46. Методи представлення знань в експертних системах.

Наиболее общими методами представления знаний в ЭС являются:

− правила; семантические сети; фреймы.

Каждый из методов позволяет получить систему с некоторыми преимуществами, делая ее более эффективной в конкретных условиях, облегчая ее понимание и требуемые модификации.

Модель представления знаний с помощью фактов и правил построена на использовании выражений вида ЕСЛИ (условие) - ТО (действие). Если текущая ситуация (факты) в задаче удовлетворяет или согласуется с частью правила ЕСЛИ, то выполняется действие, определяемое частью ТО.

Сопоставление частей ЕСЛИ правил с фактами может породить так называемую цепочку выводов – дерево решений. Один из главных недостатков метода представления знаний с помощью правил – значительные затраты времени на построение цепочки вывода. При частом использовании какого-либо дерева решений система редуцирует ("сжимает") дерево решений до нового правила и вводит его в базу знаний. Это действие называют продукцией правил.

Преимущества: простота реализации; простота построения системы объяснений (перечисление правил); модульность; единообразие структуры;

естественность (вывод заключения в такой системе аналогичен процессу рассуждения эксперта);

Недостатки: процесс вывода менее эффективен, чем при других способах представления, так как большая часть времени затрачивается на непроизводительную проверку применимости правил; этот процесс трудно поддается управлению; невозможность эффективно описать правила с исключениями; сложно представить иерархию понятий.

Модель представления знаний с помощью семантических сетей состоит из вершин, называемых узлами, соответствующих объектам, концепциям или событиям, и связывающих их дуг, описывающих отношения между рассматриваемыми объектами. Дуги могут быть определены разными методами. Обычно для представления иерархии используются дуги типа IS-A (отношение "является") и HAS-PART (отношение "имеет часть"). Они также устанавливают иерархию наследования в сети, т.е. элементы более низкого уровня в сети могут наследовать свойства элементов более высокого уровня, что экономит память, поскольку информацию о наследуемых свойствах не нужно повторять в каждом узле сети.

Выводы на семантических сетях реализуются через отношения между элементами. Модель универсальна и легко настраивается. Характерная особенность семантической сети — наглядность знаний как системы.

Модель представления знаний с помощью логики предикатов использует в своей основе математический аппарат одного из разделов математической логики, называемый символьной логикой. Основными формализмами представления предикатов являются "терм", устанавливающий соответствие знаковых символов описываемому объекту, и предикат для описания отношения сущностей в виде реляционной формулы, содержащей в себе термы. Когда говорится "предикат", то обычно имеется в виду, что в него входит терм-переменная. Например, таким предикатом является ОТЕЦ (X,Y). Пусть "Иван", "Василий" –это термы. Когда же между ними имеется отношение "отец" и "ребенок", то это отношение описывается как ОТЕЦ (ИВАН, ВАСИЛИЙ). Модель работает с простейшими составляющими знания — фактами и правилами.

Привлекает разработчиков высокой модульностью, легкостью внесения в систему дополнений и изменений, простотой механизма логического вывода

Модель представления знаний с помощью фреймов дает возможность хранить иерархию понятий в базе знаний в явной форме. Фреймы представляют сущности, как структурированные объекты с поименованными ячейками и связанными с ними значениями. Каждый фрейм можно рассматривать как структуру данных с информацией, соответствующей стереотипным ситуациям.

Описание некоторой предметной области в виде фреймов обладает высоким уровнем абстрактности. Фреймовая система не только описывает знания, но и позволяет человеку описывать метазнания, т.е. правила и процедуры обработки знаний, выбора стратегий, приобретения и формирования новых знаний. В настоящее время концепция фреймов быстро развивается и расширяется, благодаря развитию методов объектно-ориентированного программирования.