Общие сведения. Лекция 5.3 Продукционная модель. Лекция 5.3 Продукционная модель

Лекция 5.3 Продукционная модель

Основные достоинства продукционных систем связаны с простотой представления знаний и организации логического вывода.

Плюсы и минусы модели

Свойства ПС

1. Модульность - отдельные ПП могут быть добавлены, удалены или изменены в БЗ независимо от других. Кроме того, модульный принцип разработки (сборки) продукционных СОЗ позволяет автоматизировать ее проектирование.

2. Каждое ПП - самостоятельный элемент знаний (локальный источник знаний); отдельные ПП связаны между собой только через поток данных, которые они обрабатывают.

3. Простота интерпретации - «прозрачная» структура ПП облегчает их смысловую интерпретацию.

4. Естественность - знания в виде «что делать и когда» являются естественными с точки зрения здравого смысла.

Недостатки продукционных систем являются:

1. Когда число правил становится большим и возникают непредсказуемые побочные эффекты от изменения старого и добавления нового правила.
2. Кроме того, затруднительна оценка целостного образа знаний, содержащихся в системе.
3. Низкая эффективность обработки знаний.

Для компенсации указанных недостатков вводятся наряду с продукциями и другие представления, вводящие структуру на множестве правил. Это может быть иерархия продукций, фреймовые представления и т.п.

При разработке небольших систем, состоящих из нескольких десятков правил, проявляются в основном положительные стороны систем продукций, однако при увеличении объема знаний более заметными становятся слабые стороны.

Психологические исследования процессов принятия решений человеком показали, что, рассуждая и принимая решения человек, использует правила, аналогичные продукциям.

Продукционная модель, основанная на правилах, позволяет представить знания в виде предложений типа «если (условие), то (действие)». Под «условием» (антецедентом) понимается некоторое предложение - образец, по которому осуществляется поиск в базе знаний. Под «действием» (консеквентом) понимаются действия, выполняемые при успешном исходе поиска.

При этом действия могут быть:

· промежуточными,

· выступающими далее как условия,

· и целевыми, завершающими работу системы.

Из антецедентов и консеквентов формируются пары атрибут – значение, которые хранятся в рабочей памяти продукционной системы.

В общем случае пример правила можно представить, как:

i: S; L; A -> B;Q

где I – индивидуальный номер продукции.

S – описание класса ситуации, в котором данная структура может использоваться.

L – условие, при котором продукция активизируется (высказывание, истинность которого проверяется).

А->B – ядро продукции,

Q – постусловия, описывает операции и действия (процедуры), которые необходимо выполнить после выполнения B (например, внести изменения в данные либо в саму продукцию).

Пример правила: если «двигатель не заводится» и «стартер двигателя не работает», то «неполадки в системе электропитания стартера»

В этом правиле пары атрибут- значение будут:

двигатель – не заводится;

стартер двигателя – не работает.

Истинность пары атрибут-значение устанавливается в процессе решения конкретной задачи к некоторому текущему моменту времени.

В процессе решения задачи содержимое рабочей памяти изменяется. Это происходит по мере срабатывания правил. Правило срабатывает, если при сопоставлении фактов, содержащихся в рабочей памяти, с антецедентом анализируемого правила имеет место совпадение, при этом заключение сработанного правила заносится в рабочую память. В процессе логического вывода объем фактов в рабочей памяти, как правило, увеличивается. Объем фактов в рабочей памяти может уменьшиться в том случае, если действие какого-нибудь правила состоит в удалении фактов из рабочей памяти. В процессе логического вывода каждое правило из базы правил может сработать только один раз. При описании реальных знаний конкретной предметной области может оказаться недостаточным представление фактов с помощью пар атрибут-значение. Более широкие возможности имеет способ описания с помощью триплетов объект-атрибут-значение. В этом случае отдельная сущность предметной области рассматривается как объект, а данные, хранящиеся в рабочей памяти, показывают значения, которые принимают атрибуты этого объекта.

Примеры триплетов:

собака - кличка - Граф;

собака - порода - ризеншнауцер;