Интеллектуальные системы (стр. 5 )

б) Может ли претендовать на должность младшего программиста претендент, если тест по английскому языку 7 баллов, тест по предмету Oracle 9 баллов, опыт работы с Oracle 2 года, возраст 27 лет? А на должность старшего программиста?

Задачу решить двумя методами: прямым выводом и обратным выводом.

Задание 3.

Перед руководителем предприятия стоит проблема принятия решения о вложении средств в акции другого предприятия. Наиболее перспективными являются акции предприятий с низким долгом и высоким или средним ростом за прошедший год. Также можно покупать акции предприятия со средним долгом и высоким ростом.

Низкий долг - процент долга не выше 100%; средний долг – процент долга выше 100%, но не выше 130%.

Низкий рост – с приростом меньше 10%; средний рост – с приростом не меньше 10% и не больше 30%; высокий рост – с приростом выше 30%.

Разработайте продукционные правила для экспертной системы, вырабатывающей рекомендации по покупке акций.

Задание 4.

Используя продукционные правила, полученные при решении задачи 3, дайте ответы на следующие вопросы.

а) Следует ли покупать акции предприятия, если долг предприятия 110%, а рост 25%?

б) Следует ли покупать акции предприятия, если долг предприятия 90%, а рост 15%??

Задачу решить двумя методами: прямым выводом и обратным выводом.

Контрольные вопросы

1.  Что такое продукционные модели представления знаний?

2.  В чем отличие продукционных моделей знаний от формально-логических?

3.  Что такое прямой вывод в продукционной ЭС?

4.  Что такое обратный вывод в продукционной ЭС?

Практическая работа № 4.

Представление и методы обработки знаний в интеллектуальных системах, основанных на фреймовой модели представления знаний (2 ч)

Цель работы

1.  Овладение навыкам представления предметных областей во фреймовых моделях.

2.  Знакомство с методами вывода во фреймовых моделях знаний.

Краткие теоретические сведения

Типичные модели представления знаний: логические модели; модели, основанные на использовании правил (продукционные модели); семантические сети; фреймовые модели.

1. Фреймовые модели

Под фреймом понимается структура данных для представления концептуального объекта. Например, слово «комната» вызывает образ комнаты — «жилое помещение с четырьмя стенами, полом, потолком, окнами и дверью». Из этого описания ничего нельзя убрать, например, убрав окна, мы получим уже чулан, а не комнату. Но в нем есть «слоты», или «щели», — незаполненные значения некоторых атрибутов — количество окон, цвет стен, высота потолка, покрытие пола и др. Такой образ и называется фреймом (фреймом минимального описания). Фреймом называется также и формализованная модель этого образа.

Фреймовая модель, основанная на теории М. Минского, представляет собой систематизированную в виде единой теории технологическую модель памяти человека и его сознания. Важным элементом в этой теории является понятие фрейма — структуры данных для представления некоторого концептуального объекта. Информация, относящаяся к этому фрейму, содержится в составляющих фрейма — слотах. В отличие от моделей других типов, во фреймовых моделях фиксируется жесткая структура, которая называется протофреймом (фреймом-прототипом, или образцом).

В общем случае фрейм определяется следующим образом:

f=[(r1, v1,), … , (rn, vn)], где

f — имя фрейма - служит для идентификации фрейма и должно быть уникальным;

vi — значение слота, или (ИМЯ ФРЕЙМА: (имя 1-го слота: значение 1-го слота), (имя 2-го слота: значение 2-го слота),…(имя n-го слота: значение n-го слота)).

Часть слотов определяется самой системой для выполнения специфических функций (системные фреймы), например, слот указатель родителя данного фрейма, слот-указатель дочерних фреймов, слот для ввода имени пользователя, слот для ввода даты определения фрейма, слот для ввода даты изменения фрейма и т. д. Системные слоты служат для редактирования базы знаний и управления выводом во фреймовой системе.

Слот имеет имя, указатель наследования, указатель типа данных и значение.

Имя слота. Имя слота должно быть уникальным в пределах фрейма. Оно представляет собой идентификатор, который наделен определенной семантикой.

Указатели наследования. Показывают, какую информацию об атрибутах слотов из фрейма верхнего уровня наследуют слоты с аналогичными именами в данном фрейме. Характерны для фреймовых систем иерархического типа, основанных на отношении «абстрактоное – конкретное» (AKO).

U (Unique) – значение слота не наследуется;

S (Same) – значение слота наследуется;

R (Range) – значение слота должны находиться в пределах интервала значений, указанных в одноименном слоте родительского фрейма;

O (Override) – при отсутствии значения в текущем слоте оно наследуется из фрейма верхнего уровня, однако в случае определения значения текущего слота оно может быть уникальным.

Указатель типа данных. Оно показывает тип значения слота. Например, frame – указатель на фрейм; real – вещественное число; integer – целое число; boolean - логический тип; text – фрагмент текста; list – список; table – таблица; expression – выражение; lisp – связанная процедура.

Значение слота. Оно должно соответствовать указанному типу данных и условию наследования.

Значением слота может быть практически что угодно (числа или математические соотношения, тексты на естественном языке или программы, правила вывода или ссылки на другие слоты данного фрейма). В качестве значения слота может выступать набор слотов более низкого уровня, что позволяет во фреймовых представлениях реализовать «принцип матрешки».

В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма; так образуются сети фреймов. Все фреймы взаимосвязаны и образуют единую фреймовую структуру, в которой органически объединены декларативные и процедурные знания. Это дает возможность достаточно естественно производить композицию и декомпозицию информационных структур аналогично тому, как это делал бы человек при описании структуры своих знаний.

Кроме фреймов-образцов, или прототипов, хранящихся в базе знаний, различают фреймы-экземпляры, которые создаются для отображения реальных ситуаций на основе поступающих данных. При конкретизации (означивании) фрейма ему и слотам присваиваются конкретные имена, и происходит заполнение слотов. Таким образом, из протофреймов получаются фреймы-экземпляры.

Фреймовые модели является достаточно универсальными, поскольку позволяют отобразить все многообразие знаний о мире: через

·  фреймы-структуры для обозначений объектов и понятий;

·  фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент);

·  фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров, празднование именин);

·  фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства и т. д.).

2. Вывод во фреймовых моделях

В интеллектуальных системах с фреймовым представлением знаний используется три способа управления логическим выводом: демоны, присоединенные процедуры и механизм наследования.

Управленческие функции механизма наследования заключаются в автоматическом поиске и определении значений слотов фреймов нижележащих уровней по значениям слотов фреймов верхних уровней, а также запуске присоединенных процедур и демонов.

Демоном называется процедура, автоматически запускаемая при выполнении некоторого условия. Демоны автоматически запускаются при обращении к соответствующему слоту. Типы демонов связаны с условием запуска. Демон с условием IF-NEEDED запускается, если в момент обращения к слоту его значение не было установлено. Демон типа IF-ADDED запускается при попытке изменения значения слота. Демон IF-REMOVED запускается при попытке удаления значения слота.

В качестве значения слота может использоваться присоединенная процедура. Она является служебной в языке Лисп и методом в языках объектно-ориентированного программирования. Присоединённая процедура запускается по сообщению, переданному из другого фрейма. В команду передачи сообщения входит три параметра: 1) имя слота, к которому производится обращение; 2) имя фрейма, в котором содержится нужная информация; 3) имя слота-параметра, в котором находятся данные для расчета.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ВЫПОЛНЕНИЯ

Задание 1.

Разработайте

а) структурный фрейм для обозначения понятия заем;

б) ролевой фрейм для описания роли менеджер;

в) фрейм-сценарий для описания сценария банкротство;

г) фрейм-ситуацию для описания ситуации тревога.

Задание 2.

Создайте фрейм для понятия акция, отразив в нем следующие атрибуты: название акции, название предприятия эмитента, класс акции, текущая дата, рыночная стоимость одной акции, количество акций в выпуске, капитализация эмитента; введите слот AKO. Разработайте соответствующие демоны (типов if –needed, if-added, if-removed). Разработайте присоединенную процедуру для расчета капитализации. Постройте пример фрейма-экземпляра для данного фрейма и продемонстрируйте работу демонов и присоединенной процедуры.

Задание 3.

Разработайте иерархию фреймов для описания следующих понятий, находящихся между собой в родо-видовых связях: транспортное средство, легковой автомобиль, автомобиль модели «жигули», автомобиль модели «москвич»; предприятие, предприятие финансовой сферы деятельности, банк, финансовая компания, паевой инвестиционный фонд.

Задание 4.

Для слотов фреймов, построенных в задании 3, задайте в необходимых случаях демоны для их заполнения (типов if-needed и if-added, if-removed). Приведите примеры построения фреймов-экземпляров. Опишите работу демонов при заполнении их слотов.

Задание 5.

Разработайте сеть фреймов для представления в базе знаний следующей предметной области. Финансовая компания принимает у частных инвесторов денежные средства на условиях процентного займа и осуществляет предоставление инвестиционных кредитов малым высокодоходным предприятиям. Выделите все необходимые понятия данной предметной области и связи между ними. Определите для каждого фрейма его тип.