Продукционные модели представления знаний

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА





«Продукционные модели представления знаний»





по дисциплине



«Интеллектуальные информационные системы»



















Санкт-Петербург

2010




	Продукционные модели



Продукционные модели достаточно давно и широко используются в интеллектуальных системах. Основы продукционного формализма были заложены Э.Л. Постом (Post E.L.).  В нашей стране продукционные системы и исчисления развивались С.Ю. Масловым, Н.А. Шаниным, В.Е. Кузнецовым, Кратко М.И.

Продукцию можно рассматривать как структуру вида: 

,

где 1, 2 … n – посылки ( условия) продукции, z – заключение ( действие). В словесной форме продукционные правила представляются в виде предложений типа: «Если ( условие ), то ( действие )». Под условием, называемым также антецендентом, понимается совокупность образов, имеющихся в базе знаний или рабочей памяти интеллектуальных систем, а под действием (консеквентом), действия выполняемые при успешном выполнении правила продукции.

Продукционную систему можно определить как структуру вида: 

SP = ( A, V, P ),

где А – алфавит условного языка, V – алфавит переменных,  Р – конкретное множество продукций.

Интересную классификацию продукционных правил разработал Д.А. Поспелов. Он представил интеллектуальную систему как совокупность базы знаний К и «рассуждающей» системы R (системы логического вывода). Система R обменивается информацией с базой знаний  К и внешним миром W.

Представим типы продукций в форме следующей табл.9.1.	

   Таблица 9.1 

Классификация продукционных правил по Д.А.Поспелову



Тип продукции

Содержательное описание

AW  BR

Информация, поступившая из внешнего мира, приводит к изменению хода рассуждений в R.

AW  BK

Информация из внешнего мира запоминается в базе знаний.

AK  BW

Информация из базы знаний передается во внешний мир.

AR  BK

Информация, полученная рассуждающей системой, передается на хранение в базу знаний.

AK  BR

Необходимая для рассуждений информация выбирается из базы знаний и передается в R.

AW  BW

Продукция непосредственного отклика. АW описывает некоторую наблюдаемую ситуацию в W или воздействие W на R. BW описывает действие, которое поступает от системы в  W.  Рассуждающая система не успевает срабатывать, а лишь транслирует информацию об АW и BW адресатам. 

AR  BW

Определяет воздействия на W, которые возникают как результат работы  R.

AR  BR

 Внутренние продукции R, описывают промежуточные шаги процессов вывода и не влияют непосредственно на базу знаний и состояние W.

AK  BK

Процедуры преобразования знаний в базе знаний: обобщение знаний, получение новых знаний из ранее известных, установление закономерностей.



Поэтому в обобщённой форме продукционные правила могут иметь вид:

П, Р, А => В, Q,

где:  А => В – ядро продукции, Р – условие применимости, П – предусловие применимости, характеризующие сферу проблемной области БЗ, Q – постусловие продукции, определяющие те изменения, которые необходимо ввести в БЗ и в систему продукций после реализации данной продукции.

	Продукционные модели являются удобным и достаточно понятным средством представления знаний, хорошо воспринимаются психологически, что очень важно при разработке интеллектуальных и экспертных систем.

	Основными модулями продукционной системы являются:

БД (структурированная или неструктурированная);

набор продукционных правил;

интерпретатор, обрабатывающий продукции.

База данных хранит известные системе факты о состоянии предметной области. В результате выполнения продукций могут активироваться процедуры, которые автоматически манипулируют содержимым БД, подключают новые факты, с которыми могут быть связаны новые продукции.

Классические продукционные системы отвечают требованиям модульности, правила вывода могут добавляться и удаляться без возникновения неожиданных побочных эффектов. В традиционном виде такие системы не содержат сведений о применении, что снижает эффективность вывода, так как требуется проверять условия активации всех продукций.

Поэтому для решения проблемы «комбинаторного взрыва» разработаны методы структурного совершенствования БД и условий в продукциях. Если в данном цикле продукционной системы существует несколько правил, условия которых определены, то применяемое правило выбирается с помощью установленной стратегии разрешения конфликтов. Возможно также осуществление точного контроля за последовательностью выполнения продукций с помощью специальных сигналов, подключающих соответствующие продукции в других циклах.

Существует достаточное количество инструментальных программных средств, позволяющих создавать продукционные интеллектуальные системы (OPS5, ПИЭС, СПЭИС).

Для повышения быстродействия продукционных систем исследуются методы параллельного управления и параллельного выполнения продукционных правил, позволяющие увеличить эффективность выполнения в десятки раз. 









Литература 



		Гаскаров Д.В. Интеллектуальные информационные системы. - М.:  «Высшая школа», 2003. 

		Колбанев М.О.,  Яковлев С.А.  Модели и методы обработки информации в интеллектуальных системах. СПб.: Изд.ГУ, 2002.

		Швецов А.Н.,  Яковлев С.А.  Распределенные интеллектуальные информационные системы, - СПб.: Изд.ГЭТУ, 2003.