Информационное описание ПрО

Лекция N 4

Представление знаний о предметной области

1 Уровень представления знаний о предметной области.

2. Роль понятий и связей в описание предметной области.

3. Логические формулы понятий.

Уровни представления знаний о предметной области

При построении описания выделенного фрагмента реальной действительности одним из основных допущений является пред­положение о том, что мир состоит из независимых объектов (предметов, вещей или сущностей), которые могут быть уникаль­но идентифицированы. В дальнейшем при обозначении реальных объектов ПрО для однозначности будем использовать термин сущность.

Сущности ПрО необходимо адекватным образом представить в памяти вычислительной машины, чтобы с ее помощью обеспечить поиск, анализ, обработку и выдачу накопленной информации в форме, удобной для принятия решений. Эта задача может быть решена путем использования соответствующих средств описания ПрО, предоставляющих необходимые базовые понятия, инвариантные по отношению к любым ПрО, и правила, позволяющие строить более сложные синтаксические конструкции на основе базовых. Средства представления информации о ПрО различные исследователи называют по-разному. Так, в работах по базам данных [24, 61] их определяют как концептуальные (понятийные), или информационно-логические, а в исследованиях по искусственному интеллекту и экспертным системам [44] — как представление зна­ний. При этом задача представления ПрО в памяти ЭВМ делится на два взаимосвязанных уровня: уровень концептуального моде­лирования понятий и уровень модели данных

Уровень концептуального моделирования по­нятий. Концептуальная модель создается в результате форма­лизации описания ПрО и информационных потребностей пользо­вателей с помощью соответствующих средств представления по­нятий, а база данных физически моделирует конкретные сущно­сти ПрО, которые охватываются понятиями, введенными в рамках концептуальной модели. Это значит, что база данных моделирует состояния ПрО, а ее концептуальное представление задает стати­ческие и динамические ограничения на состояния ПрО, которые могут рассматриваться как некоторые аксиоматические высказы­вания о предметной области. Таким образом, при данном подхо­де производится четкое разграничение концептуальной информа­ционной модели предметной области и модели данных. На прак­тике уровень концептуальной модели ПрО часто отсутствует, что может привести к значительным ошибкам при проектировании. Выделение этапа концептуального моделирования ПрО обеспечи­вает большую гибкость и независимость всего проекта от ис­пользуемых инструментальных средств. Данные отделены от содержащейся в ней информации (знаний), а обработка данных—от обработки знаний.

Такой подход целесообразен по той причине, что количество сущностей ПрО намного превосходит число понятий, необходимых для описания их семантики, в связи с чем требуются специализи­рованные средства накопления, хранения и ведения большого чис­ла однородно форматированных данных. Концептуальное моделирование обеспечивает высокоуровневые средства спецификации предметной области, используемые для создания проекта системы искусственного интеллекта и ее реализации с по­мощью специальных инструментальных средств. Для решения данной задачи необходима взаимосвязан­ная совокупность понятий, механизмов и языковых средств, обес­печивающих формализованное описание проектировщиком пред­метной области и проекта будущей системы. Этап концептуального моделирования играет в этом процессе ре­шающую роль, так как дает интегрированное представление о предметной области.

Уровень модели представления знаний. Данный уровень обеспечи­вает необходимые изобразительные средства для представления сущностей ПрО в базе знаний.

Модель представления знаний можно определить как совокупность формаль­ных средств и методов, в соответствии с которыми логически ор­ганизуются знания в БЗ. Модель представления знаний задает, процедурную ин­терпретацию (процедурную семантику), базирующуюся на опера­циях модификации БЗ: ввод, обновление, удаление [84]. Модель данных определяет синтаксическую и семантическую основу для проектирования и эксплуатации БЗ.

Понятие является основной категорией, используемой для описания ПрО при концептуальном моделировании. Концептуальная модель ПрО в первую очередь опирается на декларативную семантику, что позволяет проектировщику полно­стью сосредоточиться на решаемой проблеме и на способах ее разбиения (декомпозиции) на более мелкие подзадачи. При этом выделяют следующие уровни представления знаний о ПрО: информационное описание ПрО; функциональное описание ПрО; понятийное описание ПрО.

Информационное описание ПрО

Основные категории составляют элемен­ты данных (ЭД) и документы. Под ЭД понимается наименьшая единица поимено­ванных данных, имеющая смысл при описании информации [42]. Собираемая в процессе обследования ПрО информация обычно включает наименование ЭД, его смысловое содержание и характеристики значений. Под документом [42] понимается группа взаимосвязанных ЭД, рассматриваемая пользователем как единое целое. Различают собственно документ и его макет. Документы бы­вают регламентированные (имеется общепринятый макет документа) и нерегламентированные. Примером нерегламентированных документов является телефонограмма, письмо и другие неформализованные сообщения.