Модели представления знаний

Наиболее распространенными моделями представления знаний являются:

· · продукционные системы;

· · логические модели;

· · фреймы;

· · семантические сети.

В продукционных системах знания представляются в виде совокупности специальных информационных единиц, имеющих следующую структуру:

Имя продукции: name

Предусловие

Условие

Если А, то В

Постусловие

В общем случае продукционная система включает следующие компоненты:

· · базу данных, содержащую множество фактов;

· · базу правил, содержащую набор продукций;

· · интерпретатор (механизм логического вывода) или правила работы с продукциями.

База правил и база данных образуют базу знаний. Факты в базе данных представляют собой краткосрочную информацию и в принципе могут изменяться в ходе работы продукционной системы по море накопления опыта. Правила являются более долговременной информацией и предназначены для порождения гипотез (новых фактов) из того, что уже известно.

Продукции по сравнению с другими формами представления знаний имеют следующие преимущества:

· · модульность;

· · единообразие структуры (основные компоненты продукционной системы могут применяться для построения интеллектуальных систем с различной проблемной ориентацией);

· · естественность (вывод заключения в продукционной системе во многом аналогичен процессу рассуждений эксперта);

· · гибкость родовидовой иерархии понятий, которая поддерживается только как связи между правилами (изменение правила влечет за собой изменение иерархии).

Однако продукционные системы не свободны от недостатков:

· · процесс вывода менее эффективен, чем в других системах, поскольку большая часть времени при выводе затрачивается на непроизводительную проверку применимости правил;

· · этот процесс трудно поддается управлению;

· · сложно представить родовидовую иерархию понятий.

Логические модели представления знаний реализуются средствами логики предикатов.

Предикатом называется функция, принимающая только два значения - истина и ложь – и предназначенная для выражения свойств объектов или связей между ними. Выражение, в котором утверждается или отрицается наличие каких-либо свойств у объекта, называется высказыванием.

В общем случае модели, основанные на логике предикатов, описываются формальной системой, которая задается четверкой:

М=(Т, Р, А, П), где

Т – множество базовых элементов или алфавит формальной системы;

Р – множество синтаксических правил, с помощью которых можно строить синтаксически корректные предложения;

А – множество аксиом или некоторых синтаксически правильных предложений, заданных априорно;

П – правила продукций (правила вывода или семантические правила), с помощью которых можно расширять множество А, добавляя в него синтаксически правильные предложения.

Фрейм чаще всего определяют как структуру данных для представления стереотипных ситуаций. Фреймы (дословно - «рамка») – это единица представления знаний, детали которой могут изменяться в соответствии с текущей ситуацией. Фрейм в любой момент времени может быть дополнен различной информацией, касающейся способов применения данного фрейма, последствий этого применения и т.п.

Семантическая сеть описывает знания в виде сетевых структур. В качестве вершин сети выступают понятия, факты, объекты, события и т.п., а в качестве дуг сети – отношения, которыми вершины связаны между собой.