Анализировать и устранять возможные противоречия в моделях среды.

Подходы к построению системы отслеживания истинности предположений, предлагаемые Дойлом и Мак-Аллестером, можно использовать для нахождения единственного решения проблемы, удовлетворяющего заданным ограничениям. Прекрасным примером использования этого подхода на практике является экспертная система VT, описанная в главе 15,

Если же необходимо отыскать несколько вариантов решения или все возможные решения, понадобится более сложный механизм отслеживания. Работа с единственным состоянием сети зависимостей не позволяет выполнять сравнение альтернативных вариантов решения проблемы. Например, при выполнении дифференциального диагностирования желательно сравнивать конкурирующие гипотезы, поскольку среди них может оказаться такая, которая позволит объяснить все наблюдаемые проявления.

Подход, предложенный Де Клером, ориентирован именно на отыскание всех вариантов решения, удовлетворяющих заданным ограничениям. Если среди всех возможных решений система должна будет выбрать "наилучшее" по какому-либо критерию, понадобится оснастить ее дополнительным механизм управления

Рекомендуемая литература

Сети зависимостей рассматриваются в работе [Charniak et al., 1987]. Статьи [De Kleer, 1986] и [Doyle, 1979] довольно сложные для неподготовленного читателя, а потому я бы посоветовал начинать углубленное изучение этой темы с работы [Forbus and De Kleer, 1993]. В этой же книге вы найдете и листинги множества программ, которые демонстрируют использование описанных в ней методов. Читатели, интересующиеся теоретическим обоснованием методов отслеживания истинности предположений, могут найти много интересного для себя в книге [Ginsberg, 1987] и сборнике статей [Martins and Reinfrank, 1991].

Упражнения

1. Как вы понимаете смысл термина "релаксация" по отношению к сетям зависимостей?

Поясните отличие между монотонным и немонотонным пересмотром.

3. Если ({},{^р}) является причиной для и ({},{->р}) — причиной для q, что произойдет с р и q, если добавить р в базу данных немонотонной системы отслеживания истинности?

4. Если ({<?},{}) является причиной для р и ({},{q}) — причиной для q, что произойдет с р и q, если добавить ^q в базу данных немонотонной системы отслеживания истинности?

5. Заполните значения истинности г в структуре поддержки системы Мак-Аллестера, представленной на рис. 19.7.

Рис. 19.7. Структура представления связей между высказываниями для упр. 5

6. Рассмотрите набор обоснования для системы отслеживания истинности предположений, основанной на анализе допущений:

р^ q r

р^q s

р^q t

p^q u

7. Положим, что существуют четыре возможных допущения, которые можно использовать по отдельности или в сочетании друг с другом: р, —р, q и — q. Какие варианты сред для этого множества обоснований при таких допущениях будут непротиворечивыми?

ГЛАВА 20. Формирование знаний на основе машинного обучения

Индуктивное обучение

Система Meta-DENDRAL

Формирование и уточнение правил

Пространство версий

Алгоритм отсеивания кандидатов

Сопоставление экземпляров с образцами в Meta-DENDRAL

Построение дерева решений и порождающих правил

Структура дерева решений

Алгоритм формирования дерева решений по обучающей выборке

Уточнение наборов правил

Рекомендуемая литература

Упражнения

ГЛАВА 20. Формирование знаний на основе машинного обучения

Индуктивное обучение

Система Meta-DENDRAL

Построение дерева решений и порождающих правил

Уточнение наборов правил

Рекомендуемая литература

Упражнения

В главе 1 мы уже вскользь упоминали о связи между приобретением знаний экспертной системой и использованием автоматизированных методов формирования знаний на базе машинного обучения (machine learning). Было отмечено, что в ряду тех проблем, с которыми сталкивается разработчик экспертной системы, приобретение знаний является одной из наиболее трудоемких. В главе 10 было рассмотрено множество методов извлечения знаний, но ни один из них не позволяет избавиться от услуг человека-эксперта и соответственно от значительного объема работы, выполняемой "вручную".

Можно предложить три варианта приобретения знаний, которые позволят обойтись без создания базы знаний "вручную" объединенными усилиями человека-эксперта и инженера по знаниям.

(1) Использовать интерактивные программы, которые извлекали бы знания непосредственно у человека-эксперта в процессе диалога за терминалом. Различные варианты такого рода программ мы рассматривали в предыдущих главах. Вы могли убедиться, что такой вариант может успешно использоваться на практике в том случае, если диалоговая система обладает некоторым запасом базовых знаний об определенной предметной области.

(2) Использовать программы, способные обучаться, читая тексты, аналогично тому, как учится человек в процессе чтения технической литературы. Этот метод "упирается" в более общую проблему машинного распознавания смысла естественного языка человека. Поскольку сложность этой проблемы, пожалуй, на порядок выше, чем проблемы приобретения знаний о конкретной предметной области, вряд ли на таком пути мы быстро достигнем цели (по крайней мере, при современном уровне решения проблемы распознавания естественного языка).

(3) Использовать программы, которые способны обучаться под руководством человека-учителя. Один из подходов состоит в том, что учитель предъявляет программе примеры реализации некоторого концепта, а задача программы состоит в том, чтобы извлечь из предъявленных примеров набор атрибутов и значений, определяющих этот концепт. Такой подход уже успешно опробован в ряде исследовательских систем, и использованные при этом базовые методы составляют предмет обсуждения данной главы.

За последние 10 лет в области исследования методов формирования знаний на основе машинного обучения (в дальнейшем для краткости мы будем употреблять термин машинное обучение — machine learning) наблюдается бурный прогресс. Но мы не будем в этой главе делать широкого, а следовательно, и поверхностного обзора имеющихся работ, а сконцентрируемся на тех методах, которые имеют прямое отношение к проблематике экспертных систем:

извлечение множества правил из предъявляемых примеров;

анализ важности отдельных правил;