2. Опишите используемые в системах продукций стратегии управления.

Стратегия «подъема на гору». Основная идея заключается в том, что с глобальной базой данных для оценки ее перспективности связывается некоторая оценочная функция. Стратегия управления использует эту функцию для выбора правила. Выбирается то применимое правило, которое порождает базу данных, дающую наибольшее увеличение значения этой функции. Стратегия реализует безвозвратный режим, т. е. применимое правило выбирается и используется необратимо. С одной стороны стратегия «подъема на гору» обладает линейной трудоемкостью, а с другой – не гарантирует нахождение решения.

Принцип «стопки книг». Основан на идее, что наиболее используемая продукция является наиболее полезной. Готовые продукции как бы образуют «стопку», в которой порядок определяется накопленной частотой использования в прошлом. На самом верху «стопки» находится продукция, которая использовалась чаще всех. При актуализации некоторого фронта готовых продукций для исполнения выбирается та продукция (или те продукции при наличии параллельных технических устройств), у которой частота использования максимальна. Подобный принцип управления особенно хорош когда частота исполнения подсчитывается с учетом некоторой ситуации, в которой ранее исполнялась продукция, и это исполнение имело положительную оценку. При такой обратной связи метод стопки книг может превратиться в обучающуюся процедуру, адаптирующуюся к тем задачам, которые возникают во внешней среде. Управление по принципу стопки книг целесообразно применять, если продукции относительно независимы друг от друга, например, когда каждая из них есть правило вида: < ситуация (А) = > действие (В). Именно такой случай имеет место в планирующих системах для роботов.

Принцип наиболее длинного условия. Заключается в выборе из фронта готовых продукций той, у которой стало истинным наиболее «длинное» условие выполнимости ядра. Этот принцип опирается на соображение «здравого смысла», что частные правила, относящиеся к узкому классу ситуацией, важнее общих правил, относящихся к широкому классу ситуаций, так как первые учитывают больше информации о ситуации, чем вторые. Трудность использования данного принципа состоит в том, что надо заранее упорядочить условия по вхождению друг в друга по отношению «частное-общее». Исследование систем продукции, в которых упорядочены подобным образом, привело к появлению понятия К-систем, оказавшихся более богатой моделью процессоров, чем классические алгоритмические модели, однако не гарантирующих однозначного результата, получаемого за конечное число шагов, которой является обязательным для алгоритмических систем. Управление по принципу наиболее длинного условия в продукциях, образующих фронт готовых продукций, целесообразно применять в тех случаях, когда знаний и сами продукции хорошо структурированы привязкой, к типовым ситуациям, на которых задано отношение типа «частное-общее».

Принцип метапродукций. Основан на идее ввода в систему продукций специальных метапродукций, задачей которых является организация управления в системе продукций при возможности неоднозначного выбора из фронта готовых продукций. Приведем пример использования метапродукций, заимствованный из американской системы MYCIN-TEIRESTAS, предназначенной для диагностики инфекционных заболеваний.

ЕСЛИ Инфекция есть pelvic – abcess и имеются продукции,

входящие в состав фронта, в которых в условии А

упоминается gramposrods

ТО продукции, у которых в А имеется enterobacteriaceae,

следует активизировать раньше, чем продукции,

содержащие в А gramposrods

В примере метапродукция опирается на факт вхождения определенных продукций во фронт готовых продукций. Конечно, условием, записанным в метапродукции, может выступать и некоторое утверждение о не вхождении определенных продукций во фронт готовых продукций.

Принцип «классной доски». Основан на идее спусковых функций. При реализации принципа «классной доски» в ИС выделяется специальное рабочее поле памяти – и стирают их при необходимости. На этой «доске» параллельно выполняющиеся процессы находят информацию, инициирующую их запуск, на нее же они и выносят информации о своей работе, которая может оказаться полезной для других процессов.

В основу модели «классной доски» положена группировка продукций и структурирование базы знаний. Концептуальная модель «классной доски» представлена на рис. 1.10.

Рабочая память делится на уровни, которые соответствуют различным иерархическим уровням представления знаний. Продукции разбиты на группы. Расположенные вокруг «классной доски» называемые источниками знаний (ИЗ). Каждый источник знаний определен как узел связи между данными нижнего уровня, на основании которых делается вывод, и данными верхнего уровня, показывающими результат вывода. Система осуществляет поиск путем запуска этих ИЗ в соответствии с ситуацией.

Важной проблемой в организации поиска является выбор порядка запуска ИЗ. Основные методы, используемые при этом – метод «планировщика» и метод «отправителя». В первом случае планировщик оценивает ситуации на «классной доске» и последовательно вызывает «отправителей» (источники знаний). Во втором случае «отправитель» называет имя следующего «отправителя». Отметим, что каждый ИЗ может иметь собственную стратегию поиска и в этом случае представлять продукционную систему, но все ИЗ совместно используют рабочую память «классной доски».

Принцип приоритетного выбора. Связан с введением статических или динамических приоритетов на продукции. Статические приоритеты могут формироваться априори на основании сведений о важности продукционных правил в данной проблемной области. Эти сведения, как правило, представляют собой информацию, извлекаемую из эксперта. Динамические приоритеты вырабатываются в процессе функционирования системы продукций и могут отражать, например, такой параметр, как время нахождения продукции во фронте готовых продукций. К данному типу управления относится задание последовательности приоритетов с помощью специальной каузальной семантической сети /18/. В этом случае задается некоторый каузальный сценарий, движение по которому определяется складывающимися ситуациями и в каждой вершине которого задана функция выбора очередной продукции из фронта готовых продукций.

Управление по именам. Основано на задании для имен продукций, входящих в некоторую систему, некоторой формальной грамматики или другой процедуры, обеспечивающей сужение фронта готовых продукций и выбор из него очередной продукции для выполнения.

Продукционные модели имеют, по крайней мере, два недостатка. При большом числе продукций становится сложной проверка непротиворечивости системы продукций. Это заставляет при добавлении новых продукций тратить много времени на проверку непротиворечивости новой системы. Из-за присущей системе недетерминированности (неоднозначного выбора выполняемой продукции из фронта активизированных продукций) возникают принципиальные трудности при проверке корректности работы системы.

Билет №24