Системы искусственного интеллекта

       

Представление знаний в экспертных системах


Первый и основной вопрос, который надо решить при представлении знаний, - это вопрос определения состава знаний, т.е. определение того, "ЧТО ПРЕДСТАВЛЯТЬ" в экспертной системе. Второй вопрос касается того, "КАК ПРЕДСТАВЛЯТЬ" знания. Необходимо отметить, что эти две проблемы не являются независимыми. Действительно, выбранный способ представления может оказаться непригодным в принципе либо неэффективным для выражения некоторых знаний.

По нашему мнению, вопрос "КАК ПРЕДСТАВЛЯТЬ" можно разделить на две в значительной степени независимые задачи: как организовать (структурировать) знания и как представить знания в выбранном формализме.

Стремление выделить организацию знаний в самостоятельную задачу вызвано, в частности, тем, что эта задача возникает для любого языка представления и способы решения этой задачи являются одинаковыми (либо сходными) вне зависимости от используемого формализма.

Итак, в круг вопросов, решаемых при представлении знаний, будем включать следующие:

  • определение состава представляемых знаний;
  • организацию знаний;
  • представление знаний, т.е. определение модели представления.

Состав знаний ЭС определяется следующими факторами:

  • проблемной средой;
  • архитектурой экспертной системы;
  • потребностями и целями пользователей;
  • языком общения.

В соответствии с общей схемой статической экспертной системы (см. рис. 1.1) для ее функционирования требуются следующие знания:

  • знания о процессе решения задачи (т.е. управляющие знания), используемые интерпретатором (решателем);

  • знания о языке общения и способах организации диалога, используемые лингвистическим процессором (диалоговым компонентом);

  • знания о способах представления и модификации знаний, используемые компонентом приобретения знаний;

  • поддерживающие структурные и управляющие знания, используемые объяснительным компонентом.



Для динамической ЭС, кроме того, необходимы следующие знания:

  1. знания о методах взаимодействия с внешним окружением;

  2. знания о модели внешнего мира.


    Поддерживающие знания имеют описательный характер.

    Интерпретируемые знания можно разделить на предметные знания, управляющие знания и знания о представлении. Знания о представлении содержат информацию о том, каким образом (в каких структурах) в системе представлены интерпретируемые знания.

    Предметные знания содержат данные о предметной области и способах преобразования этих данных при решении поставленных задач. Отметим, что по отношению к предметным знаниям знания о представлении и знания об управлении являются метазнаниями. В предметных знаниях можно выделить описатели и собственно предметные знания. Описатели содержат определенную информацию о предметных знаниях, такую, как коэффициент определенности правил и данных, меры важности и сложности. Собственно предметные знания разбиваются на факты и исполняемые утверждения. Факты определяют возможные значения сущностей и характеристик предметной области. Исполняемые утверждения содержат информацию о том, как можно изменять описание предметной области в ходе решения задач. Говоря другими словами, исполняемые утверждения - это знания, задающие процедуры обработки. Однако мы избегаем использовать термин "процедурные знания", так как хотим подчеркнуть, что эти знания могут быть заданы не только в процедурной, но и в декларативной форме.

    Управляющие знания можно разделить на фокусирующие и решающие. Фокусирующие знания описывают, какие знания следует использовать в той или иной ситуации. Обычно фокусирующие знания содержат сведения о наиболее перспективных объектах или правилах, которые целесообразно использовать при проверке соответствующих гипотез (см. п. 9.2). В первом случае внимание фокусируется на элементах рабочей памяти, во втором - на правилах базы знаний. Решающие знания содержат информацию, используемую для выбора способа интерпретации знаний, подходящего к текущей ситуации. Эти знания применяются для выбора стратегий или эвристик, наиболее эффективных для решения данной задачи.

    Качественные и количественные показатели экспертной системы могут быть значительно улучшены за счет использования метазнании, т.е.


    знаний о знаниях. Метазнания не представляют некоторую единую сущность, они могут применяться для достижения различных целей. Перечислим возможные назначения метазнаний :

    1. метазнания в виде стратегических метаправил используются для выбора релевантных правил ;

    2. метазнания используются для обоснования целесообразности применения правил из области экспертизы;

    3. метаправила используются для обнаружения синтаксических и семантических ошибок в предметных правилах;

    4. метаправила позволяют системе адаптироваться к окружению путем перестройки предметных правил и функций;

    5. метаправила позволяют явно указать возможности и ограничения системы, т.е. определить, что система знает, а что не знает.

    Вопросы организации знаний необходимо рассматривать в любом представлении, и их решение в значительной степени не зависит от выбранного способа (модели) представления. Выделим следующие аспекты проблемы организации знаний :

    • организация знаний по уровням представления и по уровням детальности;

    • организация знаний в рабочей памяти;

    • организация знаний в базе знаний.

     
     


    Содержание раздела