Загрузка...
Учебная работа. Реферат: Представление знаний предметной области ЭС
Базисный элемент семантической сети – это, к примеру, система вида:
работает в
СМИТ производственный отдел,
где «СМИТ, производственный отдел» – это узлы (некие понятия), а «работает в» – дуга (отношение меж парами понятий).
Можно считать, что любая из таковых пар отношений представляет обычной факт, а узлы помечаются именованием соответственного дела.
В рассмотренной схеме представлен факт:
«смит работает в производственном отделе».
В семантическую сеть врубаются лишь те объекты предметной области, которые нужны для решения прикладных задач. В качестве объектов могут выступать действия, деяния, обобщенные понятия.
Дуга имеет направленность, по этому меж понятиями в рамках определенного факта выражается отношение «субъект-объект». Наиболее того, хоть какой из узлов быть может соединен с хоть каким числом остальных узлов, в итоге этого обеспечивается формирование сети фактов.
При разумном выборе обозначений отношений можно выражать весьма сложные совокупы фактов. При всем этом верхушки соединяются дугой, если надлежащие объекты предметной области находятся в каком-либо отношении.
Более всераспространенными являются:
БЫТЬ ЭЛЕМЕНТОМ КЛАССА (ЯВЛЯТЬСЯ) – значит, что объект заходит в состав данного класса, к примеру
является
СМИТ управляющий,
что обозначает «СМИТ является членом класса управляющих».
ИМЕТЬ (ЕСТЬ)
– дозволяет задавать характеристики объектов, отражает общие представления о их либо показывает, что одно понятие представляет часть другого. Изобразим при помощи группу сложных фактов:
“СМИТ является управляющим”;
“СМИТ работает в производственном отделе, расположенном в здании 1”;
“СМИТУ 40 лет”;
“У СМИТА голубые глаза”.
Здание 1
местопребывание
производственный отдел
работает в
голубые глаза СМИТ управляющий
есть
40 лет
Рис.1.
ЯВЛЯТЬСЯ СЛЕДСТВИЕМ – отражает причинно-следственные связи меж 2-мя объектами в семантической сети, к примеру:
“Увольнение Смита является следствием нарушения им трудовой дисциплины”.
Все приведенные ранее примеры представления познаний в виде семантической сети были ограничены отношениями меж существительными либо фразами, составленными из существительных. Но, это очень твердые ограничения.
К примеру, если необходимо представить последующую фразу:
«СМИТ1 проработал на СМИТА2 с апреля 2001 по май 2002»,
то ее нереально представить с помощью введенных ранее допущений.
В этом случае необходимо создать представление относительно глаголов в дополнение к существительным.
Введем вербальный узел признака для представления определенного действия, а узел типа – для представления «прообраза» действия, получаем:
работа
действие
до от
май 2002 <раб1> апрель2001
датив (dative) агент
<см1> <см2>
Рис.2
Конкретное событие, заключающееся в работе у кого-либо, обозначено <раб1>. Его происхождение от узла прообраза «работа» указывается с помощью дуги «действие», в угловых скобках – узел действия.
Опосля идентификации действия <раб1> можно произвести привязку остальных отношений, при помощи которых представляются понятия о работе:
дата начала (через связь «с») и дата окончания работы (через связь «до»).
Для отдельных ЭС были разработаны полные непротиворечивые наборы вербальных отношений – падежных отношений (Ч. Филмор).
Примерный набор «падежных» отношений может включать:
1. Агент – исполнитель (зачинатель) деяния, выражаемого глаголом;
2. объект – имя существительное, на которое распространяется действие либо состояние, выражаемые глаголом;
3. Положение – пространство деяния либо состояния, выражаемое глаголом;
4. Датив – лицо, к которому имеет отношение действие либо состояние, выражаемые глаголом.
Главный недочет представления познаний предметной области в виде семантической сети – это сложность при обработке огромных размеров инфы и разных исключений.
2. Фреймы
Если БЗ экспертной системы имеет сотки либо тыщи правил, то инженеру по познаниям довольно проблемно создавать процесс обновления состава правил и контроль связей меж ними.
С данной целью было введено структура для описания стереотипной ситуации, состоящая из черт ситуации и их значений, при этом свойства именуются слотами, а значения – заполнителями слотов.
Одно из плюсов системы, использующей фреймы – элементы, которые обычно находятся в описании объекта либо действия, группируются, и благодаря этому, могут извлекаться и обрабатываться как единое целое.
Опишем сведения о служащем компании с помощью фреймовой структуры.
Имя: РУКОВОДИТЕЛЬ
имя: __________________
возраст:________________
адресок: __________________
отдел:__________________
заработная плата:________________
дата начала:______________
до: _____________________
Рис.3 – «скелетный» фрейм.
Проанализируем рис.3 – во-1-х, фрейм имеет имя для идентификации описываемого им понятия; во-2-х, он состоит из слотов (на рис.3 слева) – здесь все слоты пустые. Заполним слоты – рис.4:
имя: РУКОВОДИТЕЛЬ
имя: агрегат (фамилия, имя, отчество)
возраст: агрегат (годы)
адресок: АДРЕС
отдел: спектр (Создание, администрация)
заработная плата: ЗАРПЛАТА
дата начала: агрегат (месяц, год)
до: агрегат (месяц, год) (по дефлоту: сейчас)
Рис.4
Здесь находятся разные типы наполнителей слов:
— константы,
— имена остальных фреймов системы, на которые делается ссылка (АДРЕС, ЗАРПЛАТА)
— обозначения агрегат, спектр – именуемые фасетами слота – употребляются для того, чтоб в процессе обработки систем фреймов можно было наложить ограничения на тип объекта, использованный при наполнения слота.
Заполним фрейм «ЗАРПЛАТА», относящийся к фрейму «РУКОВО-ДИТЕЛЬ», содержащий 4 слота, один из которых просит двойного наполнения.
имя: ЗАРПЛАТА
почасовая зарплата: агрегат (у.е. в час)
код налога: агрегат: (код налога) (по дефлоту: неожиданный)
налог на дату: агрегат (месяц, год)
вычислить ((ОПЛАТА НАЛОГА) (код налога))
Рис.5
тут показывается способности вставления во фреймы обыденных программ – наполнение слота «налог на дату» (вычислить ((ОПЛАТА НАЛОГА) (налог)). Чтоб связать все фреймы системы воедино, они обычно организуются в сети. Когда скелетный фрейм заполняется определенной информацией, то ему присваивается неповторимое имя.
Заполним фрейм, изображенный на рис.3. – его неповторимое имя «см-1»:
Имя: см-1
имя: смит, джон
возраст: 40
адресок: адр-1
отдел: производственный
заработная плата: зар-1
дата начала: апрель 20001
до: сейчас
Рис.6
В рассматриваемом примере имя «см-1» употребляется вместе с именами вида фреймов «зар-1» и «адр-1», служащих для идентификации сведений о заработной плате и адресе субъектов «смит, джон».
Различают статические и динамические системы фреймов. В системах первого типа фреймы не могут быть изменены в процессе решения задачки, в системах второго типа это допустимо.
О системах программирования, основанных на фреймах, молвят, что они являются объектно-ориентированными. Любой фрейм соответствует некому объекту предметной области, а слоты содержат описывающие этот объект данные, т.е. в слотах находятся значения признаков объектов.
Недочеты фреймовых систем:
· высочайшая сложность, что сказывается в понижении скорости работы механизма ввода-вывода и в увеличении трудозатратности внесений конфигураций в родовидовую иерархию;
· большая стоимость ЭС, где для представления познаний употребляются фреймы.
3.Правила продукций
Это один из самых всераспространенных форматов для представления познаний, основанный на продукционных правилах типа:
«ЕСЛИ условие, ТО действие«,
при этом 1-ая их часть – антецедент (посылка правил) – состоит из простых предложений, соединенных логическими связками И, ИЛИ, НЕ;
2-ая часть, именуется консеквент (заключение) – это одно либо нескольких предложений, которые образуют выдаваемое правилом решение либо указывают на действие, подлежащее выполнению.
Антецедент представляет собой эталон правила, созданного для определения ситуации. При этом правило срабатывает, если факты из памяти при сравнении совпали с прототипом, опосля что правило считается отработавшим.
В базе правил продукций лежит обычной принцип
: они определяют набор разрешенных преобразований, при помощи которых происходит продвижение от исходного состояния до окончательного решения поставленной задачки. Текущее (промежуточное) состояние отражается при помощи огромного количества фактов, закрепляемых в БД. В процессе решения задачки происходит сравнение одной из частей правила с содержимым БД.
ЭС, базирующиеся на продукциях, состоят из 3-х компонент
:
1. БЗ, которая содержит правила продукций;
2. БД, которая показывает текущее состояние задачки;
3. Управляющей структуры – механизм вывода (интерпретатор правил), решающая, какое из правил продукции следует применить последующим.
Механизм вывода делает две функции:
· во-1-х – просмотр имеющихся фактов из рабочей памяти и правил из БЗ и добавление в рабочую память новейших фактов;
· во-2-х – определение порядка просмотра и внедрения правил.
Этот механизм управляет действием консультации, сохраняя для юзера информацию о приобретенных заключениях, и запрашивает у него информацию, когда для срабатывания еще одного правила в рабочей памяти оказывается недостаточно данных.
4. значения:
правда либо ересь.
К примеру, у нас есть выражения: «стоимость высочайшая», «стоимость низкая», «в отделе работает 15 человек». Из их можно получить:
Стоимость высочайшая либо низкая.
Стоимость высочайшая и в отделе работает 15 человек.
Если Стоимость не высочайшая, то Стоимость низкая.
И напротив, хоть какое выражение быть может разбито на несколько выражений с помощью выделенных слов-связок.
Простые выражения можно разглядывать как переменные, принимающие значения правда либо ересь.
Обозначим простые выражения знаками А и В, а для обозначения выделенных слов-связок применим последующие знаки:
ù – «не», Ú – «либо», Ù – «и», É – «если».
к примеру, есть выражение «Сидоров – бухгалтер».
Разобьем данное предложение на части – Сидоров (субъект), бухгалтер (характеристики субъекта):
бухгалтер (Сидоров).
Либо «Василий – начальник Петра»: здесь два субъекта, и отношение меж ними «…. – начальник …..», получаем:
начальник (Василий, Петр).
Заместо имен можно подставить переменные х, у, z, тогда:
бухгалтер (х),
начальник (у, z).
Разглядим предложение: У всякого бухгалтера есть начальник. Для формального представления этого предложения нужно употреблять конструкции вида:
«существует таковой х, что …», «для хоть какого х ….».
Введенные допущения именуются кванторами общности и существования:
«х( ),$у( ).
Тогда предложение можно записать: «х$у(бухгалтер(х) É начальник(х,у)).
Принципиальна последовательность постановки кванторов: если переменим местами: $у»х (бухгалтер(х) É начальник(х,у)),
то это будет обозначать:
У всех бухгалтеров общий начальник.
Все принятые выше допущения образуют математический аппарат, алгебру предикатов.
Введем понятие предиката.
Функцию 
от буквенных переменных 
, принимающую логические значения y (0 либо 1), назовем n-местным предикатом либо просто предикатом. Хоть какой конечный предикат можно задать при помощи таблицы его значений, где любому набору значений аргументов ставится в соответствие
Алгебра предикатов характеризуется алфавитом букв А, состоящим из k разных знаков 
и алфавитом переменных b, состоящим из n разных знаков 
.
Для построения хоть какой формулы будем воспользоваться знаками:
– знаками – 
– переменными – 
– знаками дизъюнкции – ‘Ú ’ и конъюнкции – ‘Ù’;
– скобками – ‘(’ и ‘)’;
– логическими константами – ‘0’ и ‘1’.
Под хоть какой формулой алгебры конечных предикатов будем осознавать:
а) формула быть может эмблемой ‘0’ либо ‘1’;
б) все выражения вида ai
(xj
), где индекс i меняется от 1 до k, а индекс j – от 1 до n, также считаем формулами;
в) если выражения А и В являются формулами, то выражение 
(логическое сложение А и В) будет представлять из себя формулу.
г) если выражения А и В – формулы, то выражение 
(логическое умножение А и В) – называем формулой.
Разглядим тождества алгебры предикатов:
законы идемпотентности:
, 
.
Законы коммутативности:
, 
Законы ассоциативности:
,
законы элиминации (либо поглощения):
,
Законы дистрибутивности:
A (BÚC) º AB Ú AC,
A Ú BC º (AÚB) (AÚC).
Тождества для констант:
, 
.
, 
.
Тождества для констант с отрицанием:
закондвойного отрицания:
Закон исключенного третьего:
законпротиворечия:
Когда мы разглядывали пример:
Если стоимость не высочайшая, то стоимость низкая, то мы направили внимание на связку: Если …., то…., которую обозначили значком É.
Эта операция именуется импликацией, и определяется как:
А É В º ù А Ú В,
где А и В – произвольные формулы алгебры предикатов,
º – операция, обозначающая тождественное равенство правой и левой части.
Читается так: «А тянет В», где А – посылка, В – заключение.
Разглядим характеристики импликации:
1. Рефлективность импликации: 
.
2. Транзитивность импликации: 
.
Докажем данное тождество:
3. характеристики логических констант для импликации
, 
.
.
4.закондедукции:
.
5. законконтрапозиции:
6. Закон импортации:
.
7. законэкспортации:
.
8. Закон приведения к абсурду:
.
9. законы дистрибутивности:
.
]]>