Способы описания знаний
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
ти БЗ. Для того, чтобы ЭВМ имела возможность манипулирования знаниями о проблемной области, они должны быть представлены в виде модели.
Модель представления знаний должна быть понятной пользователю и обеспечивать однородность представления знаний, за счет чего упрощаются управление знаниями и логический вывод, а также удовлетворять ряду других требований. Наибольшее распространение получили четыре модели: модель семантической сети, фреймовая, продукционная и логические.
В основе использования МПЗ лежит аксиоматический метод. Аксиоматический метод в любой науке состоит в том, что выделяется некоторое небольшое множество истинных утверждений, опираясь на которые можно вывести все истинные утверждения данной науки. Классическим примером аксиоматического метода является аксиоматическое построение геометрий Евклида и Лобачевского, каждая из которых базируется на ряде постулатов. Следует отметить, что одну и ту же теорию можно строить, исходя из различного набора аксиом.
Таким образом, необходимо:
) Построить алфавит теории, т.е. задать счетное множество символов и определить множество объектов языка - выражений.
) Выделить подмножество таких выражений, которые будем называть формулами (обычно имеется хорошо разработанная процедура, позволяющая по данному выражению определить, является ли оно формулой).
) Из бесконечного множества истинных формул (тавтологий) выделим небольшую группу (1 10) так называемых аксиом теории (как правило, всегда имеется возможность эффективно выяснить, является ли данная формула аксиомой). За аксиомы берутся некоторые тавтологии, из которых по формальным правилам выводятся все остальные тавтологии.
) Указать конечное множество отношений между формулами, которые называют правилами вывода. Правила вывода сопоставляют некоторым последовательностям формул новые формулы. Записывают правила вывода в форме фигуры, где формулы, стоящие над чертой называются посылками, а формулы, стоящие под чертой, называется следствием посылок по данному правилу вывода. С помощью правил вывода из аксиом получаются новые истинные формулы, называемые теоремами.
Доказательство теорем превращается в последовательность таких формул, и построение формальных доказательств можно поручить ЭВМ.
2.1 Логическая МПЗ
Логическая модель используется для представления знаний в системе логики предикатов первого порядка и выведения заключений с помощью силлогизма. Основное преимущество использования логики предикатов для представления знаний заключается в том, что обладающий хорошо понятными математическими свойствами мощный механизм вывода может быть непосредственно запрограммирован. С помощью этих программ из известных ранее знаний могут быть получены новые знания. Приведенные ниже примеры являются логическими моделями представления фактов с помощью предикатов и носят название атомарной формулы.
ЛЮБОВЬ (Виктор, Ирина): Виктор любит Ирину
СТОЛИЦА (Москва): Москва - столица
Следующие примеры являются правильно построенными логическими формулами, включающими кванторы существования () и общности ().
: некий дельфин наделен умственными способностями
: все слоны имеют серую окраску
Отличительными чертами логических моделей, в частности приведенных выше моделей представления знаний, являются единственность теоретического обоснования и возможность реализации системы формально точных определений и выводов. По этим причинам немало исследователей в области искусственного интеллекта выбрали для себя предметом изучения именно логические модели. Однако для логических моделей характерен ряд сомнительных моментов, а поскольку большинство исследователей в области искусственного интеллекта - люди с неформальным мышлением, то большая часть достижений в области систем с базами знаний до недавнего времени принадлежала так называемой группе исследователей нелогического направления. Кроме того, в отличие от первой категории исследователей, которые почти не занимаются теоретическими исследованиями, вторая категория придает им большое значение.
2.2 Продукционная МПЗ
В модели правил знания представлены совокупностью правил вида ЕСЛИ - ТО. Системы с базами знаний, основанные на этой модели, называются продукционными системами. Эти системы бывают двух диаметрально противоположных типов - с прямыми и обратными выводами. Типичным представителем первого типа является система MYCIN, используемая для решения задач диагностического характера, а типичным представителем систем второго типа - OPS, используемая для решения проектирования задач. В системе продукций с обратными выводами с помощью правил строится дерево И/ИЛИ, связывающее в единое целое факты и заключения; оценка этого дерева на основании фактов, имеющихся в базе данных, и есть логический вывод.
Логические выводы бывают прямыми, обратными и двунаправленными. При прямом выводе отправной точкой служат предоставленные данные, процесс оценки приостанавливается в узлах с отрицанием, причем в качестве заключения (если не все дерево пройдено) используется гипотеза, соответствующая самому верхнему уровню дерева (корню). Однако для такого вывода характерно большое количество данных, а также оценок дерева, не имеющих прямого отношения к заключению, что излишне. Преимущество обратных выводов в том, что оцениваются только те части дерева, которые имеют отношение к заключению, однако если