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

7 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

82534. Особенности памяти у детей с нарушениями слуха 36 KB
  Образный материал глухие школьники непосредственно запоминают более успешнее чем слышащие так как у них зрительный опыт богаче. Но в то же время можно встретить в литературе данные что в дошкольном возрасте глухие хуже запоминают места расположения предметов в младшем школьном возрасте путают места расположения предметов сходных по изображению или реальному функциональному назначению. Глухие школьники младших классов применяют вспомогательные средства для запоминания. При запоминании ряда сходных предметов глухие плохо умеют...
82535. Особенности памяти у детей с нарушениями опорно-двигательного аппарата 33 KB
  При обследовании и лечении детей с ДЦП в возрасте от года до 15 лет выявлено что недостаточность ВПФ по типу психического недоразвития и ЗПР отмечена в среднем в 407 случаев. Анализ особенностей памяти у детей с диплегической формой ДЦП показал что ребята лучше запоминали смысловые структуры чем изолированные цифры и слова. При гиперкинетической форме ДЦП у детей выявлены трудности запоминания в слухоречевой модальности.
82536. Особенности памяти у детей с нарушениями интеллекта 28.5 KB
  Замский умственно отсталые дети усваивают новое очень медленно быстро забывают воспринятое не умеют вовремя воспользоваться приобретёнными знаниями и умениями на практике. Ослабление активного внутреннего торможения обусловливающее недостаточную концентрированность очагов возбуждения делает воспроизведение учебного материала многими умственно отсталыми детьми крайне неточным. Чаще всего физиологической основой забывчивости умственно отсталых детей является не угасание условных связей как при обычном забывании а временное внешнее...
82537. Особенности памяти у детей с нарушениями речи 40 KB
  Наиболее специфична следовательно значима для развития речи слуховая память. Без моторной памяти невозможно освоение экспрессивной речи устной и письменной. Зрительная память необходима для освоения письменной речи а также для связи между первой и второй сигнальной системами.
82538. Мышление, его виды и мыслительные операции 35 KB
  В зависимости от характера деятельности и ее конечных целей доминирует тот или иной вид мышления. Однако по степени своей сложности по требованиям которые они предъявляют к интеллектуальным и другим способностям человека все виды мышления не уступают друг другу. Виды мышления: Нагляднодейственное мышление представляет собой совокупность способов и процесс решения практических задач в условиях зрительного наблюдения за ситуацией и выполнения действий с представленными в ней предметами. Необходимые для мышления образы представлены в...
82539. Особенности мышления у детей с нарушениями речи 30 KB
  Одним из самых трудных является вопрос о первичности речи и мышления об оценке структуры мышления у лиц с речевыми расстройствами. Практика и экспериментальные исследования показывают что мышление страдает в наибольшей степени при системных нарушениях речи алалии препятствующей его развитию и афазии затрудняющей его проявление. Важное практическое значение имеют достаточно часто встречающиеся особенно в последнее время сочетания расстройств речи и мышления.
82540. Особенности мышления у детей с ДЦП 32.5 KB
  Зачастую нагляднообразное и словеснологическое мышление начинает развиваться практически без фундамента нагляднодейственного мышления. Недостаточность нагляднодейственного мышления приводит к недостаточности в формировании других более сложных форм мыслительной деятельности. Нагляднообразное мышление обычно формируется на основе нагляднодейственного мышления и чувственного опыта ощущения и восприятие.
82541. Особенности мышления у детей с нарушениями интеллекта 29 KB
  Современные исследования показали что у умственно отсталых имеются довольно грубые нарушения в условно рефлекторной деятельности нарушения взаимодействия процессов возбуждения и торможения а также нарушения взаимодействия сигнальных систем. Для умственно отсталых характерно недоразвитие познавательных интересов которое выражается в том что они меньше чем их нормальные сверстники испытывают потребность в познании. Все эти операции у умственно отсталых недостаточно сформированы и имеют своеобразные черты.