2.2.1.1.3 Правила вывода.

Пусть имеется некоторое множество формул:

Ʃ={G_1,G₂,G₃,…,G_n}, G не принадлежит Ʃ.

В языке предикатов вывод формулы G из множества заранее заданных формул Ʃ полностью формализованы и выполняются с помощью так называемых правил вывода.

Правило вывода – процедура, представленная в определенной форме, которая из множества Ʃ автоматически выводит такую формулу G, что справедлива для любой интерпретации истинность формулы, как следствие, правило вывода таковы, что применение любого из них гарантирует:

“Когда все формулы из множества Ʃ – истины, то и формула выведенная из этого множетсва в соответствии с данным правилом также будет истинной.”

Формула G – логическое следствие формулы G_1,G₂,G₃,…,G_n, полученным применением некоторого правила вывода. Этот факт представляется в в следующей формуле -

Примеры правила вывода:

1. 

2. 

Получение формулы G применением конечного числа раз правил вывода к заданному множеству правил Ʃ├G, при этом говорят, что G дедуктивно выводится из множетсва формул Ʃ. Основным преимуществом использования логической модели для представления знаний заключается в том, что логический язык настолько точен и формализован, что механизм вывода может быть непосредственно запрограммирован (Например, с помощью языка PROLOG). С помощью этих программ из существующих ранее знаний может быть получены новые знания. Однако есть и недостатки:

1. В логическом языке знания должны быть представлены логическими формулами, что не всегда удобно.

2. Логической модели свойственна громоздкость записи. В них легко допустить ошибки, а отыскать сложно.

2.2.1.2. Продукционная модель

Этот способ основан на представлении знаний в виде множества так называемых продукций (правил). Продукции (правила) обеспечивают способ представления рекомендаций, указаний, стратегий и т.п. продукция выражается в виде ЕСЛИ_ТО и представляет собой пару «ситуация-действие», «посылка-заключение» и т.п.

Продукцию принято обозначать так: АВ (следовательно). Здесь знак  называется секвенцией. Если условие требуется раскрыть более подробно то используется следующая запись P₁&P₂... &PnВ, & - «и», P₁,P₂... Pn – условия, которые могут трактоваться как ситуации, причины, действия, условия, факты и т.п., В – заключение, которое может трактоваться как действие или факт.

Базы знаний построенные на основе такой модели называются продукционными (программными системами обработки знаний, представленных такой моделью).

Основной проблемой продукционных систем является скорость поиска необходимой продукции из множества продукций и время, затрачиваемое на проверку выполнимости условий. Поэтому при большом количестве продукции в программах стараются реализовать способы ускорения этих процессов. Для этого продукцию представляю в более сложном виде: (i);Q,P; AB;N

i – имя продукции, с помощью которой она выделяется из всего множества

Q – часть продукции, характеризующая сферу ее применения, т.е. указывается принадлежность продукции к какому-либо подмножеству. Эта часть позволяет экономить время, затрачиваемое на поиск продукции в общем множестве.

AB – ядро продукции. это основной элемент. Ядро может быть однозначным и альтернативным. В однозначном ядре, если левая часть выполняется, то выполняется правая часть. Альтернативное ядро записывается AB|С – если А выполняется, то выполняется В, иначе С. ядро может быть детерминированным и недетерминированным. В первом случае при выполнимости левой части правая часть выполняется обязательно. Во втором правая часть реализуется с некоторой возможностью, которая определяется количественными оценками в частности это могут быть вероятности. прогнозирующее ядро, в котором описываются последствия, ожидаемые при реализации левой части, например, ЕСЛИ А, то можно ожидать В.

P – условие применимости ядра. Это логическое выражение. Если оно истинно, ядро активизируется. Если ложно – ядро не используется. Позволяет сократить время, затрачиваемое на анализ продукции.

N – описывает действия, которые необходимо выполнить после реализации правой части. Называется постусловием продукции. В частности такое действие может быть связано с изменением каких-либо параметров.

В продукционной модели информация о предметной области представляется множеством правил (продукций), которые проверяются на множестве фактов, характеризующих текущую ситуацию. В связи с этим информационная база в таких системах состоит из базы фактов и базы правил. в базе правил содержится множество продукций, т.е. она представляет собой базу знаний. В базе фактов помещаются исходные данные, а также результаты промежуточных и окончательных расчетов. Когда левая часть правила (из базы правил) удовлетворяет фактам (из базы фактов), то действие, указанное в правой части выполняется. В этом случае говорят, что правило выполнено. В частности действие может состоять в добавлении нового факта в базу фактов.

В продукционных системах реализуется 2 механизма логического вывода – прямой и обратный.

При прямом выводе поиск новой информации (добавление новых фактов в базу фактов) происходит в направлении секвенций, разделяющих левые и правые части ядра продукции. Система использует информацию из левых частей, чтобы вывести информацию (произвести действие) с помощью правых частей. процесс начинается с запроса к пользователю об известных ему фактах. Эти факты помещаются в базу фактов. Затем система обращается к базе правил и производит поиск такого правила, которое может быть выполнено (все факты, необходимые в для левой части ядра продукции имеются в базе фактов). Найденное правило выполняется, отмечается (в последствии оно игнорируется) и полученные факты (с помощью правой части ядра продукции добавляются в базу фактов). Затем система опять ищет в базе правил такое правило, которое может быть выполнено и т.д. Процесс прямого вывода заканчивается, если в базе правил нет продукции, которая может быть выполнена.

В обратном выводе система начинает с выяснения того, что необходимо получить или доказать. Затем происходит проверка выполнения тех продукций, в правой части которых имеется требуемый факт. Процесс начинается с выяснения у пользователя какой факт надо установить. Затем система обращается в базу фактов и определяет имеется ли в ней данный факт. Если он есть, то считается установленным и процесс заканчивается. Если такого факта в базе фактов нет, система обращается к базе правил и производит поиск такого правила, в правой части которого имеется требуемый факт. Затем проверяет, можно ли выполнить найденное правило. Если да, то факт считается установленным и процесс заканчивается. Если нет, то требуемыми фактами считаются те, которые указаны в левой части найденной продукции и т.д. процесс заканчивается или в базе правил нет продукций с помощью которых их можно установить.