Методика концептуального анализа, структур действий

Данные информация знания

Данные – сигналы зарегистрированные на материальном носителе. Сигналы переносятся полями, модулируются они источниками, источники – объекты меняющие свое состояние

Знания

Изобразим 5

Это данные

Ящик – ширина – 5 , одно есть свойство другое объект

Дверной проем – ширина – 5

Можем сравнивать одно с другим

Это называется структурирование, знания – хорошо структурированные данные, в которых четко установлены отношения между отдельными элементами

Информация – декларативные процедурные знания.

Информации – мера прироста информируемости некоторого субъекта, выражающаяся в количестве новых знаний которые он получил, информация извлекается из некоторого материального носителя при помощи методов, причем с одного и того же носителя разными методами можно извлечь разную информацию

Некоторые основные определения.

Предметная область – узкая выделенная сфера деятельности человека, связанная с набором каких-то объектов его деятельности.

Проблемная область – узкая выделенная сфера деятельности человека связанная с разрешением ряда проблем.

Предм.Обл

Рисование карандашом

Модель предметной области – совокупность знаний , необходимых и достаточных для решения задач в этой предметной области.

Понятие «понятие»

Фреге хотел это сделать (треугольник) , другой мужик усовершенствовал (четырехугольник), Д.А. Поспелов

знак

прагматика

Объем

Содержание

Подразумевает

Использует

определяет

характеризует

Подразумевает

Объем – множество предметов, говорим стол – подразумеваем множество столов во всем мире

Содержание – описывает знаки и связи между ними

Прагматика позволяет различать одинаковые по начертанию знаки но имеющие разные смыслы в предметных областях

Экспертные системы – программно – аппаратный комплекс, предназначенный для поддержки принятия решений в разных предметных областях и имеющих в своем составе два обязательных модуля : база знаний и механизмы логического вывода

База знаний – программный модуль, реализующий модель знаний одного или нескольких экспертов, в форме доступной для дальнейшей автоматической обработки.

Эксперты – общепризнанные специалисты в своей области.

Механизмы логического вывода это модуль , реализующий ту, или иную модель рассуждения экспертов в процессе решения заданных задач. Модель рассуждений – моделируется рассудочная деятельность.

БЗ

МЛВ

ПО

ПИ(пользовательский интерфейс)

Расчетная схема прикладной экспертной системы

У какого то пользователя – специалист но не эксперт, возникает желание получить консультацию по варианту разрешения какой то проблемной ситуации, он пользуется пи – ограниченный языковой интерфейс

Система понимает только слова из области решения данных задач

Запрос формулируется моделью проблемной ситуации – формальное описание проблемы, перечень значений каких то переменных, добавляется еще модель целевой ситуации, модель того состояния ПО которую пользователь хотел бы получить

Далее передается на МЛВ , который аппелируя БЗ решает задачу, и выводит по просьбе – почему было принято то решение.

Как разработать экспертную систему, как минимум нужны эксперты, аналитики, программисты. Аналитики общаются с экспертами – инженеры по знаниям, инженеры – когнетологи.

Инженеры когнетологи – это хорошо образованные специалисты, которые владеют методами извелечения и формализации знаний

Сначала использовались языки общего назначения, недостатки – все с нуля делать надо.

Были разработаны специальные языки искусственного интеллекта, ЯЗЫКИ ДЕКЛАРАТИВНОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ ( разбиваются на языки функционального( risp, c#, функция в классическом понятии математики) и логического программирования(Prolog, для автоматического доказательства теорем, часть знаний формулируем как аксиому, формулируем гипотезу которую хотим доказать))

Есть императивное (команды по шагам) и декларативное программирование (позволяют описать знания для решения задач, интерпретатор реализует механизм логического вывода).

Третий подход – подход на основе инструментальных экспертных систем

БЗ

МЛВ

ПО

ПИ(пользовательский интерфейс)

Блок приобретения знаний

Этот новый блок снижает ожидаемый уровня разработчика, тут нет базы знаний

Процесс разработки: (краткая схематично изображение нашего курса)

ЭС,с БЗ

Приобретение знаний

Системно – концептуальный анализ ПО

1.1 Извлечение знаний

Протоколы работы инженера по знаниям

1.2 концептуализация (анализ с целью изучения понятий и внесение их в систему

Концептуальная модель ПО

Представление знаний

2.1 Формализация (км исследуется с точки зрения струткуры и соответствие знаниям

Модель изложенная на языке представления знаний (сильно формализованные или формальные языки, к которым относится исчисление высказываний и предикатов первого порядка, слабо формализованные, продукционная модель представления знаний, фреймовая модель представления знаний, семантические сети)

2.2 Программирование

Сильно формализованные языке следуют законам аристотеля и характерно математическое исчисление доказательства, неформальные языки предлагают возможности позволяющие изображать более сложные ментальные конструкции, законы логики в полной мере неприменимы, доказать истинность можно опираясь на доверие к экспертам.

Все ошибки сделанные в концептуализации делают плохо

Первые три этапа занимают более 80% всех ресурсов

Концептуальная модель предметной области = < X,C,R,G,F>

X,C,R,G описывают декларативные знания

F – описывает процедурные знания, как что то происходит при помощи того что есть =)

Х – множество имен объектов( объект - нечто целое воспринимаемое нами которое мы можем охарактеризовать набором признаков) ПО

C – множество имен свойств(свойство – то что описывает внутреннее состояние объекта как целого,свойство имеет имя, этому имени сопоставляется область значений) объектов ПО

R – множество имен отношений (отношение – описание внешнего состояния объекта по которому мы характеризуем его связи с другими объектами)между объектами ПО

G – множество имен действий , процессов, решений происходящих над объектами ПО

F -взаимное отображение множество имен действий на множество состояние ПО S ( G <-> S)

S= {S(t)} -все возможные состояния ПО в разные моменты времени

S(t) = (X(t);C(X,t);R(x,t)} – сотояние ПО в момент времени Т определяется : множество существующих в этот момент объектов, множество значений свойств объектов в этот момент времени, множество существующих отношений между объектами в данный момент времени

Мощность пространства состояния –

На(студент,стул) возможно 2 сочетания

КомпВкл возможно 2 сочетания

Рядом(студент,комп) возможно два сочетания

студентсостояние) возможно 4 сочетания

мощность 2*2*2*4 = 32

подмножества

S=S_пр S_ц S_н­

S_пр – множество проблемных ситуаций (ситуация вызывающая у ЛПР негативные эмоции)

S_c – целевые – вызывают положительные эмоции он их хочет

S_н­ - нейтральные

Задача экспертной системы – из любого проблемного состояния нужно найти путь в целевое состояние при помощи взаимоотображения F

F

S_пр S_ц

f_ij F f_ij = s_i ->g_k -> s_j

переход к результату тут идет

решение задачи – последовательность операций g_k которая переводит проблемную ситуацию в целевую

S_ц= g_k(g_h(…g_m(S_пр)..))

Там где джи там решение

Как модель ПО строить

Два подхода

1) Интуитивный

2) Рациональный (подразумевает наличие какой либо методики)

Про рациональный

Должен обеспечивать необходимое и достаточное множество знаний которые нам нужны

Методика концептуального анализа, структур действий

Вариант разбиения задачи на подзадачи. В процессе применения опирается на графический язык, при помощи которого визуализируется концептуальная структура действий.

Использование данного графического языка позволяет легко классифицировать получаемые понятия, ибо для каждого из них свое графическое отображение. Изображаемые в результате структуры фактически соответствуют таковым в памяти компьютера, когда они будут туда занесены.