45345

Архитектура системы работы со знаниями

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Различие между уровнями заключается в языке применяемом для представления знаний. Для работы со знаниями на любом из этих уровней используются следующие базовые компоненты: база знаний; редактор базы знаний; база данных со своей СУБД; решатель; подсистема настройки и управления; подсистема объяснения; диалоговая подсистема. В некоторых источниках совокупность средств обеспечивающих работу со знаниями называют системой управления базой знаний СУБЗ по аналогии с СУБД.

Русский

2013-11-16

48 KB

6 чел.

30 Архитектура системы работы со знаниями

Различают следующие уровни представления и пополнения знаний:

  1.  Внешний (пользовательский) уровень использует предметный язык (вербальный, графический), привычный предметнику. На этом уровне формулируются функции системы.
  2.  Концептуальный уровень (в понятиях предметной области) определяет общую структуру знания предметной области. Концептуальные и формальные модели строит системный аналитик.
  3.  Внутренний уровень представляет собой конкретную программную реализацию системы, выполняемую программистом.
  4.  Аппаратно-программный уровень характеризует компьютерную среду, используемую в качестве носителя знания.

Различие между уровнями заключается в языке, применяемом для представления знаний. Для работы со знаниями на любом из этих уровней используются следующие базовые компоненты:

  •  база знаний;
  •  редактор базы знаний;
  •  база данных со своей СУБД;
  •  решатель;
  •  подсистема настройки и управления;
  •  подсистема объяснения;
  •  диалоговая подсистема.

В некоторых источниках совокупность средств, обеспечивающих работу со знаниями, называют системой управления базой знаний (СУБЗ) по аналогии с СУБД. Сложность перечисленных компонентов, их роль и участие в составе системы на различных стадиях работы с базами знаний зависит от назначения системы, использующей эту базу знаний.

 

Рисунок 9.1 – Архитектура системы работы со знаниями

В целом процесс функционирования экспертной системы можно представить следующим образом:

  •  пользователь, желающий получить информацию, через пользовательский интерфейс посылает запрос к системе;
  •  решатель, используя базу знаний, формирует и выдаёт пользователю информацию, объясняя ход своих рассуждений при помощи системы объяснения.

Рассмотрим подробней архитектуру, представленную на рис. 9.1.

Инструментальные системы. На рисунке редактор и диалоговая подсистема разработчика выделены пунктиром, поскольку непосредственно для работы базы знаний они не требуются. Редактор играет роль инструментальной системы и используется разработчиком (экспертом) для создания, редактирования, обновления, пополнения, контроля компиляции базы знаний.

Инструментальные системы, используемые для создания и накопления знаний, делятся на специализированные и универсальные. Специализированные системы (оболочки – shell) ориентированы на определенные модели знаний. Например, инструментальные системы Prolog, Leonardo, Simer-Mir предназначены для создания экспертных систем на основе соответственно продукционной, продукционно-фреймовой и сетевой моделей.

Универсальная инструментальная система инвариантна к модели знания. Системы этого типа различаются технологиями проектирования программных систем вообще и систем, основанных на знаниях, в частности.

Решатель. Характеристика решателя зависит от типа базы знаний. При этом каждый решатель использует три источника информации: базу знаний, рабочую память и память состояния решателя. Типовой цикл работы решателя состоит из четырех шагов:

  •  выборка информации;
  •  анализ информации;
  •  разрешение конфликтов;
  •  выполнение.

1. На этапе выборки информации осуществляется определение подмножества элементов рабочей памяти и модулей базы знаний, которые могут быть использованы в текущем цикле. Иногда один этап выборки используется сразу для некоторой последовательности циклов.

Выборки делятся на синтаксические и семантические. Выборка 1-го типа выполняет грубый отбор информации. Семантическая выборка выполняется на основе метазнаний о базе знаний, вводимых пользователем.

2. Анализ определяет информацию, релевантную поставленной задаче.

3. На этапе разрешения конфликтов решатель осуществляет выбор варианта из конфликтного набора (например, выбирает то правило, которое будет выполняться в текущем цикле). На этом этапе решатель оценивает выбранные модули с точки зрения их полезности для достижения текущей цели. Поэтому данный этап часто называют планированием.

4. На этапе выполнения осуществляется вывод промежуточного или конечного знания. В ходе этого этапа выполняются операции ввода/вывода, а также модифицируется рабочая память, память состояния решателя, реже — сама база знаний.

Подсистема настройки и управления. Эта подсистема служит для настройки базы знаний и решателя на оптимизацию решения поставленной задачи. Особенности подсистемы также определяются типом базы знаний. Настройка решателя заключается в выборе режима его функционирования.

Подсистема диалога. Подсистема диалога (компонент взаимодействия) играет важную роль в общении человека с системой. Вне зависимости от цели диалога она выполняет две основные функции:

  •  организует диалог система – пользователь (разработчик);
  •  осуществляет обработку каждого введенного сообщения.

Организация диалога – это процесс непротиворечивого взаимодействия участников, в котором они преследуют свои цели с помощью обмена сообщениями на установленном языке общения. Непротиворечивое взаимодействие возможно при условии согласования целей участников.

Инициатором диалога может выступать как пользователь, так и система. Пользователь инициирует действие командой или запросом на естественном языке. Система инициирует действие предложением меню или анкеты.

Для того чтобы взаимодействие между системой и пользователем было успешным, необходимо соблюдать постулаты общения (постулаты Грайса):

  •  адекватность количества информации цели (высказывание не должно содержать больше информации, чем требуется);
  •  приемлемость качества информации (необходимо вводить только известную и проверенную информацию);
  •  релевантность теме (необходимо вводить информацию только касающуюся данной темы);
  •  ясность выражения (однозначность, упорядоченность и краткость информации).

Обработка сообщения основана на обработке естественного языка.

От того, как построена компонента взаимодействия, во многом зависит дружественность системы по отношению к пользователю.

Подсистема объяснения. Она необходима по двум причинам:

  •  сложность системы не позволяет пользователю охватить все нюансы ее функционирования;
  •  поскольку в слабоформализованной области нет твердой гарантии достоверности результата, пользователь должен сам иметь возможность убедиться в достоверности и логичности получаемых решений.

Компонент объяснения, как и компонент взаимодействия, должен ориентироваться на разные категории пользователей.


БД

З

СУБД

Редактор

Решатель

Объяснение

Настройка и управление

Отображе-ние

Диалог

Пользователь

Разработчик

Диалог


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

17514. Складання комплексного документа в текстовому редакторі Word. 57.5 KB
  ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 1 Складання комплексного документа в текстовому редакторі Word Мета роботи: навчитися складати комплексний документ в текстовому редакторі Word: набирати та редагувати текст створювати та змінювати таблиці використовувати таблиці для обчислення да
17515. Розв’язок квадратного рівняння 19.5 KB
  Лабраторна робота №2 Тема:Розв’язок квадратного рівняння. Мета: Навчитись визначати корені рівняння. Хід роботи Введення даних Обчислення дискримінанта. Обчислення та виведення коренів х1 х2. Задача № 1 10 REM PROGRAMM Babachok 20 INPUT a=; a 30 INPUT b=; b 40 INPUT ...
17516. Ознайомлення з мовою Basic 21 KB
  Лабраторна робота №1 Тема:ознайомлення з мовою Basic Мета:Ознайомитися з мовою Basic Хід роботи Мова Basic це мова високого рівня для починаючих програмістів розроблена в США в 1964 р. Алфавіт мови: Латинські літери. Літери кирилиці. Цифри від 0 до 9. Символи
17517. Масиви з використанням команди DIM 22 KB
  Лабраторна робота №4 Тема: Масиви Мета: Ознайомитись з командою DIM Хід роботи Масиви впорядкований набір певних даних. Ці дані зберігаються в послідовно розташованих комірках ОП. Назву масиву дає користувач. Масив ряд елементів. Когжен з яких має певні індикси. ...
17518. Аналіз обчислювальної похибки при виконанні базових операцій алгоритмів цифрової обробки сигналів. Обчислення математичних функцій 325 KB
  Лабораторна робота №1 На тему: Аналіз обчислювальної похибки при виконанні базових операцій алгоритмів цифрової обробки сигналів. Обчислення математичних функцій Мета роботи Дослідити шляхи виникнення обчислювальної похибки та її вплив на точність обчислен
17519. Діагностика роботи цифрових фільтрів. Шляхом аналізу їх амплітудно-частотної характеристики 222 KB
  Лабораторна робота №3 На тему: Діагностика роботи цифрових фільтрів. Шляхом аналізу їх амплітудночастотної характеристики Мета роботи Дослідити і проаналізувати параметри амплітудночастотної характеристики та вплив віконної обробки при спектральному аналі
17520. Фільтрація сигналів і зображень 256.5 KB
  Лабораторна робота №4 На тему: Фільтрація сигналів і зображень Мета роботи Ознайомитися з методами та засобами фільтрації сигналів та зображень. Проілюструвати процес фільтрації зображення в просторовій області. Теоретичні відомості Цифрова фільтрація д
17521. Розрахунок і побудова цифрових СІХ фільтрів з частотною вибіркою. Фільтрація складених сигналів 338 KB
  Лабораторна робота №5 На тему: Розрахунок і побудова цифрових СІХ фільтрів з частотною вибіркою. Фільтрація складених сигналів Мета роботи Ознайомитись з різними типами цифрових фільтрів навчитись розраховувати різні типи фільтрів і застосовувати їх на практи...
17522. Модуляція та демодуляція сигналів. Амплітудна модуляція складених сигналів 149 KB
  Лабораторна робота №6 На тему: Модуляція та демодуляція сигналів. Амплітудна модуляція складених сигналів Мета роботи Розглянути принципи модуляції сигналів. Проаналізувати особливості різних типів модуляції. Ознайомитись з алгоритмом отримання амплітудної ...