Интеллектуальные системы (стр. 10 )

§  x0 = 3, y0 = 4;

г)

Контрольные вопросы

1.  Дайте определение нечеткого множества и нечеткого числа.

2.  Перечислите операции, выполняемые над нечеткими множествами.

3.  Дайте определение нечеткого отношения.

4.  Перечислите операции, выполняемые над нечеткими отношениями.

5.  Сформулируйте свойства нечетких отношений.

6.  Дайте определение нечеткой и лингвистической переменной.

7.  Дайте определение нечеткому предикату и нечеткому высказыванию.

8.  Какой смысл придается пропозициональным связкам в нечеткой логике?

9.  Что такое нечеткая импликация?

10.  Опишите все этапы нечеткого вывода.

Практическая работа № 11, 12.

Методы приобретения и структурирования знаний (4ч)

Цель работы

1.  Изучение содержания аспектов извлечения знаний.

2.  Изучение методов структурирования знаний.

3.  Овладение семиотическим подходом к извлечению знаний.

4.  Овладение методами извлечения знаний на примере метод анкетирования текстологического метода.

5.  Освоение методов извлечения скрытых знаний на примере метода репертуарных решеток.

6.  Овладение навыками реализации индуктивного вывода.

Краткие теоретические сведения

1. Аспекты извлечения знаний.

Извлечением знаний называют процесс получения знаний от экспертов. Извлечение знаний – сложная и трудоемкая процедура, в результате которой инженеру по знаниям необходимо создать собственную модель предметной области на основе информации, полученной от экспертов.

Процесс извлечения знаний рассматривается в трех основных аспектах: психологическом, лингвистическом и гносеологическом.

Психологический аспект. Модель общения включает участников общения, средства общения и предмет общения. В соответствии с этими компонентами выделяются три слоя психологических проблем: контактный, процедурный, когнитивный.

Степень информативности общения аналитика и эксперта на уровне контактного слоя зависит в основном от пола, возраста, темперамента личности и мотивации участников общения. Установлено, что хорошие результаты дают: гетерогенные пары (мужчина/женщина) и соотношение возрастов: 5<(Возраст эксперта – Возраст аналитика)<20. Предпочтительные темпераменты: сангвиники и холерики.

Параметры процедурного слоя обеспечивают эффективность извлечения знаний. К ним относятся: ситуация общения (место, время, продолжительность); оборудование (вспомогательные средства, освещенность, мебель); профессиональные приемы (темп, стиль, методы и т. д.).

Когнитивный слой связан с изучением семантического пространства памяти эксперта и с воссозданием его понятийной структуры и модели рассуждений. Желательно, чтобы и аналитики, и эксперты обладали следующими когнитивными характеристиками:

·  высокой поленезависимостью – способностью выделять главные аспекты рассматриваемой проблемы и отбрасывать все лишнее, что не относится к поставленной задаче;

·  рефлексивностью, характеризующей склонность к рассудительности и самоанализу (противоположность – импульсивность – быстрое, необоснованное принятие решений);

·  когнитивной эквивалентностью, определяющей способность человека к различению понятий и разбиению их на классы и подклассы;

·  эксперты – устойчивостью представлений, то есть жесткостью структуры восприятия, а аналитики – гибкостью, то есть умением легко приспосабливаться к новой обстановке.

Лингвистический аспект. В области лингвистических проблем наиболее важными являются понятия: общий код, понятийная структура, словарь пользователя.

Общим кодом называют специальный промежуточный язык общения между экспертом и инженером по знаниям. Этот язык включает в себя совокупность общенаучных и специальных понятий из профессиональной литературы, элементов базового языка, неологизмов и т. п.

Понятийная структура – это семантическая сеть, которая связывает между собой понятия. Общий код преобразуется в понятийную структуру. Между понятиями существует более 200 базовых видов связей. Поэтому невозможно однозначное определение набора признаков, описывающих конкретное понятие.

Разработка словаря пользователя необходима в связи с тем, что конечный пользователь не обязан владеть профессиональным языком предметной области, который использовался при построении БЗ.

Гносеологический аспект. Он объединяет методологические проблемы получения нового знания, так как процесс познания часто сопровождается появлением новых понятий и теорий. Последовательность факт ® обобщенный факт ® эмпирический закон ® теоретический закон называется гносеологической цепочкой.

Основными критериями качества новых знаний являются внутренняя согласованность, системность, объективность, историзм.

Внутренняя согласованность эмпирических знаний характеризуется понятиями модальности, противоречивости, неполноты. Модальность знания – это возможность его существования в различных категориях. Противоречивость является естественным свойством эмпирических знаний и не всегда должна быть устранена. Неполнота знаний связана с невозможностью исчерпывающего описания любой предметной области.

Системность знаний основана на определении места новых знаний в мноФГОБУровневой иерархической организации (какие понятия детализируют или обобщают новые знания и в каких отношениях они состоят с известными фактами и закономерностями?).

Объективность знаний определить практически невозможно. В качестве косвенных свидетельств объективности допускают совпадение представлений различных экспертов и подтверждение выдвинутых гипотез известными фактами.

Историзм знаний связан с развитием и изменением представлений о предметной области с течением времени.

Процесс познания можно представить следующими этапами:

·  описание и обобщение фактов;

·  выявление связей между фактами, формулирование правил и закономерностей;

·  построение модели знаний предметной области;

·  объяснение и прогнозирование явлений на основе модели.

2. Структурирование знаний.

Для структурирования знаний используется структурный и объектный подходы.

Структурный подход основан на идее алгоритмической декомпозиции, где каждый модуль системы выполняет один из важных этапов общего процесса.

Объектный подход основан на объектной декомпозиции, при которой каждый объект рассматривается как экземпляр определенного класса. Абстрактное представление реальности отражено моделью сущности (объект) и моделью поведения (метод). Объекты соответствуют понятиям предметной области. Методы представляют операции, которые можно выполнять над объектами.

На стадии структурирования знаний предметной области необходимо решить следующие задачи: составление словаря используемых терминов, выявление понятий и их атрибутов; выявление связей и определение отношений между понятиями; детализация и обобщение понятий; построение обобщенной структуры знаний предметной области.

Под понятием подразумевается обобщение предметов некоторого класса по специфическим признакам. Наиболее распространенными методиками выявления объектов и понятий являются:

·  методика формирования перечня понятий;

·  интервьюирование специалистов;

·  составление списка элементарных действий;

·  составление оглавления учебника.

Отношения между понятиями могут иметь различную природу: «целое-часть», «причина-следствие», доминирование, временные и пространственные отношения, ситуативные, ассоцмативные, функциональные и др.

Иерархическое представление знаний требует установления отношений между понятиями внутри каждого уровня иерархии.

Заключительным этапом структурирования знаний является анализ возможных цепочек рассуждений и выборка правил принятия решений, которые позволяют объединить сформированные понятия и отношения в динамическую модель знаний предметной области.

3. Семиотический подход к приобретению знаний.

В семиотике объекты реального мира называются денотатами. Последние отражаются в сознании человека (ментальном мире), и в результате возникают представление о денотате. Представление – это интегрированный образ денотата, полученный на основе ощущений и других источников информации.

Для различения денотатов используются имена, связанные с представлениями о сущностях, и формулируются соответствующие понятия, используя процедуры выявления сходства и различия представлений. Схема из связанных между собой имени, понятия и представления в семиотике называют треугольником Фреге, а соответствующая информационная структура называется знаком или семой.

Связь 1 в треугольнике Фреге между именем и понятием позволяет по имени сущности активизировать в памяти все сведения о ее свойствах (понятие). Эта же связь в обратном направлении позволяет по описанию сущности определить ее имя. Связь 2 в треугольнике Фреге между понятием и представлением позволяет по представлению о сущности найти информацию о ее свойствах или сформировать представление о сущности по совокупности свойств. Связь 3 в треугольнике Фреге между именем и представлением соединяет представление о денотате с его именем, т. е. имя может активизировать представление и наоборот.

Между знаками существуют различного рода отношения, например, отношения наследования, к которым относятся следующие типы: «элемент — класс», «часть - целое», «вид - род». В отношениях «элемент — класс» между элементами класса может не быть никакого сходства. В отношениях «часть — целое» наследуется часть свойств сущности, которой приписана роль «целого». При этом части одного целого могут быть совершенно не похожи друг на друга. Отношения «вид — род» базируются на наследовании всех свойств рода видом, поэтому между видами одного рода обязательно существует сходство. Отношения наследования образуют иерархические структуры в системах знаков. Между знаками, находящимися на одном иерархическом уровне, тоже могут существовать связи. Типичным примером таких связей являются отношения типа «причина — следствие».