Искусственный интеллект

Типы демонов связаны с условиями  запуска процедуры.

Если тип IF-NEEDED, то он запускается, если к моменту обращения к слоту его значения не было установлено.

Если тип IF-ADDED запускается если осуществляется попытка изменять знания.

Если тип IF-REMOVED запускается при попытке удаления.

Возможны и другие типы демонов, демон связанная процедура.

6)Присоединенная процедура которая  называется служебной процедурой (метод)

Запускается сообщению, переданному  из другого фрейма.

Демон и присоединенная процедура по сути дела является процедурными знаниями, объединенными с декларативными (составляет единую систему).

Эти процедурные знания являются средствами управления выводом во фреймовых  системах, причем в них можно реализовать  любой механизм вывода.

В общем случае структуру фрейма можно изобразить

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фрейм с заполненными слотами называется «экземпляр» фрейма.

Пример: слот «Взятие»:

(субъект, Х1); (объект, Х2), (место,  Х3); (время, Х4);            (условия, Х5)

 «робот»,         «коробки»,    «магазин»,    «с 9:00 до 18:00», «в магазине есть коробка, а у робота ее нет».

 

Полученный фрейм называется экземпляром фрейма или экзофреймом. Т.к. в состав фрейма могут входить слоты с именами действий, то фреймы годятся для представления как декларативных так и процедурных знаний. В данном случае декларативный тип знания.

Пусть имеется система  фреймов и соответствующие слоты

Фреймы: человек, ребенок, ученик

Слоты: мыслить, млекопитающее, возраст, рост, учится в школе,

 

 

 

 

 

 

Фреймовое представление знаний реализуется языками объектно-ориентированного программирования. Также существуют специализированные языки представления знаний на основе фреймовой модели: FRL, KRL, KAPPA, TRISTAN,MODYC

Вывод о фреймах:

Некоторые экспертные системы, основанные и построенные на основе фреймов. Для оценки информации, содержащихся в них используют множество правил. По сути дела, можно сказать что нет различия между правилами, используемых в экспертных системах и экспертных системах, основанных на фреймах. Во втором случае правила часто используют предложения сопоставляемые с образцами. Эти представления содержат переменные, которые используют для нахождения сопоставимых условий между всеми фреймами экземплярами.

Во фреймовых системах, использующих правила, работа механизма вывода начинается с определения причин срабатывания правил, т.е. нахождение в БД, которые позволяют исполнить правила.

В системах, основанных на фреймах, осуществляется поиск целей или говоря специфического атрибута до тех пор пока его значение не будет определено.

В рамках фреймого подхода предполагается, что знания представляются в виде некоторых кластеров знаний или подструктур. Эти подструктуры содержат представления стереотипные (комната).

В соответствии с этим подходом и  стоится весь вывод. Понимание ситуации для системы означает поиск в перечне накопленных структур, таких которая наилучшим образом описывала бы заданную ситуацию.

Слоты заполняются некоторой информацией, и проверяется насколько заполненный фрейм адекватен данной ситуации, причем активация фрейма может происходить по- разному.

Если ситуация не совпадает, не адекватна  с тем, что представляет фрейм, то идем дальше. Таким образом, во фреймовых системах можно выделить три основных процесса:

1-создание экземпляра фрейма (заполнение  слотов информацией описывающей отражающей специфику ситуации. Это информация нередко хранится в процедурной форме.)

2-активация фрейма. Если фрейм  подходит для описания данной  ситуации, то он активируется. Если  содержание фрейма отличается  значительно, то ищется новый фрейм. Фрейм, который был первоначально рассмотрен, может содержать указатели на фреймы, содержащие подходящую информацию («соседи»).Т.е. какие то данные могут быть использованы для поиска новых кандидатов (фреймов).

3-организация вывода. Она заключается в последовательном поиске и активации в системе фреймов до нахождения наиболее соответствующего фрейма, и снова повторяется 1-2-3.

 

Семантические сети (СС)

СС- это важная схема представления знаний. Автор Куиллиан, 60-е годы. Этот автор СС определил для представления семантических связей между концепциями слотов.

СС- ориентированный граф, с помеченными вершинами дугами в которых вершины соответствуют конкретным объектам, а дуги отражают имеющихся между ними отношения.

Отношения в СС:

1-лигвистические, которые включают отношения типа: объект, условие, цель, форма, размер, характеризация глаголов (род, время, залог, число);

2-логические (дизъюнкция, конъюнкция)

3-квантовые

4-теонретико-множественные

Формальное представление  СС

Если имеется некоторое множество атрибутов А={Ai, i=1,n} и конечное множество отношений R={Rj, j=1,m}, то под интенсионалом отношений INT(Rj)={….{Ai, DOM Ai}…} понимают домен Ai (это множество значений атрибутов Ai соответствующего значения Rj). INT СС описывает предметную область на уровне обобщения.

Под экстенсионалом отношения EXT(Rj)={F1,….Fp}, где Fk- это фактические отношения Rj заданного в виде пар атрибут-значение. EXT CC конкретизирует сеть наполняя ее фактическими данными.

Пример:

Интенсионал INT      Агент----------- Действие----Объем------------ Место----------Инструмент

Экстенсионал:       Поставщик         Отгрузил       Продукцию    Со склада 2         Автотранспортом

 

 

 В СС в качестве понятий могут выступать как абстрактные так и конкретные объекты, а отношения могут быть какими угодно. Понятия отношения: это, здесь, класс, элемент. СС могут быть разными для них существует теория графов.

Минимальный состав отношений в  СС- это элемент класса, атрибутивные связи

Пример: иметь свойство. Память ЭВМ имеет свойство – объем. и значение свойства (пример: иметь цвет,желтый, вкус-кислый).

Недостатком этой модели является сложность вывода в СС.

Процедурой поиска знаний в СС является поиск по образцам.

Образец - представляет собой либо полностью определенный объект значений, либо содержат свободные переменные. Информационная потребность, определяющая цель и состояние запроса, описывается базой знаний, которая называется сетью запроса. БЗ стоится по тем же правилам и отображает те же объекты и отношения, которые представлены в системе знаний.

Поиск ответа на запрос обеспечивается и реализуется сопоставлением сети запроса и фрагментами СС. Положительный  результат позволяет получить один из ответов на запрос.

!!! Операция сопоставления обязательно опирается на установление изоморфизма графа и сводится к следующему: для СС задается набор допустимых образований, приводящий эту СС и ее фрагмент в логически эквивалентную ей сеть.

Операция сопоставления выявляет все фрагменты исходной или эквивалентной сети, изоморфной сети запросов. Набору допустимых преобразований СС дополняют сети новыми связями, основанными на транзитивности допустимых отношений и на свойстве наследования.

 

Логические системы  для представления знаний

В основе логических систем лежит  понятие лежит понятие формальной логической системы. Понятие формальной логики является одним из основополагающих понятий о формализации.

Основные цели формализации заключаются  в следующем:

1-вводится множество базовых   элементов или алфавит теории

2-определяются правила построения  правильных объектов (предложений) из алфавита (базовых элементов)

3-часть объектов объявляется  изначально заданными и правильными  по определению аксиомы

4-задаются правила построения  новых объектов из других выше  определенных правильных объектов системы

1-4-правила вывода

Если 1-4 выполнимо, то мы строим формальную систему. Эта схема лежит в  основе дедуктивных систем информационного  интеллекта. В соответствии с этой схемой база знаний описывается в  виде предложений и аксиом теорий.

Механизм вывода(МВ) реализует правила построения новых предложений из имеющихся в БЗ.

БЗ= предложения + аксиомы

СИИ=БЗ+МВ

На вход СИИ поступает описание задачи на языке этой теории в виде запросов (предложения, теоремы), которые явно не представимы в БЗ, но если оно не противоречит заложенным в БЗ знаниям, то оно может быть построено из объектов БЗ путем применения правил вывода.

Процесс работы МВ называется док-ми теоремы  и т.д.

Если все шаги вывода запомнить  и представить пользователю, мы получим  объяснение выработанного решения.

Формальные языки на которых  записываются формулы, предложения, получили название логических языков.

С практической точки зрения является:

--язык логики высказывания, где  предложения рассматривают как  неделимые сущности

--язык логических предикатов, где  происходит деление  предложений на субъект и предикат.

В процессе математизации  рассуждений различают 2 вида слов.

1-теоремы (аналог сущностей)

2-формулы (аналог повествовательных  предлогов)

Для записи предложений используются стандартные виды высказываний. Это дает возможность стандартизировать рассуждения (использовать стандарт посыла- заключения), с другой стороны ввести в теоремы переменные.

Формулы с переменными при проставлении вместо переменных значений превращается в высказывание. Эти формулы называются высказывательные формы (переменными высказываниями). Т.о. первая формула порождает множество истинных или ложных высказываний.

Не все предложения, содержание переменные являются  высказывательными  формами.

Различают связанные и свободные  переменные.

Сложные предложения с переменными, содержащие логические связки «существует», «все» обозначает высказывания, а переменные к которым они относятся являются связанными.

Расчленения предложений на субъект  и предикат в математической логике преобразования путем        соотнесения предложения, выражающего свойства предмета с функцией одной переменной. При этом сама функция Р(х) логическая функция одной переменной, т.е. это одноместный предикат, х-субъект.

Если предложение описывает  отношения между несколькими  субъектами, то с ними можно связать  n- местный предикат.

Сложные предложения или формы  строятся с помощью логически  связанных «и» «или» «не», с  операциями логики.

Пример: неверно что сегодня плохой день

 «не»(отрицание)   «и»(конъюнкция) «или»(дизъюнкия)   если то( ->)  тогда, когда (=>)

 

Пример: Пусть имеется 8 высказываний

Субъективными предикатами являются свойства принадлежащие этому объекту.

Для формального описания задачи выделены следующие одноместные предикаты:

1.проверен (х)

2.заправлен (х)

3.готов (х)

4.Дано разрешение (х)

5.Взлетел (х)

6.Находится на взлетной полосе (х)

7.Не находится на взлетной  полосе (х)

8.Выполняет рейс (х)

Высказывания

1.Если самолет проверен и  заправлен, то он готов к вылету

Любой х (проверен (х)∩заправлен (х)→готов (х))

2.Если самолет готов к вылету и дано разрешение на вылет, то он либо взлетел, либо находится на взлетной полосе

Любой х (готов (х)∩ дано разрешение (х)) ∩ Не находится на взлетной полосе (х) → Взлетел (х)

3.Если самолет взлетел, то  он выполняет рейс

Любой х (готов (х)∩ дано разрешение (х) ∩Взлетел (х) →находится на взлетной полосе (х)

Любой х(Взлетел (х) →  Выполняет рейс (х))

4.Самолет ЯК-42 проверен и заправлен

Проверен (ЯК-42)

5.Самолет ТУ-134 проверен

Проверен ТУ-134

6.Самолет ИЛ 62 заправлен

Заправлен ИЛ-62

7.Самолету ЯК-42 дано разрешение  на вылет

Дано разрешение ЯК-42

8.Самолет ЯК-42 не находится на  взлетной полосе

Не находится на взлетной полосе (ЯК-42)

Какой из самолетов в момент времени  t выполняет рейс?

Высказывания (1), (2) и (3) является сложными и построены с помощью логических связок: импликация и связка «И».

Высказывания (4-8) являются элементарными, описывающие свойства предметной области.

Предложения с 1-4 получаются квантор  общностями, квантор общности можно  убрать.

Чтобы найти какой из самолетов в момент времени t выполняет рейс, мы должны сформулировать запрос: М-> выполняет рейс (Z)

М- множество предположений (1-10)

Шаги: 1-применим правило подстановки в предложении (1) проверен ЯК-42, заправлен (ЯК-42), готов (ЯК-42) 2- посылки: объединим предложения проверен (Як-42) и заправлен (ЯК-42); проверен (ЯК-42) и запрвлен (ЯК-42), то готов (яК-42)