СПОСОБЫ ОПИСАНИЯ ЗНАНИЙ

При разработке экспертных систем наибольшее применение нашли следующие способы описания знаний:

· логические модели

· сетевые модели

· продукционные модели

· фреймовые модели

Логические модели. В основе их описания лежит формальная система с четырьмя элементами:

М=< Т, Р, А, В > ,

где Т - множество базовых элементов различной природы с соответствующими процедурами,

Р - множество синтаксических правил. С их помощью из элементов Т образуют синтаксически правильные совокупности. Процедура П(Р) определяет, является ли эта совокупность правильной.

А - подмножество множества Р, называемых аксиомами. Процедура П(А) дает ответ на вопрос о принадлежности к множеству А.

В - множество правил вывода. Применяя их к элементам А, можно получить новые синтаксически правильные совокупности, к которым можно применить эти правила снова. Процедура П(В) определяет для каждой синтаксически правильной совокупности, является ли она выводимой. Наиболее приемлем данный тип моделей для знаний типа геометрии.

В данной системе множество А вводится в базу знаний. В базу знаний вводятся также правила вывода. Используя данные базы знаний и условия поставленной задачи, можно определить, является ли поставленная задача синтаксически правильной совокупностью, то есть является ли она выводимой из данной базы знаний.

Сетевые модели. К сетевым моделям относятся знания, формально задаваемые в следующем виде:

H= < I, C₁, C₂, …..C_n, G >,

где I - множество единиц информации,₁,……C_n - множество типов связи между информационными единицами,

G - задание связи из данного набора.

В зависимости от типа связи семантические сети подразделяют на:

· классифицирующие,

· функциональные,

· сценарии.

В классифицирующие сети вводят различные иерархические отношения между единицами информации. Такие отношения используются в биологии. Функциональные сети описывают процедуры вывода одних информационных единиц через другие. В сценариях используют казуальные отношения, то есть типа средства - результат, орудие - действие.

Продукционные модели. Данный тип модели является промежуточным между логическими и сетевыми моделями. Из логических моделей здесь заимствована идея правил вывода, которая называется продукцией, из сетевых - описание знаний в виде семантической сети. Данный тип представления знаний является сейчас наиболее широко используемым. При работе продукционные модели в результате применения правил вывода происходит трансформация семантической сети за счет смены фрагментов и исключения добавления элементов.

Фреймовые модели. Во фреймовых моделях жестко фиксируется структура представления информации, называемая протофреймом. Протофрейм - структурная единица информации, из которой порождаются другие типы информации. Он состоит из:

Имя фрейма

Имя слота ( значение слота)

.

.

.

Имя слота ( значение слота ).

ПРОДУКЦИОННЫЕ МОДЕЛИ

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

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

При использовании продукционной модели база знании состоит из набора правил. Программа, управляющая перебором правил, называется машиной вывода. Чаще всего вывод бывает прямой (от данных к поиску цели) или обратный (от цели для ее подтверждения - к данным). Данные - это исходные факты, на основании которых запускается машина вывода - программа, перебирающая правила из базы.

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, ЭКСПЕРТ; инструментальные системы ПИЭС и СПЭИС и др.), а также промышленных ЭС на его основе - ФИАКР и др.

В общем виде продукция может быть представлена выражением следующего вида:

; Q ; P ; A => B ; N ,

где I - имя продукции. В качестве имени может выступать порядковый номер или выражение из символов, отражающее суть данной продукции. - элемент, характеризующий сферу применения. Он позволяет разделить знания на области, что экономит время поиска нужных знаний.

А => В - основной элемент продукции, называемый ядром.

Р - условие применения ядра продукции. Обычно Р представляется логическим выражениям. Если выражение Р - ложно, то ядро не может быть исполнено. - описание постусловия продукции. Здесь описываются действия и процедуры, которые необходимо выполнить после реализации.

Все продукции объединяют в систему. В системе продукций должны быть специальные процедуры управления продукциями, с помощью которых производится выбор продукции и актуализация имеющихся продукций.