Фреймова структура навчання

• Логічна модель.

В основі логічного способу представлення знань лежить ідея опису знань про наочну область у вигляді деякої безлічі тверджень, виражених у вигляді логічних формул, і отримання рішення побудовою висновку в деякій формальній (дедуктивної) системі.

Знання, які можуть бути представлені за допомогою логіки предикатів, є або фактами, або правилами. При використовуванні логічних методів спочатку аналізується структура наочної області, потім вибираються відповідні позначення і в ув'язненні формуються логічні формули, що є закономірностями даної області. Безліч таких формул є логічною програмою, що містить інформацію об ПО.

Наприклад, як мова логічного програмування можна використовувати ПРОЛОГ, а сукупність логічних формул, що складається із запиту, безліч пропозицій програми і інтерпретатора мови, можна розглядати як алгоритм рішення задач додатків.

• Продукційна модель.

Продукція (Пр) – це знання у вигляді логічного правила, яке визначає деякі ситуації і відповідні їм дії (правила-пари). Пр – математичний аналог понять. Предметну галузь (ПГ) визначає сукупність правил. Пр виражається наступним чином:

(N);S;U;B => C;P,

де N - ім’я (ідентифікатор) Пр,

S – характеристика сфери виконання (галузь компетенції),

U – умова застосування;

B => C – ядро (конструкція „якщо ..., то ...”, антецедент=>консеквент, посилання=>висновок або дія);

P – постумови Пр, що виконуються після реалізації Пр.

Пр читається так: якщо виконана умова U і антецедент правила B саме той за яким у базі здійснюється пошук, то виконується C та змінюється антецедент на той що вказує постумова Р.

Консеквент може бути декларативним („якщо <умова>, то <висновок>”) для виведення логічних висновків і процедурним („якщо <умова>, то <дія>”).

Існують прямі П-продукції (від умови до висновку), звернені О-продукції (від мети до вихідного стану, від мети до підмети) та метапродукції (умови та порядок виконання Пр).

Приклади:

• α=>γ – якщо виконується α, то є γ

• p&q&w&z=>β якщо є p та q та w та z, то виконуємо β

якщо (стан об’єкта ПРОЦЕСОР = несправний)або(стан об’єкта ПАМ’ЯТЬ = несправний) або (стан об’єкта МОНІТОР = несправний) то (стан комп’ютера = несправний).

2.2. Логіко-лінгвістичні моделі управління

В теорії управління (область прикладної математики) є ряд задач, для вирішення яких неприйнятні традиційні методи, т.д.:

1. не всі цілі управління об'єктом можуть бути виражені у вигляді кількісних співвідношень;

2. між рядом параметрів, що роблять вплив на процес управління, не вдається встановити точної кількісної залежності;

3. в багатокрокових процесах управління зміст кожного кроку не може бути наперед однозначне визначено;

4. існуючі способи опису об'єктів і протікаючих в них процесів приводять до таких громіздких конструкцій, що їх практичне використовування не представляється можливим.

Якщо під об'єктом управління розуміти економічні і соціальні об'єкти, то до цього додаються ще три причини:

5. мета існування самого об'єкту не може бути строго формалізована;

6. в результаті еволюції міняється структура і функції об'єкту, що повинне відображатися на еволюції процесу управління;

7. елементи, що входять в структуру керованого об'єкту, можуть мати активну природу: їх поведінка може суперечити цілям управління.

В результаті при моделюванні таких об'єктів використовують логіко-лінгвістичні моделі, в яких вирішальне значення мають тексти на природній мові.

Під логіко-лінгвістичною моделлю управління розуміється така модель управління складним об'єктом, в якій використовується семантична (смислова, якісна) інформація.

Стан об'єкту характеризується таким великим числом параметрів і може залежати від такої великої кількості ситуацій, що неможливо наперед визначити зміст кожного кроку управління. В цьому випадку замість алгоритму, приписуючого на кожному кроці його реалізації деяке однозначне рішення, можна використовувати сукупність вказівок, представлених у вигляді деякого числення.

Мовою числення вибирається мова, звана мовою представлення знань. Аксіомами числення служать описи об'єкту управління, середовища і початкових станів. Правила висновку – це правила переходу з одного стану об'єкту управління і середовища в інше. Теореми – проміжні і кінцеві стани системи.

В логіко-лінгвістичних моделях систем управління на відміну від традиційних містяться:

1) інтерпретатор, який відбиває зміну блоку знань про середовище, вміст якої міняється в процесі функціонування об'єкту управління: обновляється, уточнюється, поповнюється.

2) модель знань, яка відокремлена від механізму породження рішень. Слідством цього факту є істотне спрощення опису системи управління і її функціонування. Такий спосіб представлення знань в області інтелектуальних систем носить назву декларативного представлення знань на відміну від процедурного способу представлення знань у вигляді алгоритмів управління;

Для розміщення бази знань в комп'ютері з метою її використовування для вирішення прикладних задач, необхідний її формальний опис за допомогою математичних моделей. Представлення знань можливе за допомогою декларативних і процедурних моделей.

Відмінність методів концептуального моделювання визначається тими формальними засобами, які використовуються для опису ситуацій, що відбуваються в деякій наочній області:

• - в семантичних мережах і фреймових моделях – це поняття і їх взаємозв'язки

• - в логічних моделях – предикати і логічні формули

• - в об'єктно-орієнтованому підході – об'єкти, класи і повідомлення.

IV. Підсумок заняття.

На сьогоднішній лекції ви прослухали інформацію про моделі представлення знань.

Контрольні запитання

1. За допомогою яких моделей представляють знання у пам’яті системи? (мережна, фреймова, логічна, продукційна)

2. Яка модель називається мережною?

3. Як побудувати таку модель?

4. Якими способами можна представити фреймову модель?

5. Як записати продукцію?

8