Пред.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 След.
Макеты страниц
Распознанный текст, спецсимволы и формулы могут содержать ошибки, поэтому с корректным вариантом рекомендуем ознакомиться на отсканированных изображениях учебника выше Также, советуем воспользоваться поиском по сайту, мы уверены, что вы сможете найти больше информации по нужной Вам тематике ДЛЯ СТУДЕНТОВ И ШКОЛЬНИКОВ ЕСТЬ
ZADANIA.TO
7.5.4. Производительность экспертных системФормализм продукционных правил представляет собой не что иное, как внешнее представление знаний. Большая часть систем “компилирует” базу правил, чтобы получить эффективное внутреннее представление, которое выражается в структурировании знания путем группировки в списки правил и посылок (как в Лиспе). Мы опишем две такие системы: POLITICS, разработанную Дж. Карбонеллем (1978) и использующую структуру вложенных правил, более богатую чем исходный формализм, и PROSPECTOR (Duda, 1980). использующую мультиграфы. Отметим также машины вывода OPS и TANGO, которые интересны тем, что применяют другие пути оптимизации выполнения правил с помощью их внутреннего представления с уменьшением времени вычислений за счет использования большего объема памяти. В обеих системах интерпретация уступает место компиляции, так как облегчается определение фазы выполнения правил. Важно отметить, что структуризация знаний возлагается на систему, поскольку в общем случае она претерпевает глубокие изменения при изменении базы правил. В последнее время некоторые специалисты по информатике используют моделирование с помощью сетей Петри (Petri, 62). Между этим моделированием и внутренними представлениями в экспертных системах существует глубокая связь. В частности, “предикатные” сети Петри являются не чем иным, как повторным открытием продукционных систем, основанных на логике первого порядка. Отметим также, что модульность систем правил является существенным показателем производительности систем. Действительно, активизация правила происходит ассоциативным образом, а не в порядке, строго заданном процедурой. Правила активизируются и, возможно, выполняются, активизируя тем самым новые правила, и т. д. В общем случае, поскольку могут быть выполнены сразу несколько правил и все, кроме одного, должны ждать своей очереди, а также поскольку каждое правило может требовать выполнения нескольких заданий, задания обычно помещаются в очередь в “записную книжку” (агенда). Записная книжка представляет собой структуру данных, доступ к элементам которой регулируется с помощью приоритетов или, в более общем случае, предикатов. Нет необходимости рассматривать случаи, которые не соответствуют данной ситуации (инструкции и тесты в классическом программировании). Базой фактов или базой данных вызываются только те правила, которые нужны. Для различных данных также весьма различны выводы и решения. Представляется, что это должно быть непременным условием высокой производительности. Не следует обвинять случай, если сам человек не заботится о правильном построении алгоритма. Даже для такого тривиального случая, как умножение двух чисел, мы всякий раз учитываем имеющиеся данные: более длинное число пишем вверху, кроме тех случаев, когда оно содержит нули, единицы или повторяющиеся цифры, а более короткое — внизу, если это возможно. Практика показывает, что отладка правил осуществляется просто и быстро. Всего лишь несколько минут требуется после обнаружения ошибки при выполнении правила на ее исправление и/или добавление нового правила. В отличие от этого в программе обнаруженная ошибка не всегда может быть легко исправлена из-за “системного эффекта”, связанного с последовательным выполнением инструкций. На исправление ошибки в этом случае может потребоваться, например, несколько часов. Она должна выполняться обязательно программистом, который в данном случае выступает в роли дорогостоящего и медлительного посредника между экспертом и программой. Структурированные правила в системе POLITICSЖесткая структура ЕСЛИ-TO, использовавшаяся до сих пор, может быть легко дополнена и преобразована в структуру ЕСЛИ-ТО-ИНАЧЕ, а также использоваться во вложенных структурах ЕСЛИ. Рассмотрим это решение ниже. Его очевидное преимущество состоит прежде всего в том, что условия выполнения приближаются к собственно действию, а также, становится более экономной запись посылок, общих для нескольких ситуаций. Подобные системы были предложены И. Голстейном (1977) и Дж. Карбонеллом (1978). Например, программа Карбонелла POLITICS вызывает правила по их контексту, используя «почерк» (Schank, 77) как результат исследований свойств естественных языков. Затем выполнение осуществляется много раз. Цель системы POLITICS — моделирование поведения человека в различных политических ситуациях со своими предубеждениями и мнениями. Ниже показана форма представления внутренних правил этой системы: (см. скан) Рис. 7.13. (см. скан) Часть сети выводов, образованная интерпретатором системы PROSPECTOR из набора классических продукционных правил. Стрелки указывают на предположения, позволяющие получить заключение. Семантическая сеть системы PROSPECTORСистема PROSPECTOR предназначена для оказания помощи при исследованиях в горной промышленности. Внутреннее представление правил в ней немного отличается от представления в предыдущей системе и является более эффективным. Для получения выводов здесь используется граф, вершинами которого являются элементарные предложения. Правило представляет собой подмножество дуг, связывающих вершины. Подмножество помечено И для посылок одного и того же правила, ИЛИ для идентичных заключений, получаемых с помощью нескольких правил (рис. 7.13). Последовательные выводы из начальных фактов получаются очень просто с помощью переноса указателя в этом графе. Оптимизация достижения искомой цели (конечная вершина графа) производится с помощью классических методов, применяемых в искусственном интеллекте: поиск по дереву И-ИЛИ, алгоритм продвижения A (Nilsson 1980) (гл. 2). Эти внутренние представления очень близки к семантическим сетям и фреймам, используемым при описании естественного языка (Minsky, 1975, Winograd, 1982, Pitrat, 1982). Связь описываемых систем с сетями ПетриВ 1962 г. Петри предложил, а в 1970 г. Холт развил общее представление процессов в форме графов. Холт назвал это представление «сетями Петри». Такие сети являются ориентированными графами, вершины которых представляют собой лнбо «позиции» (обозначаемые окружностями), либо «переходы» (обозначаемые вертикальными отрезками). Позиции могут содержать «жетоны».
Рис. 7.14. Пример сети Петри. Выполнение Если все позиции, предшествующие переходу, содержат жетон, то такой переход называется активным. В этом случае он выполняется, а каждая предыдущая позиция теряет жетон и передает его следующей позиции (рис. 7.14). Очевидно, что графы переходов, как и конечные автоматы, являются частными случаями сетей Петри. Преимущество последних заключается в том, что они представляют не только сам процесс, но также и его управление, элементами которого являются жетоны и выполняемые правила. Они позволяют также моделировать процессы параллельной обработки и синхронизации, что является основой обработки информации, в частности для систем с продукционными правилами. Можно отметить еще два полезных свойства сетей Петри: 1) Выявление возможности конфликта между правилами (возможность одновременного выполнения правил). 2) Внутреннее представление набора правил для интерпретатора с целью оптимизации времени решения. Зисман (1978) предложил следующую модификацию набора правил для обращения цепочки символов, приведенную в разд. 7.5.3. В правой части каждого правила указывается правило, которое система попытается выполнить после данного правила:
Отметим, что в такой записи один из символов можно не указывать и число правил уменьшается на два.
Рис. 7.15. Представление системы продукционных правил в форме сети Петри. Для простоты переходы не указаны, имеются два типа жетонов: «истина» V и «ложь» Представление этого набора правил для интерпретатора в форме сети получается сразу же (рис. 7.15). Очевидно, что представление, в котором стрелки соответствуют обычной последовательной передаче управления в программах и условным переходам, должно предназначаться только одному интерпретатору. Оно далеко от идей продукционных систем и от возможностей модульного программирования. Оно великолепно оправдывает себя в качестве внутреннего представления и с небольшими модификациями было использовано под именем ATN (Woods, 1972) для анализа письменных текстов (Kayser, 1981).
|
1 |
Оглавление
|