Модули представления знаний

Любая предметная область характеризуется своим набором понятий и связей между ними, своими законами, связывающими между собой объекты данной предметной области, своими процессами, событиями. И конечно, каждая предметная область имеет свои, специфические методы решения задач. Знания о предметной области и способах решения в ней задач весьма разнообразны. Возможны различные классификации этих знаний. Наиболее часто знания подразделяются на декларативные и процедурные.

Процедурные знания описывают последовательности действий, которые могут использоваться при решении задач. Это, например, программы для ЭВМ, словесные записи алгоритмов, инструкция по сборке некоторого изделия. Декларативные знания — это все знания, не являющиеся процедурными, например статьи в толковых словарях и энциклопедиях, формулировки законов в физике, химии и других науках и т.п. В отличие от процедурных знаний, отвечающих на вопрос: «Как сделать X?», декларативные знания отвечают, скорее, на вопросы: «Что есть X?» или «Какие связи имеются между X и Y?» , «Почему X?» и т.д.

Интеллектуальные системы — это сложные программно-аппаратные комплексы, обязательно включающие в свой состав ЭВМ. Чтобы ввести знания о предметной области в ЭВМ, необходимо представить их в такой форме, которая была бы понятна машине. Иными словами, знания надо написать на языке, понятном ЭВМ, как понятны ей записи на языках программирования.

Для этого существуют специальные языки представления знаний. Их можно разделить на типы по тем формальным моделям представления знаний, которые лежат в их основе. Таких моделей четыре: логическая, сетевая, фреймовая и продукционная.

Логическая модель представления знаний

Логическая модель представляет собой формальную систему — некоторое логическое исчисление. Все знания о предметной области описываются в виде формул этого исчисления или правил вывода. Описание в виде формул дает возможность представить декларативные знания, а правила вывода — процедурные знания. Рассмотрим в качестве примера знание: «Когда температура в печи достигает 120 градусов и прошло менее 30 мин с момента включения печи, давление не может превосходить критическое. Если с момента включения печи прошло более 30 мин, то необходимо открыть вентиль №2». Логическая модель представления этого знания имеет вид

P(p=120) T(t<30)-> (D<Dkp);

Р(р=120) T(t>30) => F(№2).

В этой записи использованы следующие обозначения: Р(р=120) — предикат, становящийся истинным, когда температура достигает 120 градусов,

T(t<30) — предикат, остающийся истинным в течение 30 мин с начала процесса;

T(t>30) — предикат, становящийся истинным по истечении 30 мин с начала процесса;

(D<Dkp) — утверждение о том, что давление ниже критического; F(№2) — команда открыть вентиль №2.

Кроме того, в этих записях использованы типовые логические связки конъюнкции (v), импликации (^) и логического следования (=>).

Первая строчка в записи представляет декларативные знания, а вторая— процедурные.

Языки представлений знаний логического типа широко использовались на ранних стадиях развития интеллектуальных систем, но вскоре были вытеснены (или во всяком случае сильно потеснены) языками других типов. Объясняется это громоздкостью записей, опирающихся на классические логические исчисления. При формировании таких записей легко допустить ошибки, а поиск их очень сложен. Отсутствие наглядности, удобочитаемости (особенно для тех, чья деятельность не связана с точными науками) затрудняло распространение языков такого типа.