5. Продукционные экспертные системы. Основные компоненты продукционной экспертной системы

В соответствии со структурой типовой ЭС (см. рис. 12.2) рассмотрим особенности представления знаний и механизмы вывода в продукционных системах. Основные компоненты продукционной ЭС изображены на рис. 13.1.

Механизм вывода часто называется интерпретатором правил или планировщиком. Правила — продукции а, -> Р, интерпретируется с помощью конструкции:

ЕСЛИ . Здесь могут достаточно сложным образом зависеть от фактов a_i. Например, можем иметь продукцию вида a₁ ^ a₂ ^ a₃ -> a₁₀, где ^ — знак конъюнкции (логическое "И").

При решении задач оптимизации с помощью некоторой диалоговой системы оптимизации или пакета прикладных программ для выбора метода конечномерной оптимизации без ограничений может применяться ЭС, содержащая, например, следующее правило:

ЕСЛИ решаемая задача = задача конечномерной оптимизации без ограничений, И количество переменных = 2, ТО рекомендуемый метод = метод вращения осей Розенброка.

Механизм вывода в продукционной ЭС может быть построен в соответствии с различными принципами. Рассмотрим основную идею.

Мы имеем базовое (неизменное) для данной ЭС множество возможных фактов: А = {а₁...,а_n}, формируемое при создании (разработке) ЭС. При этом важно понимать, что никакие новые факты не могут быть получены в результате работы ЭС. Основная и единственная задача ЭС — устанавливать определенные связи между фактами для конкретной ситуации, интересующей пользователя ЭС.

Будем различать два подмножества A₀, А₁ исходного множества А. Множество А₁ будет называться множеством констатированных (или помеченных) фактов, а множество A₀ —множество непомеченных фактов. Иногда множество А₁ называется рабочим полем ЭС.

В начале работы ЭС множество А₁ содержит некоторое количество фактов (исходная информация). Далее происходит последовательное пополнение множества А₁ за счет элементов множества А₀. Интерпретатор правил сопоставляет левые части продукций .

6. Продукционные экспертные системы. Прямая и обратная цепочки вывода

Выше мы рассмотрели процесс модификации множества A₁ в соответствии с прямой цепочкой вывода. Основная идея заключалась в поиске новых фактов в направлении стрелок, разделяющих левые и правые части правил: .

Если же нам требуется установить наличие какого либо факта a_i по имеющемуся входному множеству A₁, то можно воспользоваться и прямой цепочкой вывода, но при этом если реальная база знаний содержит не три правила, а сотни и тысячи, то в результате прямой цепочки рассуждений будет проделана огромная лишняя (в смысле задачи установления конкретного факта) работа, связанная с построением большого числа вполне справедливых цепочек вывода и ситуаций, не

имеющих отношения к искомому результату.

Поэтому в подобных случаях более выгодной может оказаться обратная цепочка вывода. В этом случае сначала проверяются правые части продукций и ищутся продукции, в правой части которых есть факт a_i, затем проверяется наличие в множестве A₁ фактов, которые были в левой части найденных продукций. Если каких либо из этих фактов нету в множестве A₁, то ищутся продукции в правой части которых расположены эти факты и процесс повторяется заново до тех пор пока не будет подтверждено, что в множестве A₁ есть факты из которых можно получить факт a_i, либо опровегнуто.