Модели предоставления знаний. (логические, семантические, фреймовые). Понятие и структура экспертной системы . Классификация ЭС

Согласно логическому подходу, вся система знаний, необходимая для решения прикладных задач, рассматривается как совокупность утверждений.

Система знаний представляется совокупностью формул логики предикатов. Эта логика оперирует простыми высказываниями, рас­члененными на субъект (нечто лежащее в основе) и предикат (нечто утверждаемое о субъекте). Предикат отображает наличие или отсут­ствие у субъекта того или иного признака.

Основной недостаток логических методов — отсутствие четких принципов организации фактов в базе знаний.

Продукционные модели представления знаний

Психологические исследования процессов принятия решений по­казали, что, рассуждая и принимая решения, человек использует про­дукционные правила (от англ. production правило вывода). В общем случае продукционное правило можно представить в следующем виде [52]:

i: S; L; A ->В; Q,

где i - индивидуальный номер продукции; S - описание класса ситуаций, в котором данная структура может использоваться; L - условие, при котором продукция активизируется; А->В — ядро продукции, Q — постусловие продукционного правила, описывает операции и действия (процедуры), которые необходимо выполнить после выполнения В.

Семантическая сеть — это модель формализации знаний в виде ори­ентированного графа с размеченными вершинами и дугами. Верши­нам соответствуют объекты, понятия или ситуации, а дугам — отно­шения между ними.

В качестве ПОНЯТИЙ обычно выступают абстрактные или конкрет­ные объекты, а отношения - это связи типа: «это» («АКО — A-Kind­Of>, «is»), «имеет частью» («has part»), «принадлежит». Характерной особенностью семантических сетей является обязательное наличие трех типов отношений [9]:

♦ класс - элемент класса;

♦ свойство- значение;

♦ пример элемента класса.

Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения |9]:

♦ связи типа «часть—целое»;

♦ функциональные связи (определяемые ычно глаголами «про­изводит», «влияет» и др.);

♦ количественные (больше, меньше, равно и т. д.);

♦ пространственные (далеко от, близко от и др.);

♦ временные (раньше, позже и др.);

♦ атрибутивные связи (иметь свойство, иметь значение);

♦ логические связи (И, ИЛИ, НЕ);

♦ лингвистические связи и др.

Термин фрейм (frame - каркас, рамка) предложен М. Минским в 70-е годы для обозначения структуры знаний по восприятию пространственных сцен. Эта модель, как и семантическая сеть, имеет глубокое психологическое обоснование. Под фреймом понимается

абстрактный образ или ситуация. Фреймовая модель, основанная на теории М. Минского, представ­ляет собой систематизированную в виде единой теории технологиче­скую модель памяти человека и его сознания.

Использование теории нечетких множеств в представлении знаний

При попытке формализовать человеческие знания исследователи столкнулись с проблемой, затруднявшей использование традиционнога математического аппарата для их описания. Существует целый класс описаний, оперирующих качественными характеристиками объектов (много, мало, сильный, оченъ сильный и т. п.). Эти характе­ристики обычно размыты и не могут быть однозначно интерпретиро­ваны, однако содержат важную информацию [9].

Экспертные системы (ЭС) - это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных об­ластях и тиражирующие этот опыт для консультаций менее квали­фицированных пользователей [52].

Обобщенная структура экспертной системы представлена на рис. 11.4. Блоки, изображенные на рисунке, присутствуют в любой экспертной системе.

В целом процесс функционирования ЭС можно представить следующим образом: пользователь, желающий получить необходимую ин­формацию, через пользовательский интерфейс посылает запрос к ЭС. Решатель, на основе базы знаний, генерирует и выдаст пользователю подходящую рекомендацию, объясняя ход своих рассуждений при по­мощи подсистемы объяснений.

Пользователь — специалист предметной области, для которою пред­назначена система. Обычно его квалификация недостаточно высока, и ПОЭТОМУ он нуждается в помощи экспертной системы.