Структура продукционной модели.

Рабочая память

Рабочая память – это область памяти, в которой хранится множество фактов, описывающих текущую задачу и все пары атрибут-значение которые были установлены к определённому моменту. Содержимое рабочей памяти в процессе решения задачи будет увеличиваться в объеме по мере решения задачи. Другими словами, рабочая память – это динамическая часть базы знаний, содержимое которой зависит от окружения решаемой задачи.

Рабочая память – это некая информационная структура для хранения текущего состояния предметной области и средства обмена информацией в продукционной системе. Результат выполнения одного правила в другое нельзя осуществлять, минуя рабочую память.

Характер поиска необходимых знаний в базе знаний и способ организации вывода решения определяется стратегией управления интеллектуальной системой. Стратегия управления представляет собой средство, осуществляющее рассуждения или формирующее некоторые выводы о знаниях, содержащиеся в БЗ. Стратегия управления реализует механизм вывода. Использование продукционных систем во многом определяется

- тем, что большинство человеческих знаний можно представить в виде правил продукции;

- модульность (актуальность) продукции. Позволяет добавлять к системе новые продукции без изменений существующих;

- продукции могут реализовывать любые алгоритмы => любые процедурные знания.

Механизм вывода в продукционной системе (ПС) – программы, имитирующие логический вывод эксперта, который пользовался данной продукционной БЗ.

Механизм вывода:

Механизм вывода представляет собой логический блок оперирования знаниями и выполняет две основные функции: просмотр существующих в рабочей памяти фактов и правил из базы правил, а также добавление в рабочую память новых фактов; определение порядка просмотра и применения правил. Порядок может быть прямым и обратным. Прямой порядок – от фактов к заключениям, то есть в базе правил по известным фактам, характеризующим задачу, отыскивается заключение, которое из этих фактов следует, если такое заключение найти не удалось, совокупность фактов заносится в рабочую память.

В большинстве систем, основанных на знаниях, механизм вывода – это программа, которая включает в себя 2 компоненты: компонента вывода (реализует вывод (реализует Modus Ponens)) и компонента, которая управляет выводом. Правило срабатывает только тогда, когда находятся факты, удовлетворяющие левой части. Компонент вывода должен работать даже тогда, когда у нее не хватает информации.

Управляющий компонент определяет порядок выполнения правил и выполняет следующие функции:

1.сопоставление правил и БФ и БП, т.е. правила сопоставляются с имеющимися фактами и осуществляется отбор правил, которые могут быть выполнены. Множество таких правил – конфликтные множества.

2.Выбор разрешения конфликта по критерию. В результате получаем одно правило.

3.срабатывание. Случай, когда образец правила совпал при сопоставлении с каким-нибудь фактом. Получаем результат – подтверждение истинности.

4.действие.

В одном цикле может срабатывать только одно правило. Механизм вывода может просматривать правило и факты в разном порядке и начинать просмотр с разных точек, т.е. стратегия вывода может быть различной.

Порядок просмотра и применения правил:

1.от фактов к заключению/выводам (прямой порядок вывода). В ЭС по известным фактам отыскивается заключение, которое из этих фактов следует, и если это заключение находится, то оно заносится в рабочую память. Выводы часто называют выводы, управляемые данными. Это присуще системам диагностики.

2.обратный порядок вывода (от заключения к фактам). Заключения просматриваются до тех пор, пока не будет обнаружены в рабочей памяти или получены от пользователя факты, подтверждающие одно из них. Выдвигаются некоторые конечные суждения (гипотезы), а затем механизм вывода пытается найти в рабочей памяти факты, которые подтверждают/отвергают эту гипотезу. Процесс отыскания необходимых фактов может включать достаточно большое число шагов, при этом на каждом шаге выдвигается новые гипотезы/цели. Обратный вывод управляется целями.

Этот механизм может работать в несколько шагов:

1)выдвигается гипотеза

2)ищем в рабочей памяти правило, которое подтверждает или отвергает гипотезу

3) если не находится факта в рабочей памяти, подтверждающую гипотезу, то этот факт сам может стать гипотезой

4)система будет отыскивать в базе правил правила, в которых эта гипотеза стоит в правой части

5) механизм вывода будет пытаться опять подтвердить эту гипотезу фактами, которые имеются в базу фактов. И если гипотеза (нижестоящая) подтверждается, то можно сказать, что подтвердилась основная гипотеза.

Т.к. механизм вывода работает циклически, то следует заранее определить, когда способ завершения цикла: либо полное исчерпание всех правил, либо выполнение некоторого условия, которому удовлетворяет состояние рабочей памяти.

*Пусть в БП хранятся правила П1 иП2 и факты Ф1 и Ф2. Необходимо выполнить шаги для доказательства гипотезы