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

81731. Идейное содержание поэмы Н. А. Некрасова «Кому на Руси жить хорошо». Язык и стиль поэмы 33.13 KB
  Некрасова Кому на Руси жить хорошо. Достойным финалом эпического творчества Н явилась эпопея Кому на Руси жить хорошо; 1865 1877 Композиция этого произведения строится по законам классического эпоса оно состоит из отдельных относительно автономных частей и глав Пролог Часть первая. Внешне эти части связаны темой дороги: семь мужиковправдоискателей странствуют по просторам Руси пытаясь разрешить не дающий им покоя вопрос Кому на Руси жить хорошо В Прологе намечена и первоначальная схема путешествия встречи с попом помещиком.
81732. Нравственная проблематика прозы А. Солженицына (по рассказам «Один день Ивана Денисовича» или «Матренин двор») 34.36 KB
  Шухов не желая потерять человеческое достоинство вовсе не склонен принимать на себя все удары лагерной жизни – иначе просто не выжить. помогает ему выжить и сохранить себя человеком – не ставя перед собой вечных вопросов не стремясь обобщить опыт своей военной и лагерной жизни куда он попал после плена. островок естественной русской жизни а народный характер сумевший в этой смуте себя сохранить. В чем суть праведности Матрены В жизни не по лжи.
81733. Предыстория героя как способ его характеристики в произведениях отечественной классики 19 века 31.99 KB
  Не так легко понять этот характер трудно схватить даже внешний облик: не красавец но и не дурной наружности; не слишком толст но и не слишком тонок; нельзя сказать чтобы стар однако же и не так чтобы слишком молод; человек средних лет. Характер его показан в динамике история воспитания помогает Гоголю выявить многообразные условия – общественной среды семьи – под влиянием которых формируется характер человека. исследует характер подлеца его личные качества обстоятельства воспитания и среду.
81734. Герои и проблематика сатиры М.Е.Салтыкова - Щедрина 38.82 KB
  Первым отдельным изданием сказочный цикл вышел в 1886 году 23 сказки М. и те сказки которые не могли появиться в легальной русской печати по цензурным причинам. Сказки стали своего рода малым миром сжатыи изложением всего что создано писателем его наблюдения над идейнополитической жизнью страны психологией социальных групп сатирической энциклопедией творчества Салтыкова. Сказки опираются на традиции фольклора отсюда сказочные сюжеты образы события описания обстановки социальнополитическая направленность бытовых...
81735. Психологизм изображения внутреннего мира личности в лирике А. Ахматовой (на примере 3 – 4 стихотворений) 37.04 KB
  Ахматовой на примере 3 – 4 стихотворений Я научила женщин говорить так пишет А. Уже в ранних сборниках сформировались основные принципы лирики Ахматовой: сдержанность недосказанность внутреннее эмоциональное напряжение и скрытая страстность сжатость и сила афористичность и краткость психологическая достоверность в передаче чувств и взаимоотношений. Акмеистическое внимание к деталям внешнего мира к предметам обихода у Ахматовой связано с отражением внутреннего мира. С годами эти тенденции в стихах Ахматовой только усиливаются в...
81736. Мотив поиска истины в произведениях отечественной литературы 33.66 KB
  является проблема человеческого счастья проблема поисков смысла жизни. В жизни обоих можно выделить несколько этапов на которых меняется их мировоззрение в душе происходит определенный перелом. Он понял что в жизни есть нечто более важное чем слава. Медленно возвращается он к жизни к людям.
81737. Правда Раскольникова и правда Сони в романе Ф. М. Достоевского «Преступление и наказание». Роль евангельских мотивов и образов в романе 33.02 KB
  Все идущие оттуда идеи будь то буржуазный утилитаризм Лужина коммунистическое общежитие Лебезятникова наполеонизм Раскольникова носят разрушительный нигилистический характер. диспуты Раскольникова с Разумихиным и Порфирием сколько опровергает его постулаты на практике. Кроткая и жертвенная Соня живущая по евангельским заповедям подвигает Раскольникова на путь покаяния отказа от теории воссоединения с людьми и жизнью.
81738. Особенности творчества одного из современных отечественных поэтов второй половины хх века 41.92 KB
  Поэт ведет разговор с читателем и слушателем как бы один на один с глазу на глаз с абсолютной индивидуальной доверительностью. Окуджава снискал себе известность как поэт города. Изменения которые происходили в стране и порой далеко не в лучшую сторону не могли не сказаться на характере творчества поэта.
81739. Тема чести в произведениях отечественной классики 19 века 31.73 KB
  Пушкин Капитанская дочка Роман открывается эпиграфом: Береги честь смолоду который несет в себе очень глубокий смысл. Каждый человек смолоду должен хранить честь достоинство и оставаться человеком до конца. Он подвергается смертельной опасности но даже под угрозой смерти не желает предать честь своего сословия не желает предать честь дворянина отказаться от присяги которую он давал императрице. Он легко предает честь офицера встает под знамена бунтовщиков.