- •Понятие программного обеспечения
- •Понятие программного изделия
- •Требования к программному изделию
- •Жизненнный цикл программного продукта
- •Метод декомпозиции модулей
- •Отладка и сопровождение программных продуктов ошибки программного обеспечения
- •Методы отладки
- •Интегрированный отладчик delphi
- •Тестирование. Принципы тестирования
- •Тестирование правильности
- •Системное тестирование
- •Метод покрытия условий
- •Анализ граничных значений
- •Система классификации информации
- •3 Уровень-
- •Комерч-й
- •Классификация методов кодирования информации
- •Классификаторы и их применение
- •Постановка задачи
- •Роль пользователя в создании аис и аит и постановке задач
- •План постановки задачи
- •Концептуальная структура предметной области
- •Инструментальные средства для поддержки методологий проектирования
Концептуальная структура предметной области
Одна из наиболее творческих процедур при построении экспертных систем – процедура концептуального анализа полученных знаний или структурирование.
ЭС – это сложные программные комплексы, аккумулирующие знания специалистов в конкретных предметных областях и тиражирующий этот эмпирический опыт для консультации менее классификационных пользователей.
Структурирование – процесс создания полуформализованного описания предметной области.
Такое полуформализованное описание называется полем знаний.
Поле знаний Pz можно описать следующим образом:
Pz = < Sk, Sf >,
где Sk - концептуальная структура предметной области;
Sf – функциональная структура предметной области.
Концептуальная структура, или модель предметной области, служит для описания ее объектов и отношений между ними, т.е. можно сказать, что концептуальная модель Sk представляет собой следующее:
Sk = < A, R >,
где A – множество объектов предметной области;
R – множество отношений, связывающих объекты.
Множество отношений представляет собой связи между объектами. При помощи этих отношений инженер по знаниям фиксирует концептуальное устройство предметной области, иерархию понятий, свойства и структуру объектов.
Эта структура может служить для целее обучения, повышения квалификации, для прогнозирования, объяснения, реконструирования.
Поле знаний – условное описание основных объектов предметной области, их атрибутов и закономерностей, их связывающих.
Существуют десятки моделей (или языков) представления знаний для различных предметных областей. Большинство из них могут быть сведены к следующим классам:
продукционная. Продукционная модель – модель, основанная на правилах, позволяющие представить знания в виде предложений типа: Если (условие), то (действие).
Имеется фрагмент БЗ из двух правил:
П1: Если «отдых летом» и человек активный, то «ехать в горы».
П2: Если «любит солнце», то «отдых – летом».
Предположим, что в систему поступили данные – «человек - активный» и «любит солнце».
Прямой вывод – исходя из данных, получить ответ.
1 проход:
Шаг 1. Пробуем П1, не работает, не хватает данных «отдых – летом».
Шаг 2. Пробуем П2, работает, в БЗ поступает факт «отдых летом».
2 проход:
Шаг 3. Пробуем П1, работает, активизируется цель «ехать в горы», которая выступает как совет, который дает ЭС.
О братный вывод – подтвердить выбранную цель при помощи имеющихся правил и данных.
1 проход.
Шаг 1.
Цель – «ехать в горы»: пробуем П1 – данных «отдых летом» нет, они становятся новой целью, и ищется правило, где она в правой части.
Шаг 2.
Цель – «отдых летом»: правило П2 подтверждает цель и активизирует ее.
2 проход.
Шаг 3.
Пробуем П1, подтверждается искомая цель.
Продукционная модель применяется чаще в промышленной ЭС. Она привлекает разработчиков своей наглядностью, легкостью внесения дополнений и изменений, и простотой механизма логического вывода.
семантические сети.
Семантическая – значит смысловая.
Семантическая сеть – ориентированный граф, вершины которого – понятия, а дуги – отношения между ними.
Понятиями обычно выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения – это связи типа «это», «имеют частью», «принадлежит», «любит».
Характерной особенностью семантической классов является обязательное наличие трех типов отношений:
а) класс – элемент класса;
б) свойство – значение;
в) пример элемента класса.
По количеству типов отношений семантические модели бывают:
однородные (с единым типом отношений);
неоднородные (с различными типами отношений).
По типам отношений: а) бинарные (в которых отношения связывают 2 объекта); б) п-арные (в которых есть специальные отношения, связывающие более двух понятий).
Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения:
связи типа «часть-целое» («класс-подкласс», «элемент-множество»);
функциональные связи (обычно определяются глаголами «производит», «влияет»);
количественные (>, <, =, …);
пространственные (далеко от, близко от, за, под, над);
временные (раньше, позже, в течение, …);
атрибутивные связи (иметь свойство, иметь значение, …);
логические связи (и, или, не) и др.
В качестве вершин – понятия: Человек, Иванов, Волга, Автомобиль, Вид транспорта, Двигатель.
значение
свойство имеет частью
рисунок 14 Семантическая сеть
+ заключается в соответствии современным представлениям об организации долговременной памяти человека.
фреймы. Под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация.
[Слово «Комната» вызывает образ комнаты. «Жилое помещение с 4-мя стенами, полом, потолком, окнами и дверью, S-ю 20 м2».
Из этого описания ничего нельзя убрать (Например, убрав окна, мы получим чулан). Но в нем есть «дырки», или «слота» - незаполненные значения некоторых атрибутов – количество окон, цвет стен, Н потолка, покрытие пола и т.д.]
Фрейм – формализованная модель для отображения образа.
Разл. фреймы:
фреймы – структуры, для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель);
фреймы – структуры, для обозначения роли (м/р, кассир, клиент);
фреймы – структуры, для обозначения сценария (банкротство, собрание акционеров);
фреймы – структуры, для обозначения сигнализации (тревога, авария) и т.д.
«+» фреймов – способность отражать концептуальную основу организации памяти человека, а так же ее гибкость и наглядность
Ч еловек
Ребенок
Ученик
Рисунок 15 Сеть фреймов
формальные логические модели – используются, когда предметная область или эта задача описывается набором аксиом.
Эта модель в промышленной ЭС не используется, применяется в исследовательских системах; т.к. требует очень высокие ограничения и требования к предметной области.
Вернемся к разделу «Концептуальное проектирование»!
Поле знаний может напоминать семантическую сеть, но оно менее формализовано. Если в сети жестко оговорены возможные виды связей, то в поле знаний они произвольны.
Краткий алгоритм формирования концептуальной структуры.
Шаг 1. – Определить все результирующие понятия, или выходы системы.
Это может быть набор диагнозов, рекомендаций, советов системы;
Шаг 2. – Определить все входные понятия, или факторы, от которых зависит результат работы системы;
Шаг 3. – Установить промежуточные понятия. Участвующие в рассуждениях экспертов, если они есть;
Шаг 4. – Для всех понятий найти обобщающие и уточняющие понятия, т.е. установить иерархии объектов;
Шаг 5. – Для объектов, участвующих в рассуждениях, определить свойства и их значения;
Шаг 6. – Попытаться определить другие связи и все в целом отразить графически;
Шаг 7. – Убрать лишние связи, объекты, обсудить структуру к экспертам, дополнить, если надо, с возвратом к шагу 1-6.
Пример 17.1. Рассмотрим пример структурирования знаний для ЭС, которая советует, где лучше всего отдохнуть в отпуске. Сначала создаем концептуальную структуру, описывающую понятия данной предметной области
И во фреймах и в семантических сетях наследование свойств происходит по АКО - связям (A – Kind – Of =это). Слот АКО указывает на слот более высокого уровня иерархии.
Функциональная структура отражает модель рассуждений и ПР, которой пользуется эксперт при решении задачи.
Представить функциональную структуру можно в идее таблице, графа или предложений на естественном языке.
Наглядные формы предпочтительнее. Для представления нечетких понятий («часто», «некого», «очень», «высокий» и т.д.) в моделях рассуждений для их представления в БЗ используется простой формализм для таких понятий.
Автор этой нечеткой логики – Заде Л. Этот формализм использует понятие нечеткой функции принадлежности, которая отражает численно на шкале [0,10] или [0,1] степень уверенности эксперта в том, что конкретное значение можно отнести к данному нечеткому понятию
Таблица Функциональная структура предметной области
Здоровье |
Матер. положение |
Время отпуска |
Характер |
Отдых 1 |
Степень увер-ти 1 |
Отдых 2 |
Степень увер-ти 2 |
Отличное или хорошее |
Хорошее |
|
Активный |
Поход |
8 |
Турпоездка |
7 |
|
Нормальное |
Лето |
Пассивный |
Дача |
9 |
Дом |
3 |
|
Хорошее |
Лето или осень |
Пассивный |
Курорт |
9 |
Дом |
1 |
Такие степени уверенности используются при множественных рекомендациях