6.1.6. Семантические сети

Семантической сетью называется структура данных, имеющая определенный смысл как сеть. Стандартного определения семантической сети не существует, но обычно под ней подразумевают систему знаний, имеющую определенный смысл в виде целостного образа сети, узлы которой соответствуют понятиям и объектам, а дуги - отношениям между объектами. Следовательно, всевозможные сети можно рассматривать как сети, входящие в состав семантической сети.

Например, если "Петров" и "студент" являются узлами сети, то, установив между этими узлами связь "есть", получим смысловое предложение "Петров есть студент". Аналогичное предложение можно получить, если глагольную

связку "есть" принять за отдельный узел и установить связь, имеющую грамматический смысл, из другого узла к этим трем узлам.

Рис. 6.1.3 Пример семантической сети

На рис. 6.1.3 показан пример семантической сети, иллюстрирующей предложение "Петров на протяжении периода времени с tl no t2 владел автомобилем марки "Святогор". На рисунке показаны дуги s, e, владелец, объект, начало, конец; s и е означают "подмножество" и "элемент" соответственно и показывают иерархические понятия. Символ Q обозначает конкретную описываемую ситуацию.

Особенность семантической сети заключается в целостности системы, выполненной на ее основе, не позволяющей разделить базу знаний и механизм выводов. Обычно интерпретация семантической сети определяется с помощью использующих ее процедур. Эти процедуры основаны на нескольких способах, но наиболее типичный из них - это способ сопоставления частей сетевой структуры. Он основан на построении подсети, соответствующей вопросу, и сопоставлении ее с базой данных сети.

6.2. Экспертные системы

6.2.1. Определение и базовая структура экспертной системы

В повседневной жизни мы постоянно сталкиваемся с экспертами в самых различных областях человеческой деятельности - это врачи, преподаватели, адвокаты, переводчики, секретари, программисты и т.п. Имея огромный багаж знаний, касающихся конкретной предметной области, а также довольно большой опыт в этой области, они умеют точно сформулировать и правильно решить задачу.

В течение последних десятилетий многочисленные попытки исследователей были направлены на создание систем, способных заменить специалиста в конкретной предметной области, т. е. решать задачи в отсутствие экспертов. Эти системы получили название экспертных систем.

В ходе исследований выяснилось, что среди задач, решаемых экспертами, формализованные задачи составляют лишь малую часть, в то время как основная их масса относятся к числу неформализованных. Поэтому процедурный подход к созданию экспертных систем нашел ограниченное применение, уступив место методам инженерии знаний.

Вообще надо сказать, что на сегодняшний день термины "инженерия знаний" и "экспертные системы" используются как синонимы при обозначении направления в ИИ, так же как стали фактическими синонимами термины "экспертная система" и "система, основанная на знаниях".

Одним из наиболее популярных определений экспертной системы является следующее: "Под экспертной системой понимается система, объединяющая возможности компьютера со знаниями и опытом эксперта в такой форме, что система может предложить разумный совет или осуществить разумное решение поставленной задачи. Дополнительно желаемой характеристикой такой системы, которая многими Рассматривается как основная, является способность системы пояснять по требованию ход своих рассуждений в понятной для спрашивающего форме" [30].

Приведенное определение, а также сформулированные в п. 6.1.1. общие принципы построения систем, основанных на знаниях, позволяют выделить Р^ЯД базовых структурных элементов экспертной системы.

Как и любая система, основанная на знаниях, экспертная система обязательно содержит в своем составе базу знаний и механизм логических выводов. Зачастую для представления фактических знаний используется отдельный механизм

- база данных, а в базе знаний остаются лишь процедурные знания. Кроме того, для ведения базы знаний и дополнения ее при необходимости знаниями, полученными от эксперта, требуется отдельный модуль приобретения знаний.

Другим важным компонентом экспертной системы является пользовательский интерфейс, необходимый для правильной передачи ответов пользователю в удобной для него форме. Кроме того, пользовательский интерфейс необходим и эксперту для осуществления манипуляций со знаниями.

И, наконец, в экспертной системе должен присутствовать модуль, который I способен при помощи механизма логического вывода "предложить разумный | совет или осуществить разумное решение поставленной задачи", сопровождая его по требованию пользователя различными комментариями, поясняющими ход проведенных рассуждений. Модуль, реализующий эти функции, называется модулем советов и объяснений. Следует отметить, что механизм объяснений ' играет весьма важную роль, позволяя повысить степень доверия пользователя к полученному результату. Кроме того, он важен не только для пользователя

• системы, но и для эксперта, который с его помощью определяет, как работает система и как используются предоставленные им знания.

Рис. 6.2.1. Пример структуры экспертной системы

Базовая структура экспертной системы показана на рис. 6.2.1 [28]. Перечисленные структурные элементы являются наиболее характерными для большинства экспертных систем, хотя в реальных условиях некоторые из них могут отсутствовать.