Теория искусственного интеллекта (стр. 10 из 16)

Формально как модуль для отображения образа структура фрейма может быть представлена следующим образом:

(имя фрейма)

(имя 1-го слота); (значение 1-го слота)

(имя 2-го слота); (значение 2-го слота)

………………………………………….

(имя N-го слота); (значение N-го слота)

Ту же запись можно представить в виде таблицы

Имя фрейма
Имя слота	Значение слота	Способ полученияслота	Присоединенная процедура

Иногда применяют другой вариант:

Имя фрейма
Имя слота	Указатель типа данных	значениеслота	Присоединенная процедура

Значения столбцов этой таблицы:

1. Имя слота – идентификатор, присваиваемый фрейму; это имя – единственное в данной системе, т.е. уникальное имя.

2. Имя слота – идентификатор, присваиваемый слоту; это уникальное имя во фрейме, к которому он принадлежит. Обычно имя слота не несет никакой смысловой нагрузки, но в ряде случаев может иметь специфический смысл. В их число входят слоты IS-A или AKINDOF (орел), показывающие фрейм-родитель данного фрейма (АКО-связи), слот указателей дочерних фреймов, слоты дат изменения, имен пользователей , текста комментариев и др. Такие слоты называются системными и используются при редактировании БЗ и управлении выводом.

3.Указатель типа данных, показывает, что за значение хранится в слоте. Возможные типы значений: INTEGER – целый, REAL – действительный, BOOL – булев, указатель на другой фрейм, LISP – вызываемая процедура.

4. Значение слота – должно совпадать с указанным типом данных этого слота.

Дополнительные столбцы предназначены для описания способа получения слотом его значения и возможного присоединения к тому или иному слоту специальных процедур, которые выполняются, когда информация в слотах (значения атрибутов) меняется. С каждым слотом можно связать любое число процедур.

Процедуры должны решать следующие задачи:

1.поместить новую информацию в слот;

2.удалить информацию из слота;

3.обработать обращение к информации пока не заполненного слота.

Конкретные процедуры, включаемые в слот, делят на два типа:

- процедуры-демоны – активизируются автоматически каждый раз, когда данные попадают в соответствующий фрейм-пример или удаляются из него.

С помощью процедур этого типа автоматически выполняются все рутинные операции, связанные с ведением баз данных и знаний (обновление).

- процедуры-слуги – активизируются только по запросу. Например, если пользователь не указал год, то активизируется процедура-слуга.

Фреймы и слоты описывают ситуацию в семантических форматах. С каждым слотом фрейма связаны описания условий, которые должны быть соблюдены, чтобы могло произойти означивание слота. В более сложных случаях условия могут касаться отношения между значениями, выбираемыми сразу для нескольких слотов.

В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма, так образуются сети фреймов.

Существуют несколько способов получения слотом значений во фрейме-экземпляре:

- по умолчанию от фрейма-образца (Delauf – значение);

- через наследование свойств от фрейма, указанного в слоте АКО;

- по формуле, указанной в слоте;

- через присоединенную процедуру;

- явно из диалога с пользователем;

- из базы данных.

Важнейшим свойством теории фреймов является заимствование из теории семантических сетей наследование свойств. Такое наследование происходит по АКО-связям (A-King-Of – это). Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются, т.е. переносятся, значения аналогичных слотов.

Пример:

Рис.

Понятие «ученик» наследует свойства фреймов «ребенок» и «человек», которые находятся на более высоком уровне иерархии, На вопрос: «любят ли ученики сладкое?» следует ответ - «да», т.к. этим свойством обладают все дети, указанные во фрейме «ребенок».

Пример из области машиностроения:

Станок
АКО	Изделие
Функция	Резание
Серийность производства	Серийное, индивидуальное

Обрабатывающий центр
АКО	Станок
Группа	Сверлильно-расточной
Операции	Сверление, фрезерование, растачивание
Управление	УЧПУ

Модель 2204 ВМФ4
АКО	Обрабатывающий центр
Рабочая зона	Размеры, мм	250250400
Тип системы ЧПУ	Контурно-позиционная
Устройство ЧПУ	Модель	2С42
Инструмент. магазин	Кол-во инструментов	30

«Модель 2204 ВМФ4» наследует свойства фреймов «обрабатывающий центр» и «станок», находящиеся на более высоком уровне иерархии.

Наследование свойств может быть частичным, т.к. возраст для учеников не наследуется из фрейма «ребенок», поскольку указан в собственном фрейме.

Основным преимуществом фреймов как модели представления знаний является то, что они отражают концептуальную основу организации памяти человека, а также ее гибкость и наглядность. Концепция фреймов позволяет строить иерархические структуры фреймов. Допускается до пяти уровней вложения, что важно для организации механизма наследования.

Одна из вершин выделяется для предикатного (функционального) символа, остальные – для аргументов определенного символа. Для каждой аргументной вершины дана область допустимых значений, что позволяет интерпретировать вершину как слот. Такое определение близко к понятию факт в семантических сетях.

Конкретные фреймы:

Фрейм соединение предназначен для описания различных типов соединений, встречающихся в технических системах. «Субъект Х соединяет объект У с объектом Z способом W».

Дуги имеют метки падежных отношений: S – субъект, О – объект, К – отношение «посредством чего», D_j – области допустимых значений действующего аргумента.

Фрейм-назначение служит для описания процессов через назначение отдельных элементов, участвующих в них. «Насос (Н) перекачивает газ (Г) от источника тепла (ИТ) к теплообменнику (ТО)»

Символами И и d обозначаются падежные отношения соответственно «источник действия» и «приемник действия».

Фрейм-закон функционирования предназначен для описания аналитических законов изменения отдельных параметров во времени. Ситуация: Вычислить параметр в момент времени t с использованием функции f, имеющей аргументы a₁, a₂, …….a_n. Метки дуг V_f вид функции, - время, Гц = результат применения функции.

Можно выделить три основных процесса, происходящих во фреймовых системах:

1.Создание экземпляра фрейма. Для создания необходимо найти подходящий фрейм и заполнить его слоты информацией, описывающей специфику рассматриваемой ситуации.

3.Активация фреймов.

3.Организация вывода, заключающегося в процессе поиска и активации в сети фреймов до нахождения наиболее соответствующего и построение на его основе экземпляра фрейма.

В системах представления знаний, основанных на фреймах, используют три основных подхода для организации процессов обработки информации:

1) информационно-вычислительный процесс организуется пользователем с привлечением языка программирования (например LISP).

2) Для систем фреймов вводится единый вычислительный процесс, основой которого является выбор фреймов, управляющих дальнейшими вычислениями.

3) Определяются подклассы фреймов, для которых разрабатываются специфические алгоритмы, опирающиеся на индивидуальные свойства подклассов.

Специальные языки представления знаний в сетях фреймов: FRL, KRL, экспертные системы МОДУС, TRISTAN и др.

План

1. Нечеткие знания. Общие положения (Инженерия знаний и нечёткость).

1.1 Определение. Причины нечеткости знаний.

1.2 Нечёткая логика.

1.3 Нечеткие множества.

Введение

Пожалуй, наиболее поразительным свойством человеческого интеллекта является способность принимать правильные решения в обстановке неполной и нечеткой информации. Построение моделей приближенных рассуждений человека и использование их в компьютерных системах будущих поколений представляет сегодня одну из важнейших проблем науки.

Значительное продвижение в этом направлении сделано 30 лет тому назад профессором Калифорнийского университета (Беркли) Лотфи А. Заде (Lotfi A. Zadeh). Его работа "Fuzzy Sets", появившаяся в 1965 году в журнале Information and Control, № 8, заложила основы моделирования интеллектуальной деятельности человека и явилась начальным толчком к развитию новой математической теории.

Что же предложил Заде? Во-первых, он расширил классическое канторовское понятие множества, допустив, что характеристическая функция (функция принадлежности элемента множеству) может принимать любые значения в интервале (0;1), а не только значения 0 либо 1. Такие множества были названы им нечеткими (fuzzy). Л.Заде определил также ряд операций над нечеткими множествами и предложил обобщение известных методов логического вывода modus ponens и modus tollens.

Введя затем понятие лингвистической переменной и допустив, что в качестве ее значений (термов) выступают нечеткие множества, Л.Заде создал аппарат для описания процессов интеллектуальной деятельности, включая нечеткость и неопределенность выражений.

Дальнейшие работы профессора Л.Заде и его последователей заложили прочный фундамент новой теории и создали предпосылки для внедрения методов нечеткого управления в инженерную практику.