Подсистема логического вывода

Подсистема логического вывода, предназначенная для генерации рекомендаций по решению прикладной задачи на основе информации, находящейся в базе знаний, строится на основе теории машины Поста.

На структурной схеме, показанной на рис.3, определены связи между компонентами этой подсистемы в соответствии с принципами функционирования машины Поста. Согласно наименованию, подсистема порождает правило на основе импликации вида:

R_i : I_i Þ R_i’, где R_i - правило продукции, извлекаемое из базы знаний, I_i - условие применения правила R_i,

R’ - порождаемое правило, которое может быть помещено либо не помещено в базу знаний.

Рис.3. Структура и принцип функционирования интерпретатора

В процессе решения той или иной задачи в подсистеме производится интерпретация (означивание) того или иного правила и выполнение действий, определяемых этим правилом. Выбор (идентификация) того или иного правила основан на сопоставлении условий I_i и в общем случае приводит к нескольким правилам одновременно. При этом возможно порождение порождается конфликтного набора.

Разрешение конфликтного набора осуществляется специальной процедурой, называемой селектором. В селекторе заложена определенная стратегия.

Для оперативного хранения промежуточных данных по условиям I_i, во многих системах предусматривается РАБОЧАЯ ПАМЯТЬ.

Например, в системе ИНТЕРЭКСПЕРТ, а точнее, в ее инструментальной среде, логический вывод осуществляется либо с помощью процедур, разработанных на уровне языка структурного программирования, либо с использованием эвристик, реализованных в среде.

Различают прямую и обратную аргументацию.

В первом случае каждое правило, занесенное с помощью средств, обрабатывается в последовательности от посылки к заключению. Если предложение, реализующее посылку, истинно, то правило инициируется и происходит переход к заключению. В противном случае возобновляется проверка истинности до момента, когда все правила не будут исчерпаны.

Во втором случае в машине логического вывода распознается то правило, в заключении которого содержится наиболее близкое к проблеме решение.

Если посылка правила не определена, производится перебор неизвестных переменных в посылке правила применительно к новым условиям. Операции повторяются циклически до нахождения решения либо до определения неразрешимости задачи.

Посылки к правилам формируются с помощью нечетких множеств, причем допускается использование нечетких чисел и лингвистических переменных. В инструментальной среде ИНТЕРЭКСПЕРТ вводятся в рассмотрение "факторы уверенности". Для них определена шкала в диапазоне от 0 до 100 . Допускается формулировка посылок четкими переменными, полями базы данных, статистическими переменными, переменными с индексами.

Доступ к машине логического вывода осуществляется двумя основными путями: путем предложения правила и путем запроса на консультацию.

Первый путь реализуется предложением, имеющим форму:

правило: "имя правила"

ЕСЛИ : < предложение>

ТОГДА: < заключение >

Предложение реализуется выражением, которое связывает операнды и операции логических отношений. Заключение строится из любого числа операндов, в состав которых входят переменные и коды операций.

Правило инициируется только после того, как будут установлены значения всех переменных, входящих в состав операндов и операций.

Таким образом, структура набора правил образуется предложениями: описания типов используемых переменных, правил, консультаций, объяснений правил (которые, вообще говоря, не обязательны), завершения набора и завершения текста набора правил.

С помощью специального редактора набора правил осуществляется построение, изменение состава и структуры и компиляция набора правил. После компиляции образуется исполнимая экспертная система, порожденная в оболочке системы. Программирование машины логического вывода, таким образом, формально мало чем отличается от обычного программирования. Отличие возникает при оперировании с нечеткими переменными и нечеткими условиями.

Основные типы переменных, определенные в среде: символьные, числовые, логические и неизвестные. Основные виды: ячейки, поля, рабочие переменные, фиксированные переменные среды.

Отдельный вид составляют нечеткие переменные, определяемые в рассматриваемой среде как и переменные набора. Последние имеют нечеткие подмножества значений любого сочетания перечисленных типов. Каждое значение нечеткой константы определяется соответствующим значением функции принадлежности, определяемым в среде как "фактор уверенности".

Например, переменная набора

Y = {1/0.5; 2/0.5; 3/0.5}

в инструментальной среде записывается таким образом:

Y = {1 cf50, 2cf50, 3cf50}.

C использованием факторов уверенности осуществляется и формирование набора правил. Учет этих факторов выполняется путем введения факторов уверенности: посылки, заключения и переменной заключения.

Основные операторы, принятые в инструментальной среде операторы отношений:

• = - проверка на равенство ,

• <> - проверка на неравенство,

• >= - проверка на превышение или равенство,

• < - проверка на превышение,

• <= - проверка на нестрогое равенство,

• > - проверка на превышение,

• IN - проверка на соответствие одного элемента другому.

Операции в машине логического вывода могут описываться в выражениях, использующих действия над функциями принадлежности. Это могут быть:

• операция "И" и группируемые вокруг нее min (a, b), ab, (ab+ min(a,b)/2), ab(2-max(a,b))

• либо операция "ИЛИ" и группируемые вокруг нее max(a,b), (a+b-ab), (max(a,b (a+b-ab))/2).

Таким образом, в инструментальной среде можно реализовывать арифметику нечетких чисел и алгебру нечетких высказываний.

Аналогичным образом осуществляется функционирование машины логического вывода и в системе ЭКСПЕРТИЗА.