Базы знаний на ЭВМ
Экспертные системы и базы знаний на ЭВМ - одно из перспективных направлений в области искусственного интеллекта. Такие экспертные системы в ближайшем будущем станут интеллектуальными ассистентами людей во многих областях профессиональной деятельности.
Базы знаний - это совокупность фактов и правил вывода, хранящихся в памяти ЭВМ. Содержание любой базы знаний составляют конкретные и обобщенные факты и сведения об определенной предметной области или сфере деятельности. Примеры предметных областей - семья, школа, вуз, магазин, рынок, ферма, фирма, завод, офис, банк и т.п.
Конкретные сведения в базах знаний представляются фактами, которые записываются в виде предикатов с конкретными значениями. Примеры записи фактов в форме предикатов:
мама (Люба, Оля); - Люба - мама Оли
оценка (Вова, физика, 5); - Вова имеет 5 по физике
Обобщенные сведения в базах знаний записываются в форме правил вывода, выражающих определения понятий. Примеры обобщенных сведений:
бабушка (х, z) ¬
мама (х, у), мама (у, z) - бабушка - это мама мамы
двоечник (х) ¬ оценка (х, _ ,2) - двоечник - тот,
у кого есть двойки
Используя совокупность конкретных и обобщенных фактов и правил, компьютеры могут давать ответы на широкий круг осмысленных вопросов. Для этого соответствующая база знаний с соответствующей системой понятий должна храниться в памяти ЭВМ.
Базы знаний могут содержать правила вывода следующих видов:
- правила определения понятий;
- правила принятия решений;
- способы решения задач;
- правила поведения и т. п.
При определении новых понятий необходимо различать их объем и содержание. Объем понятия - это совокупность вещей или явлений, отвечающих данному понятию. Объем понятий соотносит словам и терминам соответствующие объекты предметной области.
Содержание понятия - это совокупность логических признаков, выделяющих объекты, отвечающие данному понятию, среди других объектов.
С логической точки зрения определение понятия представляет описание совокупности признаков, характеризующих его содержание.
Приведем примеры определения понятий.
1. Понятие «мама». Объем понятия - совокупность всех мам. Содержание понятия - женщина, имеющая детей. Формализация понятия на Прологе может выражаться конкретными фактами. Примеры:
мама (Люба, Оля); - Люба - мама Оли
мама (Зина, Люба); - Зина - мама Любы
2. Понятие - «бабушка». Объем понятия - совокупность всех бабушек. Содержание понятия - «бабушка - это мама мамы или папы». Формализация этого понятия на Прологе:
бабушка (х, z) ¬ мама (х, у), мама (у, z); - бабушка - это мама мамы
бабушка (х, z) ¬ мама (х, у), папа
(у, z); - бабушка - это мама папы
3. Понятие «музыкант». Объем понятия - совокупность людей, занимающихся музыкой. Содержание понятия - «музыкант - человек, который любит музыку и занимается музыкой». Это понятие на языке Пролог можно записать в виде правила:
музыкант (х) ¬ любит (х, музыка), занятие (х, музыка).
4. Понятие «студент». Объем и содержание понятия - учащиеся в вузах, университетах и колледжах. Определение этого понятия на Прологе можно записать в виде набора правил:
студент (х) ¬ занятие (х, учеба), место (х, университет);
студент (х) ¬ занятие (х, учеба), место (х, институт);
студент (х) ¬ занятие (х, учеба), место (х, колледж);
Для создания сложных баз знаний может понадобиться целая система понятий, характеризующих объекты в заданной предметной области. Эта система определений базируется на наборе признаков, где каждый признак является характеристикой некоторого объекта.
Примеры признаков объектов и соответствующих значений:
цвет - красный, белый, зеленый, черный и т.д.;
вес - определяется в килограммах;
возраст - определяется в годах: 1, 2, 3, ...
Примеры записи признаков на Прологе:
возраст (Иванов, 18);
вес (Иванов, 85);
цвет (Иванов, глаза, синий);
цвет (Иванов, волосы, белый);
Основные возможности баз знаний:
- поиск ответов на сложные вопросы;
- логическая обработка данных;
- моделирование процедур принятия решений;
- обновление и ввод дополнительных данных;
- вывод информации в естественно-языковой форме;
- создание новых баз знаний.
В о п р о с ы
1. Что такое базы знаний?
2. Как записываются факты на языке Пролог?
3. Как записываются вопросы на языке Пролог?
4. Как записываются правила на языке Пролог?
5. Что такое содержание понятий?
6. Каковы основные возможности баз знаний?
З а д а ч и
1. Составьте базу знаний о книгах в библиотеке. Включите следующие сведения: название книги, жанр книги, автор, главный герой, страна.
2. Составьте базу данных о собаках и кошках у ваших знакомых. В базу включите сведения об их породе, возрасте, кличках.
3. Составьте базу знаний о соревнованиях. База должна содержать две группы фактов.
Первая группа фактов - сведения о командах: названия команды, города, тренер.
Вторая группа фактов - сведения о матчах: даты, команды и счет.
