14.5. Реализация

Теперь мы приступим к реализации нашей оболочки, следуя тем идеям, которые обсуждались в предыдущем разделе. На рис. 14.9 показаны основные объекты, которыми манипулирует оболочка. Цель — это вопрос, подлежащий рассмотрению; Трасса — это цепочка, составленная из "целей-предков" и правил, находящихся между вершиной Цель и вопросом самого верхнего уровня; Ответ — решающее дерево типа И/ИЛИ для вершины Цель.

Рис. 14.9.  Отношение рассмотреть( Цель,  Трасса,  Ответ).

Ответ — это И/ИЛИ решающее дерево для целевого утверждения Цель.

Основными процедурами оболочки будут:

рассмотреть( Цель, Трасса, Ответ)

Эта процедура находит ответ Ответ на вопрос Цель. Процедура

ответпольз( Цель, Трасса, Ответ)

порождает решения для тех вопросов Цель, которые можно задавать пользователю. Она спрашивает пользователя об истинности утверждения Цель, а также отвечает на вопросы "почему". Процедура

выдать( Ответ)

выводит результат и отвечает на вопросы "как". Все эти процедуры приводятся в действие процедурой-драйвером эксперт.

14.5.1. Процедура рассмотреть

Центральной процедурой оболочки является процедура

рассмотреть( Цель, Трасса, Ответ)

которая будет находить ответ Ответ на заданный вопрос Цель, используя принципы, намеченные в общих чертах в разд. 14.4.1: найти Цель среди фактов базы знаний, или применить правило из базы знаний, или спросить пользователя, или же обработать Цель как И/ИЛИ-комбинацию подцелей.

Аргументы имеют следующий смысл и следующую структуру:

Цель

 вопрос, подлежащий рассмотрению, представленный как И/ИЛИ-комбинация простых утверждений, например

 X имеет перья или X летает или

 X откладывает яйца

Трасса

 цепочка, составленная из целей-предков и правил, расположенных между Цель и исходной целью самого верхнего уровня. Представляется как список, состоящий из элементов вида

 Цель  по  Прав

 что означает: Цель рассматривалась с использованием правила Прав. Например, пусть исходной целью будет "питер это тигр", а текущей целью — "питер ест мясо". В соответствии с базой знаний рис. 14.5 имеем трассу

 [( питер это хищник) по прав3,

  ( питер это тигр) по прав5 ]

 Смысл ее можно выразить так:

 Я могу использовать "питер ест мясо" для того, чтобы проверить по прав3, что "питер это хищник".

 Далее, я могу использовать "питер это хищник" для того, чтобы проверить по прав5, что "питер это тигр".

Ответ

 решающее И/ИЛИ-дерево для вопроса Цель. Общая форма представления для объекта Ответ:

 Заключение было Найдено

где Найдено — это обоснование для результата Заключение. Следующие три примера иллюстрируют различные варианты ответов:

(1) ( соед( радиатор, предохр1) это правда) было 

   'найдено как факт'

(2) (питер ест мясо) это ложь было сказано 

(3) (питер это хищник) это правда было 

    ( 'выведено по' прав3 из

   (питер это млекопитающее) это правда было

    ( 'выведено по' прав1 из

   (питер имеет шерсть) это правда было сказано)

   и

   (питер ест мясо) это правда было сказано )

На рис. 14.10 показана прологовская программа для процедуры рассмотреть. В этой программе реализованы принципы разд. 14.4.1 с использованием только что описанных структур данных.

% Процедура

%

% рассмотреть( Цель, Трасса, Ответ)

%

% находит Ответ на вопрос Цель. Трасса - это цепочка

% целей-предков и правил. "рассмотреть" стремится найти

% положительный ответ на вопрос. Ответ "ложь" выдается

% только в том случае, когда рассмотрены все возможности,

% и все они дали результат "ложь".

:- op( 900, xfx, :).

:- op( 800, xfx, было).

:- op( 870, fx, если).

:- op( 880, xfx, то).

:- op( 550, xfy, или).

:- op( 540, xfy, и).

:- op( 300, fx, 'выведено по').

:- op( 600, xfx, из).

:- op( 600, xfx, по).

% В программе предполагается,что op( 700, хfх, это), op( 500, fx, не)

рассмотреть( Цель, Трасса, Цель это правда

 было 'найдено как факт') :-

 факт : Цель.

% Предполагается, что для каждого типа цели

% существует только одно правило

рассмотреть( Цель, Трасса,

 Цель это ПравдаЛожь

 было 'выведено по' Прав из Ответ) :-

 Прав : если Условие то Цель,

  % Правило, относящееся к цели

 рассмотреть( Условие, [Цель по Прав | Трасса], Ответ),

 истинность( Ответ, ПравдаЛожь).

рассмотреть( Цель1 и Цель2, Трасса, Ответ) :- !,

 рассмотреть( Цель1, Трасса, Ответ1),

 продолжить( Ответ1, Цель1 и Цель2, Трасса, Ответ).

рассмотреть( Цель1 или Цель2, Трасса, Ответ) :-

 рассм_да( Цель1, Трасса, Ответ);

  % Положительный ответ на Цель1

 рассм_да( Цель2, Трасса, Ответ).

  % Положительный ответ на Цель2

рассмотреть( Цель1 или Цель2, Трасса,

 Ответ1 и Ответ2) :- !,

 not рассм_да( Цель1, Трасса, _ ),

 not рассм_да( Цель2, Трасса, _ ),

  % Нет положительного ответа

 рассмотреть( Цель1, Трасса, Ответ1),

  % Ответ1 отрицательный

 рассмотреть( Цель2, Трасса, Ответ2).

  % Ответ2 отрицательный

рассмотреть( Цель, Трасса,

 Цель это Ответ было сказано) :-

 ответпольз( Цель, Трасса, Ответ). % Ответ дан пользователем

рассм_да( Цель, Трасса, Ответ) :-

 рассмотреть( Цель, Трасса, Ответ),

 положительный( Ответ).

продолжить( Ответ1, Цель1 и Цель2, Трасса, Ответ) :-

 положительный( Ответ1),

 рассмотреть( Цель2, Трасса, Ответ2),

 ( положительный( Ответ2), Ответ = Ответ1 и Ответ2;

 отрицательный( Ответ2), Ответ = Ответ2).

продолжить( Ответ1, Цель1 и Цель2, _, Ответ1) :-

 отрицательный( Ответ1).

истинность( Вопрос это ПравдаЛожь было Найдено,

 ПравдаЛожь) :- !.

истинность( Ответ1 и Ответ2, ПравдаЛожь) :-

 истинность( Ответ1, правда),

 истинность( Ответ2, правда), !,

 ПравдаЛожь = правда;

 ПравдаЛожь = ложь.

положительный( Ответ) :-

 истинность( Ответ, правда).

отрицательный( Ответ) :-

 истинность( Ответ, ложь).

Рис. 14.10. Основная процедура оболочки экспертной системы.