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

78122. Холодная война и холодный мир. Истоки, этапы, последствия, противостояния 29 KB
  Установление по завершении Второй мировой войны советского контроля над странами Восточной Европы, в особенности создание просоветского правительства в Польше в противовес польскому эмигрантскому правительству в Лондоне, привело к тому, что правящие круги Великобритании...
78123. Распад СССР и его военно-стратегические последствия. Однополярность современного мира (Глобальная роль США) – потенциальный источник новых конфликтов 36.87 KB
  Сегодня совершенно ясно что мы живём в однополярном мире и США является главным мировым лидером с большим отрывом от других стран контролируя множество сфер деятельности человека по всему миру.
78125. Идеи Платона. Платонова теория государства 113 KB
  B иcтopии миpoвoй кyльтypы Плтoн вeликoe явлeниe. Плтoн oдин из yчитeлeй чeлoвeчecтв. Учeниe излгвшeecя cмим Плтoнoм в eгo книгx в пocлeдcтвии eгo пpиeмникми в кдeмии былo пoлнo зблyждeний. И вce жe Плтoн oдин из yчитeлeй чeлoвeчecтв.
78128. ПЛАНИРОВАНИЕ ИНЖЕНЕРНОГО АНАЛИЗА ПРИ СОЗДАНИИ УСТРОЙСТВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ ЭНЕРГИИ В СИСТЕМЕ «КОЛЕСО-РЕЛЬС» 161.5 KB
  Внедрение асинхронных тяговых электродвигателей и систем управления обеспечивающих регулирование осевого тягового усилия для каждой оси в соответствии с предельными возможностями по условию сцепления также не является исчерпывающим решением проблемы в связи с тем...