Проблема представления и обработки неопределенности знаний и данных

в ЭС чрезвычайно важна, т.к. работа с неопределенными знаниями и данными - неотъемлемая характерная черта ЭС.

Рассматривается метод представления неопределенных знаний в ЭС на основе аппарата нечеткой логики (теории нечетких множеств Л. Заде - L.A.Zadeh) при использовании продукционной модели представления знаний, как одной из наиболее применяемых [6, 9].

В качестве меры достоверности обрабатываемых знаний используются экспертные оценки определенности фактов и применения правил, называемые факторами или коэффициентами уверенности. Факторы уверенности для аргументов - это весовые коэффициенты, отражающие степень важности аргументов в процессе вывода заключений. Итоговые факторы уверенности получаемых решений отражают порядок достоверности результата, а не его точность, что приемлемо во многих задачах. Факторы уверенности определяются на основе понятия нечеткого множества.

Фактор уверенности для некоторого значения данной переменной – это степень принадлежности этого значения к определенному нечеткому множеству. При оценке факторов уверенности используется некоторая относительная шкала, например, от 0 до 100, но в отличие от теории вероятностей сумма факторов уверенности альтернативных значений не обязательно равна 100.

Множество возможных значений некоторой переменной X с факторами уверенности для каждого значения составляет нечеткое множество вида:

{(X1, cf1), (X2, cf2), …, (Xn, cf n)}, где X1, X2,, …, Xn – значения данной переменной Х; cf1, cf2, …, cfn – факторы уверенности, т.е. степени принадлежности каждого их этих значений некоторому заданному множеству.

Факторы уверенности исходных данных задаются пользователем при описании конкретной ситуации, а факторы уверенности применения правил определяются инженерами знаний совместно с экспертами с помощью определенных эвристических формул. Так, при объединении факторов уверенностиаргументов, которые связаны конъюнктивно или дизъюнктивно, используются формулы:

(1). cf (А & В) = min (cfA, cfB) или (3). cf (А & В) = cfA *cfB /100

(2). cf (А Ú В) = mах (cfA, cfB) или (4). cf (А Ú В) = cfA + cfB - cfA *cfB /100

Объединение факторов уверенности аргументов, содержащихся в посылке каждого конкретного правила осуществляется чаще всего (как в ЭС GURU) по формулам вида min/max (1),(2); объединение факторов уверенности левой и правой частей одного правила - поформулам вида "произведение" (3), а факторов уверенности одинаковых результатов нескольких правил - поформулам вида "сумма" (4).

Подробнее см. на примере ЭС GURU [13].

4.4. Фрейм

– это структура данных, предназначенная для представления класса объектов, явлений, процессов или стандартных ситуаций. Фреймы были предложены в качестве аппарата для представления знаний М. Минским в 1975 г.

Общий вид фрейма:

< ИФ, (ИС1, ЗС1, ПП1), …, (ИС i, ЗС i, ПП i),…, (ИСn, ЗСn, ППn) >

слот i

ИФ - имя фрейма, ИСi – имя i- го слота, ЗCi – значение i- го слота,

ППi – имя i –й присоединенной процедуры

Слоты – это незаполненные подструктуры фрейма, заполнение которых приводит к тому, что данный фрейм ставится в соответствие некоторому конкретному объекту, явлению, процессу или ситуации.

Фрейм с незаполненными или частично заполненными слотами описывает класс объектов, явлений, процессов и называется протофреймом. Заполнение слотов данного протофрейма конкретными данными(означивание фрейма) порождает фрейм-экземпляр, описывающий конкретный объект, явление, процесс из того класса, который представлен данным протофреймом.

Значениями слотовмогут быть конкретные данные, описывающиесостав, структуру и свойства составляющих частей данного объекта, а также имена других фреймов (ссылки на другие фреймы). Таким способом создается сеть фреймов, описывающая более сложные объекты. Имя присоединенной процедуры (ПП) означает обращение к определенной процедуре для выполнения каких-либо действий, вычисления каких-либо значений и т.п. Этим достигается соединение декларативного и процедурного представлений знаний. Данная модель освещена в литературе [4, 6-9].

Пример. Описание объекта: фрейм " Электростанция".

< ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

имя фрейма

слот 1 …(Имя эл-станции, Иркутская ГЭС),

имя слота 1 значение слота 1

слот 2 …(Тип эл-станции, гидравлич-кая),

имя слота 2 значение слота 2

слот 3 …(Установленная мощность, 660 мвт),

имя слота 3 значение слота 3

слот 4 …(Осн-е технол-е оборуд-е, " Техн. оборуд-е Ирк-й ГЭС") >

имя слота 4 значение слота 4

Слот 4 содержит ссылку на другой фрейм с именем "Техн. оборуд-е Ирк-й ГЭС".