3.4. Понятие и работа машины вывода.
Несмотря на все недостатки, наибольшее распространение получила продукционная модель представления знаний. При использовании продукционной модели база знаний состоит из набора правил.
Машина вывода (интерпретатор) – это программа, управляющая перебором правил в базе знаний.
Машина вывода(интерпретатор правил) выполняет две функции:
во-первых, просмотр существующих фактов из рабочей памяти и правил из базы знаний и добавление (по мере возможности) в рабочую память новых фактов и,
во-вторых, определение порядка просмотра и применения правил. Этот механизм управляет процессом консультации, сохраняя для пользователя информацию о полученных заключениях, и запрашивает у него информацию, когда для срабатывания очередного правила в рабочей памяти оказывается недостаточно данных.
В подавляющем большинстве систем, основанных на знаниях, механизм вывода представляет собой небольшую по объему программу и включает два компонента, реализующих вышеприведенные функции.
Действие компонента вывод аосновано на применении правила, называемого modusponens:. «Если известно, что истинно утверждение А и существует правило вида «ЕСЛИ А, ТО В», тогда утверждение В также истинно».
Правила срабатывают, когда находятся факты, удовлетворяющие их левой части: если истинна посылка, то должно быть истинно и заключение. Компонент вывода должен функционировать даже при недостатке информации. Полученное решение может и не быть точным, однако система не должна останавливаться из-за того, что отсутствует какая-либо часть входной информации.
Управляющий компонент определяет порядок применения правил и выполняет четыре функции.
Сопоставление —правила сопоставляются с имеющимися фактами, полученными от пользователя или в результате срабатывания правила..
Выбор — если в конкретной ситуации может быть применено сразу несколько правил, то из них выбирается одно, наиболее подходящее по заданному критерию (разрешение конфликта).
Срабатывание — выполнение части «ТО» выбранного правила.
Действие — рабочая память подвергается изменению путем добавления в нее заключения сработавшего правила. Если в правой части правила содержится указание на какое-либо действие (воздействие), то оно выполняется. Воздействие может понадобиться, например, в системах обеспечения безопасности информации – отключение линии связи, запрет удаления и т.п.
Прямой и обратный выводы.
Обратный вывод - вывод, при котором поиск доказательства начинается с целевого утверждения. При обратном порядке вывода вначале выдвигается некоторая гипотеза (выясняются условия), которая доказывает утверждение. Затем механизм вывода как бы возвращается назад, переходя к фактам, пытаясь найти те, которые подтверждают гипотезу (рис.3.5, правая часть). Если она оказалась правильной, то выбирается следующая гипотеза, детализирующая первую и являющаяся по отношению к ней подцелью. Далее отыскиваются факты, подтверждающие истинность этой (подчиненной) гипотезы и т.д., пока очередная гипотеза не приведет (укажет) к факту (цели).
Вывод такого типа называется управляемым целями, или управляемым консеквентами. Обратный поиск применяется в тех случаях, когда цели известны и их сравнительно немного.
Рис. 3.5. Стратегии вывода
Прямой вывод. В системах с прямым выводом по известным фактам отыскивается утверждение (заключение), которое из этих фактов следует (рис.3.6, левая часть). Если такое заключение удается найти, то оно заносится в рабочую память.
Прямой вывод часто называют выводом, управляемым данными, или выводом, управляемым антецедентами.
Рассмотрим пример. Имеется фрагмент базы знаний из двух правил:
Правило 1 : Если «отдых — летом» и «человек — активный», то «ехать в горы».
Правило 2: Если «любит солнце», то «отдых летом».
Предположим, в систему ввели факты— «человек активный» и «любит солнце».
Обратный вывод — подтвердить выбранную цель (в данном случае - «ехать в горы») при помощи имеющихся правил и данных.
1-й цикл
Шаг 1.1. Утверждение (Цель) — «ехать в горы»: Проверяем правило П1— не хватает данных (факта) «отдых — летом». Поэтому эти данные (факт) («отдых — летом») становятся новым утверждением (целью) и ищется правило, где такое утверждение (цель) есть в левой части.
Шаг 1.2. Утверждение (Цель) «отдых — летом»: Проверяем правило П2. Это правило срабатывает и в системе появляется факт - «любит солнце».
2-й цикл.
Шаг 2.1. Проверяем правилоП1: наличие обоих фактов («отдых — летом» и «человек — активный») подтверждают выбранную цель («ехать в горы»).
Прямой вывод— нужно исходя из фактических данных, получить рекомендацию.
1-й цикл.
Шаг 1.1. Проверяем правило П1: не работает, т.к. не хватает данных «отдых — летом».
Шаг 1.2. Проверяем правило П2: работает, т.к. есть факт «любит солнце». Следовательно, образуется новый факт «отдых — летом».
2-й цикл.
Шаг 2.1. Проверяем правило П1, работает, т.к. присутствуют оба факта - «отдых — летом» и «человек — активный». Следовательно, становится истинным утверждение (цель) «ехать в горы», которая и выступает как совет, который дает ЭС.
Существуют системы, в которых вывод основывается на сочетании упомянутых выше методов — обратного и ограниченного прямого. Такой комбинированный метод получил название циклического.