1) знаниями системы являются только  знания эксперта, опыт накопления знаний не предусматривается.

   2) методы представления знаний  позволяли описывать лишь предметные статические области.

   3) модели представления знаний ориентированы на простые области.

   Представление знаний в экспертных системах второго  поколения следующее: 
      1) используются не поверхностные знания, а глубинные. Возможно дополнение предметной области.

      2) ЭС может решать задачи динамической базы данных предметной области.

 

Глава II. Структура экспертной системы.

 

    Структура экспертной системы представлена следующими структурными  элементами:

    База  знаний – механизм представления  знаний в конкретной предметной области и управления ими;

   Механизм  логических выводов – делает логические выводы на основании знаний, имеющихся в базе знаний;

   Пользовательский  интерфейс – используется для  правильной передачи ответов пользователю;

    Модуль приобретения знаний – служит для получения знаний от эксперта, поддержки базы знаний и дополнения ее при необходимости; 
      Модуль советов и объяснений – механизм, способный не только давать заключение, но и представлять различные комментарии, прилагаемые к этому заключению, и объяснять его мотивы. В противном случае пользователю будет трудно понять заключение. Такое понимание необходимо, если заключение используется для консультации или оказании помощи при решении каких-либо вопросов. Кроме того, с его помощью эксперт определяет, как работает система, и позволяет точно выяснить, как используются знания, предоставленные им. 
 
 
 
 
 
 

Глава III. Модели представления  знаний.

 

   Одной из наиболее важных проблем, характерных  для систем, основанных на знаниях, является проблема представления знаний. Это объясняется тем, что форма представления знаний оказывает существенное влияние на характеристики и свойства системы. Для того чтобы манипулировать всевозможными знаниями из реального мира с помощью компьютера, необходимо осуществлять их моделирование. В таких случаях необходимо отличать знания, предназначенные для обработки компьютером, от знаний, используемых человеком. Кроме того, при большом объеме знаний желательно упростить последовательное управление отдельными элементами знаний.

   При проектировании модели представления знаний следует учитывать такие факторы, как однородность представления и простота понимания. Однородное представление приводит к упрощению механизма управления логическим выводом и упрощению управления знаниями. Представление знаний должно быть понятным экспертам и пользователям системы. В противном случае затрудняются приобретение знаний и их оценка. Однако выполнить это требование в равной степени, как для простых, так и для сложных задач довольно трудно. Обычно для несложных задач останавливаются на некотором среднем (компромиссном) представлении, но для решения сложных и больших задач необходимы структурирование и модульное представление.

   Типичными моделями представления знаний являются: 
      Логическая модель - модель, основанная на использовании правил (продукционная модель).

   Модель, основанная на использовании фреймов.

   Модель  семантической сети.

   Однако  во всех разработанных в прошлом  системах с базами знаний помимо этих моделей использовались специальные  для конкретного случая средства, поэтому представление знаний получалось сложным. Тем не менее, классификация моделей оставалась неизменной. Язык, используемый для разработки систем, спроектированных на основе этих моделей, называется языком представления знаний.

3.1. Логическая модель представления знаний.

 

   Логическая  модель используется для представления  знаний в системе логики предикатов первого порядка и выведения  заключений с помощью силлогизма. Основное преимущество использования  логики предикатов для представления  знаний заключается в том, что обладающий хорошо понятными математическими свойствами мощный механизм вывода может быть непосредственно запрограммирован. С помощью этих программ из известных ранее знаний могут быть получены новые знания.

   Приведенные ниже примеры являются логическими моделями представления фактов с помощью предикатов и носят название атомарной формулы.

   ЛЮБОВЬ (Виктор, Ирина): Виктор любит Ирину

   СТОЛИЦА (Москва): Москва – столица

3.2. Продукционная модель представления знаний.

 

   В модели правил знания представлены совокупностью правил вида “ЕСЛИ – ТО”. Системы с базами знаний, основанные на этой модели, называются продукционными системами. Эти системы бывают двух диаметрально противоположных типов – с прямыми и обратными выводами. Типичным представителем первого типа является система MYCIN, используемая для решения задач диагностического характера, а типичным представителем систем второго типа – OPS, используемая для решения проектирования задач.

   В системе продукций с обратными  выводами с помощью правил строится дерево И/ИЛИ, связывающее в единое целое факты и заключения; оценка этого дерева на основании фактов, имеющихся в базе данных, и есть логический вывод. Логические выводы бывают прямыми, обратными и двунаправленными. При прямом выводе отправной точкой служат предоставленные данные, процесс оценки приостанавливается в узлах с отрицанием, причем в качестве заключения (если не все дерево пройдено) используется гипотеза, соответствующая самому верхнему уровню дерева (корню). Однако для такого вывода характерно большое количество данных, а также оценок дерева, не имеющих прямого отношения к заключению, что излишне. Преимущество обратных выводов в том, что оцениваются только те части дерева, которые имеют отношение к заключению, однако если отрицание или утверждение невозможны, то порождение дерева лишено смысла. В двунаправленных выводах сначала оценивается небольшой объем полученных данных и выбирается гипотеза (по примеру прямых выводов), а затем запрашиваются данные, необходимые для принятия решения о пригодности данной гипотезы. На основе этих выводов можно реализовать более мощную и гибкую систему.

   Системы продукций с прямыми выводами среди систем, основанных на использовании  знаний, имеют наиболее давнюю историю, поэтому они являются в некотором  смысле основополагающими. Эти системы включают три компонента: базу правил, состоящую из набора продукций (правил вывода), базу данных, содержащую множество фактов, и интерпретатор для получения логического вывода на основании этих знаний. База правил и база данных образуют базу знаний, а интерпретатор соответствует механизму логического вывода. Вывод выполняется в виде цикла “понимание – выполнение”, причем в каждом цикле выполняемая часть выбранного правила обновляет базу данных. В результате содержимое базы данных преобразуется от первоначального к целевому, т.е. целевая система синтезируется в базе данных. Иначе говоря, для системы продукций характерен простой цикл выбора и выполнения (или оценки) правил, однако из-за необходимости периодического сопоставления с образцом в базе правил (отождествлением) с увеличением числа последних (правил) существенно замедляется скорость вывода. Следовательно, такие системы не годятся для решения крупномасштабных задач. Упорядочим слабые и сильные стороны хорошо известных систем продукций.

   Сильные стороны:

   Простота  создания и понимания, отдельных правил.

   Простота  пополнения, модификации и аннулирования.

   Простота механизма логического вывода.

   Слабые  стороны:

   Неясность взаимных отношений правил.

   Сложность оценки целостного образа знаний.

   Крайне  низкая эффективность обработки.

   Отличие от человеческой структуры знаний.

   Отсутствие  гибкости в логическом выводе.

3.3. Представление знаний  фреймами.

 

   Фреймовая модель, или модель представления  знаний, основанная на фреймовой теории М. Минского, представляет собой систематизированную  модель памяти человека и его сознания.

   Формальная  структура фрейма имеет вид: f[, , …, ], где f – имя фрейма; пара - i-ый слот, Ni – имя слота и Vi – его значение.

   Значение  слота может быть представлено последовательностью

   ;...; ; ; …; , где Ki – имена атрибутов, характерных для данного слота; Li – значение этих атрибутов, характерных для данного слота; Rj – различные ссылки на другие слоты. 

   Каждый  фрейм, как структура хранит знания о предметной области 
(фрейм–прототип), а при заполнении слотов знаниями превращается в конкретный фрейм события или явления.

3.4. Представление знаний  семантическими сетями.

 

   Одним из способов представления знаний является семантическая сеть. 
Изначально семантическая сеть была задумана как модель представления структуры долговременной памяти в психологии, но впоследствии стала одним из основных способов представления знаний в инженерии знаний.

   Моррис  дал точное определение семантическим  и прагматическим отношениям в семиотике  и определил их как проблемы различных  функциональных уровней. Другими словами, семантика означает определенные (общие) отношения между символами и объектами, представленными этими символами, а прагматика 
– выразительные (охватывающие) отношения между символами и создателями (или пользователями) этих символов.

   Первоначально в психологии изучались объекты, именуемые семантическими с точки  зрения известных ассоциативных  свойств, накапливаемых в системе  обучения и поведения человека. Однако с развитием психологии познания стали изучаться семантические  структуры, включающие некоторые объекты. Затем были изучены принцип действия человеческой памяти (способы хранения информации и знаний), в частности предположительные (гипотетические) структурные модели долговременной памяти, и созданы моделирующие программы, понимающие смысл слов.

 

Список  использованной литературы

   1. И. Братко. Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта.- М.: Мир, 1990.

   2. Г. Долин. Что такое ЭС.- Компьютер Пресс, 1992/2.

   3. Д. Р. Малпасс. Реляционный язык Пролог и его применение.

   4. Д. Н. Марселлус. Программирование экспертных систем на Турбо Прологе.- М.: Финансы и статистика, 1994.

   5. К. Нейлор. Как построить свою экспертную систему.- М.: Энергоатомиздат, 1991.

   6. В. О. Сафонов. Экспертные системы - интеллектуальные помощники специалистов.- С.-Пб: Санкт-Петербургская организация общества “Знания” 
России, 1992.

   7. К. Таунсенд, Д. Фохт. Проектирование и программная реализация экспертных систем на персональных ЭВМ.- М.: Финансы и статистика, 1990.

   8. В. Н. Убейко. Экспертные системы.- М.: МАИ, 1992.