4. Модели представления знаний в ис. Семантические сети. Формально-логическая модель. Модели представления знаний в ис

Модели представления знаний отражают структуру БЗ, методы наполнения и извлечения знаний и алгоритмы поиска решений.

Существует множество моделей представления знаний. Т.к. БЗ является неотъемлемым компонентом ИС, то выбор модели определяет качество разрабатываемой системы. Выбор модели, неадекватной знаниям предметной области, приводит к созданию «систем-монтсров», обладающих тривиальным интеллектом.

Проблема представления знаний решается на трех уровнях:

1 – технический – характеризует аппаратную реализацию моделей знаний с использованием параллельных вычислений в реальном масштабе времени, имеющих гигантские объемы памяти;

2 – программный (логический) – разработка программ, реализующих все алгоритмы представления знаний;

3 – концептуальный – определяет выбор моделей представления знаний, описывающих предметную область.

Каждая модель определяет форму представления знаний, связи между знаниями, их иерархию и способы изменения.

Все модели можно разделить на 4 базовых группы:

• продукционные модели;

• семантические сети;

• фреймы;

• формальные логические модели.

Семантические сети

Семантическая сеть — это ориентированный граф, вершины которого — понятия, а дуги — отношения между ними.

Понятия – это объекты, свойства объектов, процессы и др. Отношения — это семантические связи между понятиями.

Существует 4 базовых типа отношений:

1 – класс – элемент класса (цветок — роза);

2 – свойство – значение (цвет — желтый);

3 – пример элемента класса (роза — чайная);

4 – целое – часть (роза — лепесток).

По количеству отношений различают семантические сети:

1) Однородные (с единственным типом отношений).

2) Неоднородные (с различными типами отношений).

По числу связей различают семантические сети:

1 – бинарные (в которых отношения связывают два объекта);

2 – n-арные (в которых есть специальные отношения, связывающие более двух понятий).

Пример 2.4.

1) Иванов является директором.

2) «Альфа-банк» имеет гарантии платежеспособности клиента и размещается в г. Москва.

3) В общем случае для описания даже простой модели предметной области получается сложная семантическая сеть:

4 ) Для анализа множества ситуаций, возникающих в предметной области, используют обобщения семантических сетей, вводя подсети, соответствующие роли или ситуации предметной области.

1. «Альфа-банк» предоставил кредит Радиозаводу.

2. «Альфа-банк» получил кредит от МВФ. При обобщении здесь вводят 2 типа ролей:

- кредитор;

- заемщик, -

и строят подсеть:

Д ля такой сети конкурентные утверждения о предметной области соответствуют присвоению значений узлам сети. Т.е. «Альфа-банк» может быть и кредитором, и заемщиком, в зависимости от ситуации.

Эта модель наиболее близко описывает представления о памяти человека (нейронные сети). Ее недостаток – сложность процедуры поиска и громоздкая структура сети.

Существуют языки представления знаний в виде семантических сетей, из которых известны Net, SIMER, на их основе строятся экспертные системы CASNET, TORUS.

2.5 Формальные логические модели на основе исчисления предикатов

Предикат – это функция от одной или нескольких переменных, возвращающая значения true или false.

Предикаты могут быть:

• унарные;

• бинарные.

Пример 2.5

1) Унарный предикат:

директор(Иванов)

2) Бинарный предикат:

является(Иванов, директор)

В общем случае n-арный предикат:

роль1(имя1, значение1)  роль2(имя2, значение2) … роль n(имя n, значение n)

такой предикат принимает значение true в случае истинности всех его составляющих.

Пример 2.6

Продавцом товара является фирма «Компьютер и офис», покупателем товара является Иванов, вид товара – компьютер.

1) продавец(Компьютер и офис)  покупатель(Иванов)  товар(ПК)

2) продавец(товар, Компьютер и офис)  покупатель(Иванов)  товар(ПК)

Для записи правил в логической модели используется специальная форма представления правил – клаузальная форма.

заключение :– условие1, условие2

Если истинны все условия, то истинно заключение.

Пример 2.7

Если «Альфа-банк» имеет гарантии платежеспособности клиента, и эти гарантии принимаются для предоставления кредита, то он предоставляет кредит.

Введем:

А – имеет.

В – использует.

С – предоставляет.

Получаем:

С(Альфа-банк, решение о кредите) :–

А(Альфа-банк, гарантии), В(гарантии, решение о кредите).

Для предания общности в правилах вместо констант в качестве параметров предикатов используют переменные.

Например:

C(X,Y) :– A(X,Z), B(Z,Y)..

БЗ с использованием логической модели состоит из множества фактов и правил, описывающих предметную область. Основным языком, использующим эту модель, является язык программирования Пролог.