23663

Приобретение и формализация Знаний

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Одной из них является чтректура получившая название дерево решений. Вместе с тем использование дерева решений может быть эффективно там где знания представляются в виде правил. Структура дерева решений иллюстрирует отношения которые должны быть установлены между правилами в хорошо организованной БЗ. Представление знаний в виде дерева решений Базируясь на знаниях эксперта графически диаграмму всех возможных исходов данной консультации можно представить в виде рис.

Русский

2013-08-05

465 KB

7 чел.

8

© SerP   С.Хабаров  - Лекция по курсу "Информационные технологии " (8 стр.)  стр. 8

3. Приобретение и формализация Знаний

Важным этапом при создании БЗ является этап приобретения знаний. На этом этапе разнообразный набор фактов о некотором предмете должен быть представлен в виде некоторой обобщенной структуры. Одной из них является чтректура, получившая название «дерево решений».

Это один из простейших способов представления фактов и его применение ограниченно. Вместе с тем, использование дерева решений может быть эффективно там, где знания представляются в виде правил.

Данный подход будет рассмотрен с единственной целью: показать, как знания о конкретной предметной области могут быть формализованы до уровня структуры БЗ некоторой экспертной системы.

Структура дерева решений иллюстрирует отношения, которые должны быть установлены между правилами в хорошо организованной БЗ. Данный подход можно реализовать в системе Микроэксперт для IBM PC и многих других, более современных оболочках ЭС.

3.1. Формализация задачи

Представим себе, что мы присутствуем при беседе, когда специалиста в области ботаники по телефону просят определить тип некоторого растения. Так как он не видит конкретный экземпляр, а спрашивающий не является специалистом в области ботаники, то консультирующий задает ряд вопросов, чтобы получить сведения, необходимые для решения задачи.

Один из вариантов такой консультации может быть представлен в графической форме (рис. 3.1).

Рис. 3.1. «Телефонная консультация»


Результатом такой консультации будет вывод: «Основываясь на Вашем ответе, можно предположить, что тип растения – дерево».

Однако данная диаграмма иллюстрирует только один из возможных вариантов вопросов и ответов (т. е. экспертизы). Аналогичным образом можно представить и все другие варианты ответов, и ход консультации.

Что же позволяет специалисту провести такую консультацию и определить как последовательность вопросов, так и их содержание в зависимости от ответов опрашиваемого? Ответ один: его знания в конкретной предметной области, в которой он является специалистом, (экспертом).

3.2. Представление знаний в виде «дерева решений»

Базируясь на знаниях эксперта графически диаграмму всех возможных исходов данной консультации можно представить в виде рис. 3.2.

Рис. 3.2. Дерево решения задачи

Это графическое представление модели данных называется «деревом решения», которое объединяет все ветви поиска типа неизвестное растение.

Но если консультация ЭС должна быть более глубокой и определять, например, класс растения, то в этом случае для «типа растения – дерево» должно быть построено свое «дерево решений», которое после получения знаний от специалиста можно представить в виде рис. 3.3.

Как видно, новая часть будет «поддеревом» исходного «дерева решений».

Рис. 3.3. «Поддерево-1» решения задачи

Существует несколько причин, по которым все «дерево решений» разбивается на секции:

  •  «дерево решений» быстро становится длинным и труднообозримым;
  •  деление «дерева решений» на секции упрощает запоминание цели, которая преследуется в процессе приобретения знаний.

Когда «поддерево» создано, заключительная его часть может быть скопирована в корень вновь создаваемой ветви «дерева решений», и для нее на основе знаний, получаемых от эксперта, может быть построено свое «поддерево решений» (рис. 3.4) и т. д.

Рис. 3.4. «Поддерево-2» решения задачи

Диаграммы, приведенные на рис. 3.2 – 3.4 - это модель незаконченной ботанической БЗ, которая решает только узкую часть общей задачи.

На основе изложенного можно сделать вывод, что при разработке модели БЗ любой предметной области на основе «дерева решений» необходимо:

  •  общую задачу разбить на ряд подзадач;
  •  для каждой из подзадачи разработать свое «дерево решений» (это упростит создание и отладку БЗ).

  1.  Формирование правил на основе дерева решений

На примере задачи об идентификации типа растения рассмотрим, как «дерево решений» можно представить в виде правил.

Первым этапом формирования правил является перевод «дерева решений» из вопросов-ответов в утверждения-факты. Графически для рис. 3.2 это будет соответствовать представлению в виде рис. 3.5.

Рис. 3.5. Формирование правил

Аналогичные преобразования могут быть выполнены для всех «поддеревьев» «дерева решений».

Общим для них является то, что все утверждения представляются предложениями которые состоят из <атрибута>, <предиката>,<значения>.

Например:

<тип растения> <является>  <дерево>

<стебель>  <является >  <зеленый>

В данной трактовке:

Атрибут - это ключевое слово или фраза, описывающая некоторое качество, о котором мы пытаемся найти информацию.

Значение - это описание, назначенное атрибуту.

Предикат - это элемент, указывающий на отношения между атрибутом и его значением.

Более строго это понятие будет определено в следующих разделах. На этом этапе мы предполагаем, что между атрибутом и его значением существует только одно отношение – являться (принадлежать, быть), которое для кратности будем обозначать IS.

Следует отметить, что в простейших ЭС, в том числе и в Микроэксперт для PC, единственно используемым также является предикат IS.

Тогда все множество фактов для «дерева решений» можно представить набором предложений (таблица 3.1).

Таблица 3.1

Факты

Атрибут

Предикат

Значение

Тип растения

Is

Травянистые

Дерево

Кустарниковые

Лиановые

Стебель

Is

Зеленый

Древесный

Положение стебля

Is

Прямое

Стелется

Основной стебель

Is

Один

Несколько

Непротиворечивое подмножество этих фактов будет составлять БД экспертной системы.

Решение любой задачи на этой БД можно получить с помощью правил, из которых формируется БЗ. Набор правил на основе «дерева решений» формируется исходя из:

  •  каждая ветвь дерева решений от ее начала до конца образует правило;
  •  предложения в дереве решений расположен до стрелки образуют условную часть правила, а после стрелки - заключение правила;
  •  ветвь в которой нет заключения не может быть представлена в виде правила;
  •  каждое предложение условной части правила представляет собой конъюнктивный член, т. е. предложения соединяются логической коннъюнкцией («и»).

Пример:

ЕСЛИ стебель  IS древесный

И положение   IS прямое

И основной стебель IS один

ТО  тип растения  IS дерево

В некоторых языках программирования и оболочках экспертных систем используется более короткая запись правил:

  •  исключается предлог «то»;
  •  вместо логического «и» используется запятая;
  •  предикат записывается в скобочном виде.

В этом случае приведенное выше правило можно записать в виде:

IS (type_of_plant, tree) if IS (stream, woody),

IS (position, upright),

IS (main_treak, one).

  1.  Дополнительная информация, включаемая в БЗ

В состав БЗ могут дополнительно включаться вспомогательные информационные элементы, облегчающие работу пользователя с ЭС и делающие диалог с пользователя с ЭВМ более подробным и осмысленным. Одним из таких элементов могут являться подсказки.

Подсказка - это вопрос, который появляется на экране для получения от пользователя информации о некотором атрибуте, значение которого на текущий момент неизвестно.

Подсказка представляет собой строку символов - каждый атрибут должен иметь только одну подсказку ассоциируемую с ним. Если нет запроса о некотором атрибуте, то он не имеет подсказки.

Пример подсказки в БЗ:

promt положение     Promt <атрибут>

Положение стебля – стоит прямо или стелется ? <строки подсказки>

Правила, записанные в сжатой форме, могут быть непонятны для непрофессионального пользователя. Атрибуты, вводимые в виде коротких фраз, позволяют минимизировать объем памяти, необходимый для хранения правила, и ускорить его ввод и обработку.

Для того чтобы сделать правило более понятным и информативным, каждому атрибуту можно поставить в соответствие его перевод.

Перевод - это строка символов, которая применяется для пояснения атрибута.

Пример:

Предложение: стебель является зеленый   trans <атрибут>

Атрибут - «стебель»     <строки перевода>

Возможные значения - «зеленый», «древесный»

Перевод для атрибута – «стебель растения»

В этом примере при появлении в правиле атрибута «стебель» он будет заменен переводом «стебель растения», после чего для окончания предложения система сама добавит предикат «является» и значение, соответствующее данному атрибуту.

Рассмотренный синтаксис подсказок и правил типичен для системы Микроэксперт. Они вместе с набором правил составляют БЗ Микроэксперта и могут быть помещены в БЗ в любом порядке.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

84099. Внутренние функции государства современного государства и их содержание 22.02 KB
  Охранительная функция: Это функция государственной деятельности проявляется в обеспечении государством общественного и правового порядка защите и охране прав и интересов граждан и организаций защите конституционного строя и государства от противоправных посягательств. Обеспечение внутреннего мира и согласия в обществе урегулирования общественных отношений снятие социальных противоречий неизбежных в обществе состоящем из различных классов групп слоев это насущная необходимость одна из тех причин которые вызывали возникновение...
84100. Внешние функции государства современного государства и их содержание 23.61 KB
  Защита государства от вооруженных нападений других государств. Функция защиты из вне: Данная функция является важнейшим направлением деятельности государства ибо она нацелена на защиту мирного труда суверенитета и территориальной целостности государства. 30 Формы и методы осуществления функций государства Государство должно выполнять свои функции в присущих ему формах применять в своей деятельности различные методы.
84101. Механизм государства, государственный аппарат: понятие и их соотношение 21.97 KB
  Механизм государства есть та реальная организационная материальная сила располагая которой государство осуществляет власть. Механизм является структурным и предметным олицетворением государства представляет собой материальное вещество из которого оно состоит. Можно сказать что механизм суть деятельное постоянно функционирующее выражение государства.
84102. Понятие государственного органа. Классификация государственных органов 24.37 KB
  Классификация государственных органов Первичным и важнейшим структурным элементом механизма государства является орган государства. Государственный орган это звено элемент механизма государства участвующее в осуществлении функций государства и наделенное для этого властными полномочиями. Раскрытие понятия признаков данного органа позволяет глубже познать механизм государства в целом. Хотя орган государства и обладает определенной самостоятельностью автономией он служит частью единого механизма государства занимает в государственной...
84103. Государственные учреждения в механизме государства 22.34 KB
  Для обозначения этой системы обычно используют понятие механизм государства. Механизм государства это совокупность государственных органов осуществляющих государственную власти и обеспечивающих реализацию функций государства. Первичной ячейкой государства выступают его органы и учреждения.
84104. Принципы формирования и деятельности государственного аппарата 21.91 KB
  Они подразделяются на общие принципы относящиеся к механизму государства в целом и частные принципы действие которых распространяется лишь на некоторые звенья государственного механизма отдельные органы или группы органов. Общие принципы принято делить на две группы. К первой относятся принципы закрепленные в Конституции Российской Федерации ко второй принципы сформулированные в Федеральном законе Об основах государственной службы Российской Федерации и иных федеральных законах О Конституционном Суде Российской Федерации О...
84106. Политическая система общества: понятие и структура 21.39 KB
  Политическая система общества система отношений государственных и негосударственных организаций институтов с помощью которых осуществляется политическая жизнь общества. Политическая система общества это упорядоченная на основе права и иных социальных норм совокупность институтов государственных органов политических партий движений общественных организаций и т. в рамках которых проходит политическая жизнь общества и осуществляется политическая власть. Понятие политическая система показывает как регулируются политические процессы...