Заметки и краткие ответы на экзаменационные вопросы по дисциплине "Представление знаний в интеллектуальных системах"

Вопрос №1.

Система, основанная на знаниях (СОЗ) – это система программного обеспечения, основными структурными элементами которого является база знаний и механизм логического вывода. Эти компоненты независимы друг от друга, то есть функции сравнения знаний и функции решения задачи разделены.

         ФАКТЫ:

имеет (иван, машину).

имеет (петя,  часы).

имеет (коля, телевизор).

        ЗАПРОС:

? – имеет (иван, Что)

        ОТВЕТ:

Что = машина

Добавляем факты:

имеет (петя, руб(50)).

имеет (петя, телевизор ).

цена (видео,  4200).

цена (приемник, 20).

цена (часы, 70).

         ЗАПРОС:

? имеет (петя, Что)

        ОТВЕТ:

Что = часы

Что = руб(50)

Что = телевизор

Кто является владельцем телевизора?

? имеет (Человек, телевизор)

         ОТВЕТ:

Человек = коля,

Человек = петя

Сложный пролог

Может ли Петя купить видео?

         ЗАПРОС:

? имеет (Петя, руб(Наличные)),

   цена (видео, Цена),

   Наличные >= Цена

          ОТВЕТ: 

 Нет

Для того чтобы каждый раз не формировать сложные запросы, целесообразно сформулировать правило:

некто может купить вещь, если у него хватит денег и такая вещь у него отсутствует.

ПРАВИЛО:

Может_Купить(Некто, Вещь):-

имеет(Некто, руб(Наличные)),

цена (Вещь, Цена),

руб(Наличные)>=Цена,

не (имеет (Некто, Вещь)).

Правило добавляется в базу знаний и в базе делается запрос, например:

Что может купить Петя?

? – может_купить (петя, Вещь)

        ОТВЕТ:

Вещь = приемник

Понятие знаний, фактов и правил

Знания – формализованная информация, на которую ссылаются или используют в процессе логического вывода. Систему основанных на знании делят на 2:

1)  Факты (непосредственно фактические знания типа «А это А»)

2)  Правила – знания для принятия решений, следующего типа «Если - то»

Вопрос №2.

Экспертные системы – программа созданная для деятельности, которая выполняется экспертом.

Эксперт – квалифицированный специалист в своей области деятельности. Эксперты должны обладать следующими качествами:

1)  Они обладают глубокими знаниями по конкретной области знаний

2)  Имеют большой опыт

3)  Умеют точно сформулировать и правильно решить задачу

Общим для всех экспертных систем является следующее:

1)  Предназначены для решения сложных проблем, таких как:

- Проблем, которые плохо понимаются или изучены

- Для решения проблем у которых нет четко заданных алгоритмических решений

- Для решения проблем которые могут быть исследованы с помощью символических размышлений.

Спецификой экспертных систем является то, что они используют:

1)  Механизм автоматического вывода

2)  «Слабые» методы, то есть поиск и эвлистики  (правило империческое по которому эксперт в отсутствии формулы или алгоритма пытается решить задачу).

Требования к экспертным системам:

1)  Использование знаний связано с конкретной предметной областью

2)  Знание приобретаются от эксперта

3)  Решение реальной и достаточно сложной задачи

4)  Наделение способности эксперта

Упрощенная структура экспертной системы

Вопрос №3.

БЗ как элемент экспертной системы, БЗ содержит факты и правила.

Факты – фразы без условий, они содержат утверждения и эти утверждения всегда верны. Факты представляют краткосрочную информацию, которая может появляться.

Правило – утверждение, истинность которая зависит от некоторых условий, образующих тело правил. Правила – долгосрочная информация.

Необходимое условие представления знаний

Вопрос №4.

Процесс формирования знаний можно представить следующим образом.

1)  Построение дерева решений – это граф, который формируется из вопросов – ответов эксперта в утверждение – факты.

ТИП РАСТЕНИЯ

2) Представление утверждений предложениями. Каждое предложение состоит из 3-х систем:

- атрибут, ключевое слово, или фраза

- предикат, описание, назначенное атрибутом

- значение, отношение между атрибутом и его значением

Атрибут	Предикат	Значение
Тип растения	IS (есть)	Трава, куст, дерево, лиана
Стебель	IS	Зеленый, древесный
Положение стебля	IS	Прямой, стелется
Основной стебель	IS	Один, много

3)  Формирование правил

Набор правил формируется на базе дерева решения, исходя из следующего:

а) Каждая ветвь решений от начала до конца образует правило.

б) Предложения состоят из условий части правила (до стрелки) и заключения (после ->).

в) Предложения соединяются логической «и».

Если стебель IS древесный и положение его IS прямое и основной стебель IS один, то тип растения IS дерево.

4) Перевод правила на языки программирования.

Вопрос №5.

Логика предикатов – языковая система, оперирующая предложения на естественном языке в пределах синтаксических правил этого языка.

В языке используется:

1) термы, предназначены для обозначения объектов.

2) Предикаты, обозначают отношения объектов с помощью термов.

Терм – наименьший значимый элемент языка, представляется в виде знака или символа, их комбинаций.. к термам относят:

- const – для обозначения конкретных объектов (все пишется с маленькой буквы).

- Переменные, используются для обозначения некоторого из возможных объектов или их совокупности.

- Функции или структуры – последовательность констант или переменных заключенные в круглые скобки следующих за функтором. Функтор – оператор, который после воздействия на объект возвращает некоторое значение.

Сумма (1,2)

функтор const

Предикат – логическая функция, которая выражает отношение между аргументами. истина – если отношения существуют, ложь – если его нет.

предикат может быть одноместный и многоместный. Местность определяется количеством термов.

Любит (X,Y) – атомарный предикат.

Предикатные формулы. Образуются из атомарных предикатов и логических связок.

,	v	ך	←	↔
и	или	не	если	Тогда и только

Приоритет:

1.  ך

2.  ,  v    3.← ↔

Пример:

  является (петя, студент) ← имеет (петя, зачётка),

                            владеет (петя, знания).

В предикатных формулах используются такие кванторы:

-  Квантор общности " - «для всех»;

-  Квантор существования $ - «существует по крайней мере один».

("X) (является (X, студент) ← имеет (X, зачётка),

                            владеет (X, знания)).

Кванторы " и $ могут использоваться для любого числа переменных.

Пример:   любит(X,Y):-

1)  ("X)("Y) любит (X,Y)  

2)  ($X)("Y) любит (X,Y) существует человек, который любит всех людей

3)  ("X)($Y) любит (X,Y) для каждого человека существует тот, которого он любит 

4)  ($X)($Y) любит (X,Y)   существует человек, который любит хотя бы одного (кого-нибудь)

Перестановка кванторов может менять смысл и значение выражения. отец (X,Y)