Продукционные модели

Продукции являются достаточно распространенными средствами представления знаний в системах, основанных на знаниях. Продукции, с одной стороны, близки к логическим моделям, что позволяет организовать с ними более эффективное процедуры вывода, а с другой стороны, более наглядно отражают знания, чем классические логические модели, поскольку в них отсутствуют жесткие ограничения, характерные для логических исчислений.

В общем виде под продукцией понимается выражение вида

(i); Q; P; A Þ B; N.

Здесь i — имя продукции, с помощью которого данная продукция выделяется из всего множества продукций.

Элемент Q характеризует сферу применения продукции. Такие сферы легко выделяются в когнитивных структурах человека. Наши знания как бы «разложены по полочкам», и такое разделение помогает экономить время на поиск нужных знаний. Такое же разделение на сферы в базе знаний целесообразно и при использовании для их представления продукционных моделей.

Основным элементом продукции является ее ядро: A Þ B. Интерпретация ядра продукции может быть различной и зависит от того, что стоит слева и справа от знака секвенции (Þ). Обычное прочтение ядра продукции выглядит так: ЕСЛИ А, ТО В, более сложные конструкции ядра допускают в правой части альтернативный выбор, например, ЕСЛИ А, ТО В₁, ИНАЧЕ В₂. секвенция может истолковываться в обычном логическом смысле как знак логического следования В из истинного. Возможны и другие интерпритации ядра продукции: А описывает некоторое условие, необходимое для того, чтобы можно было совершить действие В.

Элемент Р есть условие применяемости правил продукции. Обычно Р представляет собой логическое выражение (как правило, предикат). Когда Р принимает значение «истина», ядро продукции активизируется. Если Р «ложно», то ядро не может быть использовано.

Элемент N описывает постусловия продукции. Они актуализируются только в том случае, если ядро продукции реализовалось. Постусловия продукции описывают действия и процедуры, которые необходимо выполнить после реализации В.

Если в памяти системы хранится некоторый набор продукций, то они образуют систему продукций. В ней должны быть заданы специальные процедуры управления продукциями, с помощью которых происходит актуализация продукции и выбор для выполнения той или иной продукции из числа актуализированных.

В ряде систем используется комбинация сетевых и продукционных моделей представления знаний. В таких моделях декларативные знания описываются в сетевом компоненте модели, а процедурные знания — в продукционном. В таком случае говорят о работе продукционной системы над семантической сетью.

Термин «продукция» принадлежит американскому логику Э. Посту и предложен им в 1943 году. В понимании Поста в качестве продукции выступала только та ее часть, которую теперь называют ядром.

Иногда ядро называют правилом. Вообще можно сказать, что правило есть частный случай продукции. В настоящее время системы продукций (правил) широко распространены в экспертных системах.

Популярность продукционных моделей определяется несколькими факторами.

1. Подавляющая часть человеческих знаний может быть записана в виде продукций (правил).

2. Системы продукций являются модульными. За небольшим исключением удаление или добавление продукций (правил) не приводит к изменениям в остальных продукциях (правилах).

3. Наличие в продукциях указателей на сферу применения продукции позволяет эффективно организовать память, сократив время поиска в ней необходимой информации.

4. При объединении систем продукций и сетевых представлений получаются средства, обладающие большой вычислительной мощностью.

В то же время продукционные модели имеют два основных недостатка:

1. При большом числе продукций усложняется проверка непротиворечивости системы продукций. Это заставляет при добавлении новых продукций тратить много времени на проверку непротиворечивости новой системы.

2. Из-за присущей системе недетерминированности возникают принципиальные трудности при проверке корректности работы системы.

9 ЛЕКЦИЯ 2 ЧАСА