11.5.2. Схема «от фактов к цели» и ее реализация
Процессор должен непрерывно выполнять логические выводы на основе непрерывно поступающих с большой скоростью данных, что наиболее ярко проявляется в таких областях, как системы ворружений и робототехника. В таких случаях данные могут подвергаться конвейерной обработке, при этом их пропускают через оптическую систему перекрестных соединений с целью обеспечения высокой эффективности использования процессора. Для иллюстрации этого принципа используется приведенный ниже пример из книги [38].
На рис. 11.7 изображен граф направленного потока данных, служащий для идентификации семи видов животных на основе 20 наблюдаемых признаков. Упрощенный вариант получится, если предположить, что любой признак можно описать либо как ИСТИНА, либо как ДОЖЬ и не присваивать состояниям вероятностных значений. В этом случае кружочки будут представлять вентили И, а кружочки с черными точками — вентили ИЛИ. «I» является вентилем инверсии. Выходной сигнал будет определяться как ИСТИНА, если входные сигналы, соответствующие данному животному, определяются как ИСТИНА.
Правила «если..., то», характерные для систем, основанных на правилах, изображены, например, на процессоре 3: «Если животное является млекопитающим и ест мясо, то оно является плотоядным». Вентиль ИЛИ в процессоре 21 указывает альтернативный вариант получения логического вывода о принадлежности к плотоядным: «Если животное является млекопитающим и имеет острые зубы, имеет когти и имеет направленные вперед глаза, то оно является плотоядным».
В представляющем интерес для практики случае наблюдаемые признаки характеризуются определенной вероятностью правильности.
Если предположить, что события независимы друг от друга, то общая вероятность для двух событий описывается соответствующим произведением. Следовательно, процессоры, обозначенные пустыми кружочками и не имеющие черных точек, умножают две вводимые вероятности. Ниже эти процессоры относят к типу А. Следует заметить, что выходной сигнал 0 соответствует логическому ЛОЖЬ и возникает на выходе, если любая из входных вероятностей равняется 0. Кружочки с черными точками,
(кликните для просмотра скана)
относимые ниже к типу В, определяют максимальные значения входных вероятностей. Альтернативное уравнение представлено в [38]. Процессоры типа С вычитают вводимую вероятность из 1. Все три типа процессоров также имеют функцию отображения вероятности, влияющую на выходной сигнал [38]. Функция отображает вычисленную входную вероятность на выходную вероятность, также имеющую значения от 0 до 1.
Потоковый граф на рис. 11.7 может быть реализован непосредственно на основе предложенной на рис. 11.2 системы, где верхняя половина процессоров имеет входные соединения, а нижняя половина имеет выходные соединения. Для приведенного простого примера требуется только лишь 40 процессоров. Программирование процессоров осуществляется в зависимости от того, к какому из типов (А, В или С) они относятся (табл. 11.1). Наблюдаемые входные сигналы вводятся в первые 20 процессоров. Вероятности получаются на выходах последних семи процессоров, и самое большое из значений вероятности указывает на идентифицированного животного. Получаемая вероятность оценивается таким параметром, как фактор уверенности, непосредственно характеризующим различия вероятностей для разных животных. В табл. 11.1 показано, какой из перекрестных переключающих элементов должен быть включен для обеспечения соединений между правилами на потоковом графе, приведенном на рис. 11.7.
