПО в комп’ютерно - інтерпретований формі. Найбільш розповсюдженими є моделі представлення знань, що відображені на рис.1.1.

Рис.1.1. Моделі представлення знань.

Оскільки логічні моделі складають основу учбових курсів з математичної логіки і виходять за межи даного посібника, то далі будемо розглядати тільки евристичні моделі представлення знань.

1.3. Продукційні системи представлення знань

Продукційна система, або система правил продукцій – деяка узгоджена безліч окремих продукцій вигляду:

де - ім’я продукції; - сфера застосування продукції; - умова застосування ядра продукції; - ядро продукції, у якому - умова ядра (антецедент), - заключення ядра (консеквент); - знак логічної секвенції (“ЯКЩО ТО ”); - після умова продукції.

Ім’я продукції - унікальний ідентифікатор, що надається сукупністю букв або дозволених мовою представлення знань символів та дозволяє єдиним образом визначати продукцію у системі. Найбільш часто продукція задається за допомогою ідентифікаційного номеру.

Умова застосування ядра продукції - логічний вираз (як правило, предикат), за допомогою якого активізується ядро продукції : якщо - істина ядро активізується, у протилежному випадку – ні. У багатьох випадках відсутня у продукції, або об’єднується з ядром продукції.

Ядро продукції – центральний компонент продукції. Як правило, ядро продукції має вигляд речення-правила “ЯКЩО ТО ”, де , - деякі логічні вирази. Знак логічної секвенції має зміст логічного випливання із істинного . Якщо не істинно, то про істинність не можна зробити ніяких висновків. У базах знань інтелектуальних систем умова ядра виступає також як деяке речення-зразок, логічний вираз, за яким здійснюється пошук у базі знань. Заключення ядра виступає як дія, процедура, яка виконується при успішному завершенні пошуку.

Після умова продукції містить опис процедур, які необхідно виконати у разі реалізації ядра продукції (тобто при істинності ). В нечітких продукційних системах представлення знань кожне з правил продукцій може додатково мати параметризовану кількісну оцінку ступеня істиності правила, яка формально знаходиться в . Приклади побудови нечітких продукційних систем будемо розглядати далі у наступних розділах за допомогою пакету програм Fuzzy Logic Toolbox середовища MATLAB.

1.4. Семантичні мережі

Семантична мережа – це орієнтований граф, вершини якого – поняття, а дуги – відносини між ними.

Семантичні мережі (СМ) відносяться до об’єктно-орієнтованих методів представлення знань. На відміну від логічних, чисто аналітичних моделей баз знань, СМ представляють клас підходів, для яких загальним є використання графічних схем з вузлами (які позначають основні поняття, сутності ПО) і дугами, що з'єднують ці вузли. Останні відображають відносини між вузловими елементами.

Своїм походженням СМ зобов'язані так званим асоціативним мережам (АМ). Вони використовувалися для моделювання інформаційних процесів, що відбуваються в пам'яті людини. Часто АМ і СМ розглядаються як синоніми. Термін “семантична” означає “змістовна”, а семантика – наука, яка встановлює відносини між символами та об’єктами, які вони позначують. Тобто наука, яка визначає зміст символів. Поняття - це абстрактні або конкретні об’єкти, а відносини – це зв’язки типу: “це”(“is”, “a kind of”), “має частину” (“has part”), “належить”, “полюбляє”, та ін. Характерна особливість семантичних мереж – обов’язкова присутність трьох типів відносин:

• клас – екземпляр класу (автомобіль - BMW);

• властивість – значення (кузов - універсал);

• зразок екземпляру класу (BMW – модель X5).

Найбільш поширені в семантичних мережах типи відносин:

• зв’язки типу “частина-ціле” (“клас-підклас”, “елемент-множина”, та ін.);

• функціональні зв’язки (визначаються, як правило, за допомогою дієслів “впливає”, “успадковує”, та ін.);

• кількісні зв’язки (більш, менш, дорівнює, та ін.);

• зв’язки у просторі (далеко від, близько від, поза, над, та ін.);

• зв’язки за часом (на протязі, раніше, пізніше, та ін.);

• зв’язки за атрибутами (має властивість, має значення, та ін.);

• логічні зв’язки (АБО, ТА, НЕ, та ін.);

• лінгвістичні зв’язки (за правилами граматик, та ін.).

Проблема пошуку розв’язку в базі знань типу семантичної мережі процедурно зводиться до задачі пошуку фрагмента мережі. Фрагмент мережі відповідає деякій її підмножині, за допомогою якої формалізується запит до бази знань. Недоліком даної моделі представлення знань є складність організації процедури пошуку виводу для складних ієрархічних багаторівневих семантичних мереж. Зокрема, вивід на основі пошуку по перетинанню зв'язків погрожує небезпекою комбінаторного вибуху.