Представление знаний в экспертных системах | MetodPro.ru

Реклама на сайте

Представление знаний в экспертных системах


Первый и основной вопрос, который надо решить при представлении знаний, - это вопрос определения состава знаний, т.е. определение того, "ЧТО ПРЕДСТАВЛЯТЬ" в экспертной системе. Второй вопрос касается того, "КАК ПРЕДСТАВЛЯТЬ" знания. Необходимо отметить, что эти две проблемы не являются независимыми. Действительно, выбранный способ представления может оказаться непригодным в принципе либо неэффективным для выражения некоторых знаний.

 

По нашему мнению, вопрос "КАК ПРЕДСТАВЛЯТЬ" можно разделить на две в значительной степени независимые задачи: как организовать (структурировать) знания и как представить знания в выбранном формализме.

 

Стремление выделить организацию знаний в самостоятельную задачу вызвано, в частности, тем, что эта задача возникает для любого языка представления и способы решения этой задачи являются одинаковыми (либо сходными) вне зависимости от используемого формализма.

 

Итак, в круг вопросов, решаемых при представлении знаний, будем включать следующие:

 

определение состава представляемых знаний;

 

организацию знаний;

 

представление знаний, т.е. определение модели представления. Состав знаний ЭС определяется следующими факторами:

 

проблемной средой;

 

архитектурой экспертной системы;

 

потребностями и целями пользователей;

 

языком общения.

 

В соответствии с общей схемой статической экспертной системы (см. рис. 1.1) для ее функционирования требуются следующие знания:

 

 знания о процессе решения задачи (т.е. управляющие знания), используемые интерпретатором (решателем);

 

 знания о языке общения и способах организации диалога, используемые лингвистическим процессором (диалоговым компонентом);

 

 знания о способах представления и модификации знаний, используемые компонентом приобретения знаний;

 

 поддерживающие структурные и управляющие знания, используемые объяснительным компонентом.

 

Для динамической ЭС, кроме того, необходимы следующие знания:

 

1) знания о методах взаимодействия с внешним окружением;

 

2) знания о модели внешнего мира.

 

Зависимость состава знаний от требований пользователя проявляется в следующем:

 

 какие задачи (из общего набора задач) и с какими данными хочет решать пользователь;

 

 каковы предпочтительные способы и методы решения;

 

 при каких ограничениях на количество результатов и способы их получения должна быть решена задача;

 

 каковы требования к языку общения и организации диалога;

 

 какова степень общности (конкретности) знаний о проблемной области, доступная пользователю;

 

 каковы цели пользователей.

 

Состав знаний о языке общения зависит как от языка общения, так и от требуемого уровня понимания.

 

С учетом архитектуры экспертной системы знания целесообразно делить на интерпретируемые и неинтерпретируемые . К первому типу относятся те знания, которые способен интерпретировать решатель (интерпретатор). Все остальные знания относятся ко второму типу. Решатель не знает их структуры и содержания. Если эти знания используются каким-либо компонентом системы, то он не "осознает" этих знаний. Неинтерпретируемые знания подразделяются на вспомогательные знания, хранящие информацию о лексике и грамматике языка общения, информацию о структуре диалога, и поддерживающие знания. Вспомогательные знания обрабатываются естественно-языковой компонентой, но ход этой обработки решатель не осознает, так как этот этап обработки входных сообщений является вспомогательным для проведения экспертизы. Поддерживающие знания используются при создании системы и при выполнении объяснений. Поддерживающие знания выполняют роль описаний (обоснований) как интерпретируемых знаний, так и действий системы. Поддерживающие знания подразделяются на технологические и семантические. Технологические поддерживающие знания содержат сведения о времени создания описываемых ими знаний, об авторе знаний и т.п. Семантические поддерживающие знания содержат смысловое описание этих знаний. Они содержат информацию о причинах ввода знаний, о назначении знаний, описывают способ использования знаний и получаемый эффект. Поддерживающие знания имеют описательный характер.

 

Интерпретируемые знания можно разделить на предметные знания, управляющие знания и знания о представлении. Знания о представлении содержат информацию о том, каким образом (в каких структурах) в системе представлены интерпретируемые знания.

 

Предметные знания содержат данные о предметной области и способах преобразования этих данных при решении поставленных задач. Отметим, что по отношению к предметным знаниям знания о представлении и знания об управлении являются метазнаниями. В предметных знаниях можно выделить описатели и собственно предметные знания. Описатели содержат определенную информацию о предметных знаниях, такую, как коэффициент определенности правил и данных, меры важности и сложности. Собственно предметные знания разбиваются на факты и исполняемые утверждения. Факты определяют возможные значения сущностей и характеристик предметной области. Исполняемые утверждения содержат информацию о том, как можно изменять описание предметной области в ходе решения задач. Говоря другими словами, исполняемые утверждения - это знания, задающие процедуры обработки. Однако мы избегаем использовать термин "процедурные знания", так как хотим подчеркнуть, что эти знания могут быть заданы не только в процедурной, но и в декларативной форме.

 

Управляющие знания можно разделить на фокусирующие и решающие. Фокусирующие знания описывают, какие знания следует использовать в той или иной ситуации. Обычно фокусирующие знания содержат сведения о наиболее перспективных объектах или правилах, которые целесообразно использовать при проверке соответствующих гипотез (см. п. 9.2). В первом случае внимание фокусируется на элементах рабочей памяти, во втором - на правилах базы знаний. Решающие знания содержат информацию, используемую для выбора способа интерпретации знаний, подходящего к текущей ситуации. Эти знания применяются для выбора стратегий или эвристик, наиболее эффективных для решения данной задачи.

 

Качественные и количественные показатели экспертной системы могут быть значительно улучшены за счет использования метазнании, т.е. знаний о знаниях. Метазнания не представляют некоторую единую сущность, они могут применяться для достижения различных целей. Перечислим возможные назначения метазнаний :

 

1) метазнания в виде стратегических метаправил используются для выбора релевантных правил ;

 

2) метазнания используются для обоснования целесообразности применения правил из области экспертизы;

 

3) метаправила используются для обнаружения синтаксических и семантических ошибок в предметных правилах;

 

4) метаправила позволяют системе адаптироваться к окружению путем перестройки предметных правил и функций;

 

5) метаправила позволяют явно указать возможности и ограничения системы, т.е. определить, что система знает, а что не знает.

 

Вопросы организации знаний необходимо рассматривать в любом представлении, и их решение в значительной степени не зависит от выбранного способа (модели) представления. Выделим следующие аспекты проблемы организации знаний :

 

 организация знаний по уровням представления и по уровням детальности;

 

 организация знаний в рабочей памяти;

 

 организация знаний в базе знаний.



Методические пособия

  • Системы автоматизированного проектирования
  • Социология молодёжи
  • Общая социология
  • Криптография
  • Проектирование трансляторов
  • Компьютерная графика
  • Моделирование систем
  • Информационная безопасность
  • Теория вычислительных процессов
  • Логические основы искусственного интелекта
  • Проектирование распределённых информационных систем