- •Введение
- •Глава 1. Ведение в системы искусственного интеллекта
- •1.1. Архитектура систем искусственного интеллекта
- •1.2. База знаний и данных
- •1.1.1 Понятие модели
- •1.1.2. Логические модели
- •1.1.3 Модели знаний на основе продукций
- •1.1.4 Фреймовая модель знаний
- •1.1.5 Семантические сети
- •1.3. Машина вывода
- •1.3.1. Понятие формальной системы
- •Примеры стратегии вывода
- •Как функционирует машина вывода
- •1.4. Извлечение знаний и обучение
- •1.4.1. Извлечение знаний от многих экспертов
- •1.4.2 Проблема непротиворечивости формализованной базы знаний
- •1.5. Обучение системы
- •1.6. Интерфейс с пользователем
- •1.7. Организация работы
- •1.8. Инструментальные средства создания систем искусственного интеллекта
- •Языки программирования
- •1.8.2. Языки продукционного программирования
- •1. 8. 3. Языки инженерии знаний и инструментальные системы
- •1.8.3.1. Система vpExpert
- •1.8.3.2. Система kas
- •1.8.3.3. Система Expert-Ease
- •Глава 2. База знаний
- •2.1. Методы извлечения знаний
- •2.1.1. Классификация методов извлечения знаний
- •2.1.2. Пассивные методы
- •2.1.2.1. Наблюдения
- •2.1.2.2. Анализ протоколов «мыслей вслух»
- •2.1.2.3. Лекции
- •2.1.3. Активные индивидуальные методы
- •2.1.3.1. Анкетирование
- •2.1.3.2. Интервью
- •2.1.3.3. Свободный диалог
- •2.1.4. Активные групповые методы
- •2.1.4.1. «Круглый стол»
- •2.1.4.2. «Мозговой штурм»
- •2.1.4.3. Экспертные игры
- •2.1.4.3.1. Игры с экспертом
- •2.1.4.3.2. Ролевые игры в группе
- •2.1.4.4. Игры с тренажерами
- •2.1.4.4.1. Компьютерные экспертные игры
- •2.1.5. Текстологические методы
- •2.2.Формальное описание понятий предметной области (по)
- •2.2.1. Методы абстрагирования понятий
- •2.2.1.1.Агрегация и декомпозиция понятий
- •2.2.1.2.Обобщение и специализация понятий
- •2.2.1.3.Типизация и конкретизация понятий
- •2.2.1.4.Ассоциация и индивидуализация понятий
- •2.3.Методы классификации
- •2.3.1. Экстенсиональный и интенсиональный аспекты классификации
- •2.3.2. Таксономия и мерономия
- •2.3.3. Типы классификаций
- •2.3.4. Древовидные классификации
- •2.3.5. Булевы классификации
- •2.3.6. Комбинативные классификации
- •2.4.События и процессы
- •2.4.1. Состояния предметной области
- •2.4.2. Событие
- •2.4.3. Последовательные процессы
- •2.4.4. Рекурсивные процессы
- •2.4.5. Ветвящиеся процессы
- •2.5. Системы продукций: структура, технология, применение
- •2.5.1. Неформальное введение в системы продукций
- •2.5.1.1 Алгоритмические модели
- •2.5.2 Логический вывод
- •2.5.3 Прикладные модели
- •2.5.4. Метамодель систем продукций
- •2.5.4.1. Основные подсистемы
- •2.5.5.2. Метаструктура базы данных и операций
- •2.5.5.2.1. Характер организации данных
- •2.5.5.2.2 Операции над базой данных
- •2.5.5.2.3 Контроль несовместимости
- •2.5.5.2.4 Ассоциативная надстройка
- •2.5.6. Метаструктура модуля правил
- •2.5.6.1 Аппарат активации
- •2.5.6.2 Структура правил
- •2.5.7. Метаструктура модуля управления
- •2.5.8. Технология поддержки разработок продукционных систем
- •2.5.9. Формальные модели систем продукций
- •2.5.9.1. Алгебраическая модель
- •2.5.9.1.1. Основные определения
- •2.5.9.1.2. Операции преобразования ситуации
- •2.5.9.1.3. Условия корректности вычислений над конъюнктивной базой данных
- •2.5.9.1.4. Однозначность вычислений над дизъюнктивной базой
- •2.5.9.2. Управление выводом в системах продукций
- •2.5.9.3. Язык управления применением продукций
- •2.5.9.4. Язык управления выбором данных
- •2.5.9.5. Обзор формальных моделей вычислений
- •2.5.10. Экспериментальные системы продукций
- •2.5.10.1. Система скип
- •2.5.10.2. Система анализа топологических чертежей интегральных схем
- •P(слой) x0, y0 : Dx1, Dy2, .., Dxn-1, Dyn;
- •2.6. Выводы к второй главе
- •3. Машина логического вывода
- •3.1. Формальное определение задачи
- •3.2. Специфика решения задач в сии
- •3.3. Управление процессом решения задачи
- •3.4. Модели эвристического поиска решений
- •3.4.1 Стратегия поиска в глубину
- •3.4.2. Стратегии перебора с отсечениями
- •3.4.2.1. Метод ветвей и границ
- •3.4.2.2. Стратегии поиска на основе эвристической функции оценки
- •3.5. Методы вывода и доказательства теорем
- •3.5.1 Механизм резолюции Робинсона
- •3.5.2. Резолюция в логике высказываний
- •3.5.2.1 Линейная резолюция вL
- •Метод линейного вывода в lЛавленда, Ковальского и Кюнера
- •Эффективная реализация
- •3.5.2.3. Метод поиска в глубину
- •3.5.2.4 Эвристики поиска в дереве
- •3.5.2.5. Семантическая резолюция
- •3.5.3 Резолюция в pl
- •3.6. Методы индуктивного вывода
- •3.6.1. Виды индукции
- •3.6.2. Индукция как вывод и индукция как метод
- •3.6.3. Правила, необходимые для систем автоматического формирования знаний
- •3.7. Дедуктивный вывод на семантических сетях
- •3.7.1. Нерезолютивные методы вывода на семантических сетях
2.2.Формальное описание понятий предметной области (по)
Знак –это заменитель некоторого предмета, явления или события, используемый для накопления, хранения, переработки и передачи информации.
Объем понятия -это множество (класс) всех сущностей, обладающих существенными признаками понятия.
Содержание понятия -совокупность всех существенных признаков (свойств) данного понятия, которые позволяют однозначно идентифицировать данное понятие. Другими словами, объем понятия включает все предметы и объекты ПО, которые могут быть описаны данным понятием.
Имя понятия -это символьное обозначение понятия, играющее роль ссылки.
Денотат понятия -это пара, состоящая из имени и знака, обозначающая сущность ПО, при этом отдельно выделяют понятия -денотат знака и денотат имени.Денотат знака -это значение, которое может иметь в рамках данной знаковой ситуации. Следует иметь в виду, что связь "имя-денотат" многозначна. Некоторое имя может обозначать множество денотатов -омонимия,и наоборот, одному денотату можно поставить несколько имен -синонимия.
Признаки понятияподразделяются на три типа:
дифференциальные -используются в качестве характеристики содержания понятия;
характеристические -это признаки, позволяющий отличать сущности, относящиеся к объему одного и того же понятия;
валентные -это признаки, обеспечивающие связь между различными понятиями. Без потери общности можно считать такие связибинарными.
Признак характеризуется именемизначением.Обычно выделяют следующие типы значений признаков:логические, числовые, символьныеи др. Имя признака позволяет указать ту семантическую роль, которую играет его значение в организации связи между сущностью и признаком, её характеризующим.
Схема понятия –совокупность имен дифференциальных, характеристических и валентных признаков составляет схему понятия, обозначаемую какshm P.Тогда
shm P = <D, H, V>,
D ={Di | i=1, .... n} -множество имен дифференциальных признаков;
Н = {hj | j=1, ..., т} -множество имен характеристических признаков;
V= {Vk|k=1, .... l} -множество имен валентных признаков;
D={di | i=1,...,n}.
Пара (Ai,aij) обозначает, что признак с именемAiможет принимать значение aij,при этомаij domAi.ЗдесьdomAiобозначает множество –домен всех возможных значений признака Аi.
Тогда каждая сущность может быть представлена тройкой пар:
е = {(Di, din), (Нj, hjm), (Vk, vkl)}.
Более подходящей формой представления понятия является логическая формула.
Логические формулы понятий.
Любое понятие может быть представлено формулой:
(1)
Pi(X) -предикаты, которые могут интерпретироваться как другие понятия или как признаки понятияР(Х).
Если учесть классификацию признаков, то формулу можно представить в виде:
(2)
Устанавливая различные значения дифференциальных признаков, можно получить класс понятий с однородной структурой, т.е. все понятия обладающие одинаковой схемой.
Формуле (1)эквивалентна запись
(3)
Эта форма записи называется хорновским дизъюнктом,т.е. дизъюнкт который содержит не более одного позитивного элемента.
Концепт понятия -включает в себя как собственные признаки, идентифицирующие понятие, так и признаки, позволяющие установить связь данного понятия с другими (валентные признаки). Если понятие является сложным, то в концепт могут входить правила, необходимые и достаточные для принятия решения о принадлежности данной сущности объему понятия. Другими словамиконцепт -это то знание, которое выражается данным понятием при концептуальном моделировании предметной области.
Категории денотат и концепт используются в семиотике, в логике их аналогами являются термины "экстенсионал"и"интенсионал"'.
Множество всех объектов, предметов или сущностей, являющихся денотатами понятия, составляет объем, или экстенсионал понятия. Будем обозначать экстенсионал через extP,
ext P={e1, e2, ..., en},
где e1, е2,....еn -сущности, являющиеся денотатами понятияР.
Экстенсионал понятия -это совокупность всех его допустимых денотатов, соответствующих концепту этого понятия.
Если понятие имеет одно значение некоторого признака, то между экстенсионал понятия и его признаками может быть установлена функциональная связь вида /1:extP domAi.
Эта функциональная связь сопоставляет любыесущностиeij extPнекоторое значение признакаzij domAi.. Разные понятия могут иметь один и тот же экстенсионал, но выражать разный смысл.
Интенсионал понятия -это тот смысл, который мы вкладываем в понятие, т.е. интенсионал характеризует концепт данного понятия, его содержание(intP).
Существует два подхода к формальному описанию интенсионала: теоретико-множественный и логический. При теоретико-множественнойформализации в интенсионал обычно включают множество всех дифференциальных признаков, характеризующих понятие:
intSPs={(D1, d1), (D2, d2), .... (Dn, dn)},
где Di –имя дифференциального признака,adi –соответственно его значение, (D1,d1), (D2, d2), .... (Dn, dn) – совокупность дифференциальных признаков, индекс 5идентифицирует теоретико-множественную формализацию.
Этот подход игнорирует имена характеристических и валентных признаков, т.е. в нем не заложена схема понятия, наличие которой удобно использовать для принятия решения о принадлежности некоторой сущности экстенсионалу данного понятия (необходимое и достаточное условия). Поэтому для сложных понятий используется логическая форма (хорновские дизъюнкты)представления интенсионала. Под интенсионалом понятия будем понимать правую часть импликации (1),т.е. (4)
Соответственно если понятие представлено логической формулой (2),то интенсионал может быть определен выражением
(5)
Логическая формула допускает следующую интерпретацию: интенсионал понятия Р принимает истинное значение на всех сущностях еi extP.
Суммируя вышеизложенное, можно представить понятие в виде
P=<intP,extP,shmP> (7)
Связь между различными категориями, используемыми в логике и семиотике для описания понятия следующая