Операции, выполняемы над БЗ при ее пополнении

Лекция №9. Пополнение знаний

Пополнение БЗ осуществляется различными методами

· при общении с внешней средой,

· при постановке новых задач,

· при достижении новых целей.

Кроме того, пополнение знаний осуществляется самой ИнС на основе имеющейся БЗ и машин (программ) логического вывода новых знаний. Это ведет к устранению трудности, связанной с ограниченностью знаний.

Проблема пополнения знаний возникла при решении задач:

· понимания естественного языка,

· обучения,

· поиска ответов на вопросы к БЗ,

· анализа ситуаций, сцен и др.

Знания могут быть представлены в виде фактов, хранящихся в БЗ, или в виде описания ситуаций, поступающих на вход ИнС.
Укажем несколько подходов к пополнению знаний:

· модели «здравого смысла»;

· сценарии;

· подход, опирающийся на идею о том, что физические закономерности внешнего мира могут быть описаны в рамках специальных псевдофизических логик (рис. 3.1).

Операции, выполняемы над БЗ при ее пополнении - student2.ru

Все подходы в той или иной степени используют идею продукционных правил. Система продукций отражает закономерности, присущие заданной проблемной области. Например, для ситуаций, описывающих статистические пространственные отношения между объектами, можно выбрать следующие продукции: х Содержится в> у, У Содержится в> z —> х Содержится в> z (свойство вложенности, которое выполняется в «матрешках»); х<находится на> у, г<находится на> x-»z <находится на> у.

Пополняя постепенно БЗ продукциями такого типа, можно в ИС создать достаточно мощные средства для порождения новых фактов из тех, которые в ней имеются. Процедуры пополнения знаний отличаются друг от друга структурой продукционных правил и стратегий управления в системе продукций.

Псевдофизические логики

Здесь физическая модель предметной области переносится на язык логики (язык ЭВМ). При определенных стратегиях управления система продукций превращается в дедуктивную логическую систему. Широкий класс таких систем называется псевдофизическими логиками (ПФЛ). В их аксиомах и правилах вывода используются не только реальные физические свойства окружающего мира, но и особенности его восприятия человеком.

Виды:

· временных логик,

· статической пространственной логики,

· фрагменты логики действий

· каузальной логики (рис. 3.2).

ПФЛ обладает рядом особенностей:

2. Часть рассуждений в ПФЛ связана со шкалами:

· метрическими

i. абсолютными (задан некоторый масштаб и выбрана точка отсчета)

ii. относительными (указывается лишь расстояние между точками, а начало отсчета может «плавать»)

· топологическими (топологическая шкала представляет собой порядковую шкалу. На ней указываются отношения порядка (строгого, нестрогого, размытого) между упорядочиваемыми)

3. ПФЛ содержат в качестве аксиом-утверждения, вытекающие из восприятия мира человеком, которые подтверждаются результатами соответствующих психологических экспериментов.

4. Совокупность ПФЛ характеризуется связями между отдельными частями — логиками (например, логика времени тесно связана с логиками пространства и действий).

Каждая ПФЛ является системой, включающей модель предметной области в виде понятий и отношений, существующих в ней, и модель вывода. Первая модель задает формальный язык описания знаний (ситуаций), вторая позволяет получать пополнение этих знаний (рис. 3.3.).

Пополнение знаний на основе сценариев

Пополнение знаний можно выполнить с помощью сценариев. Перечислим основные схемы рассуждений на сценариях, используемых при выводе. Часть схем является интерпретацией значений слотов сценария (СЦ).

Операции, выполняемы над БЗ при ее пополнении - student2.ru

Из описания проблемной области выбирается сценарий, значение слота «цель» которого соответствует поставленной цели.

Анализируются значения всех слотов указанного сценария и строится последовательность П|, являющаяся значением слотов «посылки» и «ключ» с их спецификациями. Выполняется последовательное обращение к сценариям, указанным в Щ

Взаимодействие базы знаний с внешней средой

При пополнении БЗ необходимо общение с внешней средой, как одним из источников знаний. Сама по себе БЗ — это набор выявленных закономерностей, представленных с помощью одной из рассмотренных ранее моделей знаний.

К внешней по отношению к ней среде относятся источники знаний Z, фактов X и управляющих воздействии Ub U2, и3, а также рецепторы выводимого знания Y. Графически отношения между этими переменными представлены на рис. 3.4.

Операции, выполняемы над БЗ при ее пополнении - student2.ru
Аналитически эти отношения записываются следующим образом.

U1 – управление на базу знаний

U2 – управление на источник знаний

U3 – управление на источник знаний

Относительно приведенных переменных и зависимостей базы знаний можно классифицировать следующим образом:

· с фиксированным и изменяемым множеством фактов X;

· с фиксированным и пополняемым знанием Z;

· с фиксированной и реструктурируемой закономерностью R.

В частном случае фиксированное множество фактов X может быть пустым: X = 0, При этом БЗ выполняет роль генератора вариантов предметного знания, подобно генератору сигналов. Информационные системы, ядром которых является генератор вариантов предметного знания, а назначением — порождение справочных данных в узкой ПО, называют интеллектуальными справочниками [58].

Модель вывода генератором вариантов знания

Описывается формальной системой F = = <Т, Р, А, В>
Ее символы интерпретируются соответственно как множества базовых элементов, синтаксических правил, аксиом и правил вывода (семантических правил).
Т – множество базовых элементов, т.е. алфавит ПО (логический, словарный, предметный и т.д.). Принадлежность элемента х алфавиту Т устанавливается за конечное число шагов с помощью процедуры П(Т).
Р - синтаксические правила, которые задают ограничения на построение синтаксически правильных совокупностей — цепочек символов (формул, слов и предложений языка). Синтаксическая правильность: цепочек должна устанавливаться за конечное число шагов с помощью процедуры П(Р).
А – аксиомы, которые представляют собой подмножество синтаксически правильных совокупностей (формул), общезначимых в ПО. Для проверки общезначимости должна существовать конечная процедура П(А). В качестве таковой используется построение таблиц истинности для соответствующей формулы.
В – множество правил вывода, которые порождают новые семантически правильные совокупности, к которым также применимы правила вывода. Таким образом, формируется множество выводимых в формальной системе совокупностей.
Например:

Т - множество букв русского алфавита

Р – правила сочетания этих букв («шЫ»)

А – элементы множества – приставка, корень и т.д.

В – присоединение и подстановка – правила выводы.
Формальная система непротиворечива, если в ней не найдется такой формулы, что и она сама, и ее отрицание выводимы;

Операции, выполняемы над БЗ при ее пополнении

БЗ могут быть встроенными (модуль) или внешними (файл) по отношению к интеллектуальной системе.

Три класса операций