5.4 Продукционная модель представления знаний. (Попов)

Продукционная модель или модель, основанная на правилах, позволяет представить знания в виде предложений типа "Если (условие), то (действие)".

Под "условием" (антецедентом) понимается некоторое предложение-образец, по которому осуществляется поиск в базе знаний, а под "действием" (консеквентом) - действия, выполняемые при успешном исходе поиска (они могут быть промежуточными, выступающими далее как условия и терминальными или целевыми, завершающими работу системы).

Чаще всего вывод на такой базе знаний бывает прямой (от данных к поиску цели) или обратный (от цели для ее подтверждения - к данным). Данные - это исходные факты, хранящиеся в базе фактов, на основании которых запускается машина вывода или интерпретатор правил, перебирающий правила из продукционной базы знаний (см. далее).

Продукционная модель чаще всего применяется в промышленных экспертных системах. Она привлекает разработчиков своей наглядностью, высокой модульностью, легкостью внесения дополнений и изменений и простотой механизма логического вывода.

Имеется большое число программных средств, реализующих продукционный подход (язык OPS 5; "оболочки" или "пустые" ЭС - EXSYS Professional, Kappa, ЭКСПЕРТ; ЭКО, инструментальные системы ПИЭС [Хорошевский, 1993] и СПЭИС [Ковригин, Перфильев, 1988] и др.), а также промышленных ЭС на его основе (например, ЭС, созданных средствами G2 [Попов, 1996]) и др.

5.6 Модель представления знаний: “прецеденты”.

Помимо перечисленных существуют также и другие стратегии получения знаний, например, в случае обучения на примерах (case-based reasoning), когда источник знаний - это множество примеров предметной области [Осипов, 1997; Попов, Фоминых, Кисель, 1996]. Обучение на основе примеров (прецедентов) включает настройку алгоритма распознавания на задачу посредством предъявления примеров, классификация которых известна [Иберла, 1980].

Обучение на примерах тесно связано с машинным обучением. Различие заключается в том, что результат обучения в рассматриваемом здесь случае должен быть интерпретирован в некоторой модели, в которой, возможно, уже содержатся факты и закономерности предметной области, и преобразован в способ представления, который допускает использование результата обучения в базе знаний, для моделирования рассуждений, для работы механизма объяснения и т. д., то есть делает результат обучения элементом соответствующей технологии. Например, в системе INDUCE [Коов и др., 1988] порождается непротиворечивое описание некоторого класса объектов по множествам примеров и контр-примеров данного класса. В качестве языка представления используется язык переменно-значной логики первого порядка (вариант языка многозначной логики первого порядка).

5.5 Модель доски объявлений для представления знаний.

Дальнейшим развитием стратегий управления выводом стали системы black board (дословный перевод - системы с классной доской). Точнее отражает суть этой системы вывода название «доска объявлений».

Понятия об укрупненных модульных источниках знаний и организа­ции широких взаимосвязей посредством общей структурированной доски объявлений были введены для системы HEARSA. Далее они развива­лись в других модификациях этой системы [97, 87]. Достаточно подробно работа систем с доской объявления описана в [94, 50].

Системы с доской объявлений организуют взаимодействие источни­ков знаний через общую область памяти - так называемую доску объяв­лений. В нее помещаются активные источники знаний, текущий план решения, промежуточные результаты и текущие данные для решения за­дачи. Доска объявлений укрупнено содержит зону для предметной облас­ти и зону для планирования. Зона для предметной области предназначена для экспертных знаний по решаемой проблеме в пределах предметной области. Зона для планирования содержит рассуждения о функциониро­вании.

Системы с доской объявлений основываются на понятии глобально доступной структуры данных и независимых источников знаний, которые связываются при последовательном формировании гипотез на доске объ­явлений. Процесс поиска решений в этих системах практически пред­ставляет собой процесс планирования формирования на доске объявле­ний гипотез и их проверки. Формирование гипотез - это выбор и активизация источников знаний и внесение последовательных изменений на доску объявлений. Следовательно, структуру данных, содержащую входные и промежуточные данные, а также окончательные результаты, можно рассматривать как структуру гипотезы. Кроме этой структуры, доска объявлений содержит информацию, связанную с управляющими действиями. Источники знаний могут иметь доступ к управляющей ин­формации на доске объявлений; они строятся как управляющие или пла­нирующие.

Элементом гипотезы является помеченный узел (или объект) в струк­туре гипотезы. Разбиение пространства поиска на доске объявлений наотдельные зоны (для предметной области и планирования) реализуется как декомпозиция узлов. Таким образом, зона для предметной области состоит из предметных узлов, зона для планирования - из узлов плани­рования. Узлы связываются между собой дугами, образуя структуры.

Источники знаний рассматриваются как порождающие правила, кото­рые реагируют на изменения доски объявлений, вызываемые другими ис­точниками знаний, и сами создают новые изменения. Для активизации источника знания про изводится операция сопоставления образца с со­держимым доски объявлений. При сопоставимости создается узел записи активизации для источника знаний. Записи активизации конкурируют между собой за выполнение. Преодолению конфликтных требований мо­жет способствовать процедура планирования. Она заключается в том, что в конце выполнения каждого источника знаний исходя из текущего со­стояния определяется, какой источник знаний реализовывать следующим. Узел записи активизации на доске объявлений в зоне для планирования используется в качестве механизма для представления состояния активи­зации.

Управляющие (планирующие) источники знаний могут вносить в зону планирования дополнительные изменения, которые облегчают выбор за­писей активизации. Управляющие источники знаний могут вносить изме­нения также и в зону для предметной области. Зона для планирования яв­ляется основой для решения задач планирования.