Существо логического вывода в ДИЭКС

 

Как только системой получен запрос (безусловно или по указанию пользователя), система приступает к поиску вопросов, которые необходимо задать, чтобы обслужить данный запрос. Этот поиск происходит по направ­лению связей сверху - вниз и является обратным (от цели к фактам). При­чем первыми просматриваются те ветви сети, которые обладают знаниями метауровня (метацели), определяющими конфигурацию сети для данного запроса.

После того как вопрос задан пользователю и на него получен ответ, система начинает обход участка сети, связанного с данным запросом, в об­ратном направлении (от фактов к цели). Таким образом, происходит прямой вывод. При этом система пересчитывает значения, приписываемые узлам сети (вычисляет арифметические выражения и вероятности, приписываемые всем обходимым узлам).

По результатам вычислений, связанных с метацелями, некоторые участ­ки сети могут быть отсечены и не участвовать в дальнейшем выводе.

Следовательно, логический вывод в системе ДИЭКС осуществляется пу­тем совместного использования стратегии прямого и обратного выводов на динамической сети продукционных правил. Причем динамическая конфигурация сети целиком определяется фактами, введенными пользователем во время ди­алога.

В результате выполнения запроса узлу, соответствующему запросу, бу­дет приписана некоторая вероятность, соответствующая достоверности гипо­тетического высказывания данной модели, связанного с данным узлом, что и является основной целью логического вывода системы ДИЭКС.

 

Примеры посылочных гипотез вероятностного типа

 

Пример поломки яхт:

 

ЦЕЛЬ ПОЛОМКА ЯХТ

 

БАЙЕС КОРПУС WPF 50 WAF 0.015 P = 0.65

МАЧТА WPF 50 WAF 0.015 P = 0.15

АПРИОРНО 0.18

 

Для проведения байесовских расчетов априорная вероятность Р(Н) пе­реводится в шансы O(Н) по формуле: O(H) = P(H)/(1.0 – P(H)) => O(H) = 0.18/(1-0.18)=0.22

Шансы гипотезы ПОЛОМКА ЯХТ рассчитываются по формуле:

О`(H) = O(H)·K1·K2.

Коэффициенты К1 и К2 рассчитываются по следующим формулам:

Для Р1 > 0.5 коэффициент К1 вычисляется по формуле:

K1 = 1 + (WPF-1)·2·(P1-0.5);

Для Р2 < 0.5 коэффициент К1 вычисляется по формуле:

K2 = 1 - (1-WAF)·2·(0.5-P2).

 

Вычислим коэффициенты для заданной гипотезы:

К1 = 1 + (50 - 1) · 2 · (0.65- 0.5) = 15.7,

К2 = 1 – (1 – 0.015) · 2 · (0.5 – 0.15) = 0.31.

 

Вычислим шансы заданной гипотезы:

О`(H)=0.22·15.7·0.31 =1.07,

P`(H)=O`(H)/(1+O`(H))= 0.52

 

Шанс поломки яхты увеличился.

Организация знаний в базе знаний

 

Знания организованы в виде фреймов и хранятся на внешних носителях в файлах с расширениями типа:

- DEF (имя, тип, и подтип гипотезы; априорная вероятность байесовских гипотез; список блокирующих гипотез для редактируемой гипотезы; список гипотез, являющихся посылками для редактируемой гипотезы)

- TXT (Информация в файле с расширением типа предназначена для организации диалога с пользователем)

 

Последовательность опций для основного меню при редактировании гипотез

 

Основное меню, посредством которого осуществляется управление ходом создания или редактирования гипотез, располагается в рабочем окне «Редактирование гипотезы». В этом окне в определенной последовательности расположены следующие опции: загрузить, запомнить, удалить имя, тип, подтип, заключения, метацели, посылки, характеристика, пояснить.

 

Компилятор базы знаний

 

Компилятор базы знаний в качестве входных данных использует файлы типа.DEF и.TXT, созданные редактором БЗ. В процессе компиляции создаются листинг модели, а также два файла, предназначенные для использования системой консультации и редактором базы факторов.

Компилятор производит проверку на полноту и правильность сформированных гипотез, выявляет несвязанные гипотезы, а также осуществляет проверку на зацикливание посылок и метателей. В случае обнаружения ошибок создается файл листинга и выдается соответствующее сообщение.

Если ошибок в БЗ в процессе компиляции не обнаружено, то создаются выходные файлы типа.DBA и.SCR.

Листинг – это исходный текст БЗ, представленный на языке консультаций в удобном и наглядном для пользователя виде. Файл листинга создается в процессе компиляции в любом случае, независимо от наличия выявленных ошибок в БЗ.

 

 

Организация знаний в базе фактов и работа редактора базы фактов

 

Редактор базы фактов (БФ) предназначен для создания, обновления и редактирования баз фактов сформированных для некоторых баз знаний системы ДИЭКС. В данном редакторе используется принцип виртуального экрана. Внесение новых или редактирование уже существующих фактов, характеризующих определенный объект БЗ, осуществляется путем автоматизированного занесения этих фактов в БФ с помощью специального шаблона, соответствующего конкретной БЗ.

Знания в БФ организованы в виде фреймов и хранятся на дискете в файлах типа.FCT.

В структуре фрейма определена следующая информация: имя объекта, для которого определен некоторый набор фактов; дата последней модификации фактов данного объекта; набор фактов, характеризующий данный объект.

Редактор БФ входит непосредственно в состав инструментальной систе­мы ДИЭКС как отдельная программная компонента, вызов которой осущест­вляется как вызов обычной исполнимой программы пользователя типа.ЕХЕ. На экране возникает заставка, содержимое которой определяет дальнейшие действия пользователя. Прежде чем приступить к непосредственному редак­тированию БФ, необходимо выбрать БЗ, которой соответствует данная БФ. Для этого необходимо указать накопитель, каталог и имя файла (тип.SCR).

После загрузки файла типа.SCR на экране возникает три окна. В центральном окне развертывается пустой шаблон, соответствующий выбранной БЗ. Этот шаблон представляет перечень вопросов, ответы на которые определяют набор фактов, характеризующих некоторый объект. Загрузка БЗ осуществляется посредством клавиши Ф2. На экране появляется служебное окно для ввода накопителя и каталога, а затем предлагается указать имя редактируемой БФ (файл типа. FTC). После выбора БФ шаблон на экране заполняется. По клавише Ф3 осуществляется запись сформированной или отредактированной БФ. По клавише Ф4 осуществляется очистка текущего активного поля шаблона. Клавиша Ф5 позволяет корректировать имя объекта. Клавиша Ф7 реализует функцию удаления отдельных объектов и соответствующих им наборов фактов из БФ. Выбор удаляемых объектов осуществляется клавишей ВВОД, а сама процедура удаления запускается клавишей Ф10.

 

Режим консультаций

 

Режим консультации имеет два уровня: уровень вопросов и ответов, управляющий уровень.

Уровень вопросов и ответов. Система создает два окна. В верхнем ок­не отображаются характеристика цели консультации и индикатор достовер­ности цели, имя объекта, если он был выбран.

Индикатор достоверности показывает степень истинности исследуемой целевой гипотезы. При вводе ответов и удалении ответов система пересчи­тывает достоверность гипотез, в том числе и достоверность целевой гипо­тезы.

В нижнем окне выводится текст вопросов к пользователю и в зависи­мости от типа вопроса предлагается форма ответа на него. Различают че­тыре типа ответов на вопросы ЧЕТКИЙ, НЕЧЕТКИЙ, ЧИСЛОВОЙ и ВЫБОР.

При нечетком ответе на вопрос пользователь сканирует по опциям меню и выбирает подходящую градацию уверенности в ответе на вопрос (да -100%, не знаю - 50%, нет - 0%) и нажимает клавишу <ВВОД>.

После введенного ответа система производит необходимые расчеты и изменяет в соответствии с правилами базы знаний динамические значения вероятностей гипотез, которые зависят от данного вопроса. Индикатор отображает изменение достоверности исследуемой гипотезы, а система зада­ет следующий вопрос и т.д.

Если пользователь затрудняется ответить на предлагаемый вопрос, то система уточняет формулировку. При необходимости пользователь может получить объяснение, почему задан вопрос, просмотреть значения интересу­ющих его гипотез или вернуться в сеансе консультации на несколько шагов назад (изменить ответы на ранее заданные вопросы). С этой целью система переводит работу пользователя на управляющий уровень, предлагая альтер­нативное меню действий.

Управляющий уровень. Альтернативное меню действий пользователя на управляющем уровне имеет следующие опции: объяснение, вопросы, цели, гипотезы, новая тема, выход.

Опция «ОБЪЯСНЕНИЕ». При выборе опции система выводит трассу логи­ческого вывода в древовидной форме, где каждой вершине дерева соответ­ствует гипотеза.

Опция «ВОПРОСЫ» выводит на экран меню из опций: просмотр, шаг назад, удалить ответ.

Опция «ЦЕЛИ». При выборе данной опции система выводит краткие имена гипотез-целей в виде длинного меню. Пользователь отмечает интересующие цели и получает на экране их состояние.

Опция «ГИПОТЕЗЫ». Действие данной опции аналогично действию предыду­щей за исключением того, что можно просмотреть состояние всех гипотез базы знаний.

Опция «НОВАЯ ТЕМА». Действие ее приводит к появлению меню выбора темы консультации, данная опция позволяет пользователю изменить тему консультации, не закончив текущий сеанс консультации.

Опция «ВЫХОД». Данная опция позволяет пользователю в любой момент выйти из системы консультации.

 

3. Порядок выполнения работы

1. Указать 3 компоненты системы ДИЭКС.

2. Описать модель представления знаний в ДИЭКС.

3. Описать существо логического вывода в ДИЭКС.

4. Привести примеры посылочных гипотез вероятностного типа.

5. Описать организацию знаний в базе знания.

6. Записать последовательность опций для основного меню при редактировании гипотез.

7. Описать компилятор базы знаний.

8. Описать организацию знаний в базе фактов и работу редактора базы фактов.

9. Пояснить режим консультаций.

 

Литература

1. Статические и динамические экспертные системы. Учеб.пособие/Э.В.Попов, И.Б.Фоминых, Е.Б.Кисель, М.Д.Шапот. М.:Финансы и статистика, 1996 – 320с.:ил.

2. Девятков В.В. Системы искусственного интеллекта. Учеб.пособие для вузов.-М.:Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2001, – 352с.:ил. (Сер.Информатика в техническом университете).

3. «Учебники и учебные пособия, тексты лекций»Экспертные системы для персональных компьютеров: Методы, средства, реализация: Справочное пособие/В.С.Крисевич, Л.А.Кузьмич, А.М.Шиф и др. - Мн.:Выш.шк., 1990 – 195с.:ил.

4. Сирица В.М. Модели представления и методы приобретения знаний для построения экспертных систем: Учебное пособие. -М.:Изд-во МАИ, 1998, – 88с.:ил.