7.6. Различные типы знаний и их представления

В настоящее время целью исследований в области искусственного интеллекта является создание таких систем, которые, с одной стороны, могут использовать большое количество знаний, передаваемых им специалистами, а с другой — способны вступать в диалог и объяснять свои собственные выводы. Это предполагает наличие эффективного управления большой по объему и хорошо структурированной базой знаний, строгое разграничение между различными уровнями знаний (разд. 7.6.1), наличие множества удобных представлений для правил, схем предикатов или прототипов (разд. 7.6.2) и четко определенный процесс обмена информацией между различными источниками.

Наконец, необходимо, чтобы система знала, что она знает. Если попытаться провести аналогию с людьми, то подобное метазнание означает постоянное использование в течение жизни информации о каждом прожитом дне. Если, например, вы забыли имя приятеля, встреченного на улице, то ваше метазнание состоит в том, что либо вы его имя знали, но забыли, либо этого имени никогда не знали. Впрочем, мы постоянно используем важные эвристические правила, основанные на подобном метазнании, такие, как «если бы это была правда, то я бы это знал». Они зависят от двух важных параметров: значимости имеющего к ним отношения факта и степени нашей собственной компетентности в данной области. В действительности каждое человеческое знание сразу же требует метазнания, связанного с тем местом, которое мы отводим данному знанию в ряду другой информации, как мы к нему относимся, для каких целей оно нам полезно, к какому семейству принадлежит. Все эти моменты рассматриваются в следующих разделах, посвященных описанию реальных информационных систем.

7.6.1. Различные типы знаний

Выделим восемь основных типов знаний по следующим признакам.

1) Базовые элементы, объекты реального мира. Они связаны с непосредственным восприятием, не требуют обсуждения и добавляются к нашей базе фактов в том внде, в котором они получены.

2) Утверждения и определения. Они основаны на базовых элементах и заранее рассматриваются как достоверные.

3) Концепции. Они представляют собой перегруппировки или обобщения базовых объектов. Для построения каждой концепции используются свои приемы. Например, в системах МЕСНО (Bundy, 1979) или AM (Lenat, 1977) они построены на основе примеров, контрпримеров, частных случаев, более общих или аналогичных концепций.

4) Отношения. Они выражают как элементарные свойства базовых элементов, так и отношения между концепциями. Кроме того, к свойствам отношений относятся их большее или меньшее правдоподобие, большая или меньшая связь с данной ситуацией. Еще раз отметим, что представление знаний в экспертных системах близко к моделям, используемым в базе данных. Таким путем построена реляционная (обобщенная) модель базы данных в системах OPS, PROLOG, SNARK и TANGO.

Пара понятий «свойство — значение» (relationship - entity) хорошо известна в семантических сетях; фреймы и скрипты являются не чем иным, как наиболее простыми бинарными отношениями. Некоторые экспертные системы (INTERNIST, BAOBAB, SPHINX) в качестве базы фактов используют уже базы существующих данных.

5) Теоремы и правила перезаписи. Они являются частным случаем продукционных правил с вполне определенными свойствами. Теоремы не представляют никакой пользы без экспертных правил их использования. Явное присутствие теорем в экспертных системах представляет главное отличие от систем управления классическими базами данных (СУБД), в которых они либо отсутствуют, либо программируются. Модификация или добавление новых теорем является весьма трудоемкой, хотя и необходимой процедурой, так как нужно обеспечить хорошее структурированное управление базой данных и оптимизировать получение ответов (Gallaire, 1978).

6) Алгоритмы решений. Они необходимы для выполнения определенных задач. Во всех случаях они связаны со знанием особого типа, поскольку определяемая ими последовательность действий оказывается оформленной в блок в строго необходимом порядке в отличие от других типов знания, где элементы

информации могут появляться и располагаться без связи друг с другом.

Очевидно, что очень трудно работать с длинными процедурами, состоящими из большого числа различных действий. Использование чистых алгоритмов ограничено очень частными случаями, большая часть которых имеет дело с обработкой числовой информации. Человек же должен уметь работать со многими другими типами информации и оказывается, что ЭВМ в отличие от простого калькулятора может помочь человеку в подобных неалгоритмических ситуациях.

7) Стратегии и эвристика. Этот тип представляет собой врожденные или приобретенные правила поведения, которые позволяют в данной конкретной ситуации принять решение о необходимых действиях. Он использует информацию в порядке, обратном тому, в котором она была получена. В качестве примера можно привести рассуждение типа: «Я знаю, что это действие приводит к такому-то результату (информация типа 4), поэтому, если я хочу получить именно этот результат, я могу рассмотреть это действие». Человек постоянно пользуется этим типом знаний при восприятии, формировании концепций, решении задач и формальных рассуждениях.

Появление экспертных систем связано с необходимостью принятия в расчет именно этого фундаментального типа человеческих знаний.

8) Метазнание. Без сомнения оно присутствует на многих уровнях и представляет собой знание того, что известно и определяет значение коэффициента доверия к этому знанию, важность элементарной информации по отношению ко всему множеству знаний. Кроме того, сюда же относятся вопросы организации каждого типа знаний и указаний, когда и как они могут быть использованы. Этому вопросу посвящен разд. 7.7, в котором показано, как он решается в конкретных системах.