Человеческий фактор. Том 3. Часть 1 - Сальвенди Г.
ISBN 5-03-001815-8
Скачать (прямая ссылка):
Основные понятия и общие принципы представления знаний, Первое из обсуждаемых понятий относится к методам представления отношений между объектами. Используются два типа таких отношений: ЕСТЬ и ЯВЛЯЕТСЯ-ЧАСТЬЮ. Отно-
Экспертные системы
157
шение ЕСТЬ описывает связи между элементами иерархически упорядоченной совокупности. Следующий пример иллюстрирует использование отношения ЕСТЬ для описания иерархических связей между металлами:
ЗОЛОТО ЕСТЬ МЕТАЛЛ МЕТАЛЛ ЕСТЬ ЭЛЕМЕНТ ЭЛЕМЕНТ ЕСТЬ НЕЖИВОЕ
Отношение ЯВЛЯЕТСЯ-ЧАСТЬЮ характеризует связи между объектами, составленными из нескольких компонентов, каждый из которых, в свою очередь, может состоять из более мелких частей и т. д. Иллюстрацией использования отношения ЯВЛЯЕТСЯ-ЧАСТЬЮ служит следующий пример:
КИРПИЧ ЯВЛЯЕТСЯ-ЧАСТЬЮ СТЕНА СТЕНА ЯВЛЯЕТСЯ-ЧАСТЬЮ ДОМ
Неживое
Есть Т
Элемент Есть | f Есть
Металл Неметалл
Есть f | Есть
оолото Серебро
Рис 3 3 Отношение ЕСТЬ.
Важное свойство указанных отношений — это их монотонный характер, в том смысле, что по мере спуска вниз по иерархии коэффициент ветвления возрастает. Кроме того, они тран-зитивны. Например, из рис. 3.3 видно, что золото — это элемент, поскольку золото — металл, а металл — это элемент.
Другим важным, для ЭС понятием является уровень представления проблемно-ориентированной информации. Низший уровень, 'используемый для представления объектов, называется примитивным. Например, удар кулаком можно либо представить просто как удар, либо разбить его на элементарные действия (примитивы) и представить как процесс, в ходе которого один человек выбрасывает руку по направлению к другому, достигая физического контакта. Главное преимущество» представления знаний с помощью примитивов состоит в том, что тогда и правила вывода следствий из представленных та-
158 Глава 3
ким образом знаний достаточно сформулировать в терминах тех же примитивов, безотносительно к многообразию ситуаций, к которым первоначально относились эти знания. Примитивы широко применялись в программах, разработанных Шенком и Абелсоном [105] и Уилксом [129]. Главное неудобство использования примитивов состоит в том, что для преобразования факта верхнего уровня в примитивную форму требуются значительные затраты на программирование. Кроме того, чем больше объектов хранится в качестве примитивов, тем больший объем памяти требуется для их хранения. Правда, оказывается, что большинство этих примитивов на практике используется довольно редко, поэтому, возможно, лучше хранить их не все, а лишь реально используемые.
В любой схеме представления знаний должны быть предусмотрены механизмы размещения соответствующих структур данных, обеспечивающие их доступность для программы. Это могут быть встроенные механизмы непосредственного индексирования с помощью указателей, сопоставляющие каждому глаголу и существительному ссылки на структуру, содержащую описание его значения. Затруднения вызывает случай, когда с одним словом связано несколько таких структур. Например, слово «жгучий» может относиться как к цвету, так и к гневу. В этой ситуации необходимо иметь механизмы, позволяющие делать отсылки от одного слова к нескольким структурам—? по одной структуре на каждый из возможных контекстов его использования.
Мински [82] отмечает несколько вопросов, на которые требуется получить ответ для того, чтобы обеспечить доступ к заранее выделенной структуре.
1. Как осуществить первоначальный выбор наиболее подходящей структуры?
2. Как выяснить уточняющие подробности, исходя из текущей ситуации?
3. Как отыскать лучшую структуру, если выбранная окажется неудовлетворительной?
4. Что делать, если среди имеющихся структур не окажется ни одной подходящей?
5. Когда следует создавать и сохранять в памяти новые структуры?
Семантические сети. Семантические сети — это структуры, состоящие из узлов, соединенных связями, или дугами. Узлы •семантической сети представляют объекты, понятия или ситуации, а связи, или дуги,—отношения между объектами и фактами (обычно это бывают уже обсуждавшиеся нами отношения ЕСТЬ и ЯВЛЯЕТСЯ-ЧАСТЫО). Характерным примером
Экспертные системы
15»
служит изображенная на рис. 3.4 структура, представляющая; следующую цепочку фактов:
Клайд — дрозд. Дрозды — птицы. Птицы имеют крылья^
Клайд обладает гнездом.
На этом рисунке узлы изображены прямоугольниками, а дуги— стрелками. Отношение между объектами КЛАЙД и ПТИЦА становится очевидным, если проследить соответствующие иерархические связи и воспользоваться свойством транзитивности, присущим указанной структуре. Рассуждения подобного рода, позволяющие определять отношения между объектами» основаны на так называемом принципе наследования свойств, а отношение (связь) ЕСТЬ называется соответственно отношением (связью) наследования свойств.
имеет
Рис 3 4 Структурное представление знаний [2].
Симмонс и Слокум [ИЗ] ввели понятия ситуационного-фрейма и ситуационной связи, позволяющие представлять не только объекты, но и динамически меняющиеся ситуации и действия. При представлении знамий с помощью семантических сетей широко применяется схема вывода, называемая методом наложения сетей. Этот подход принят и в экспертных системах.
