Пусть об Оле и Алеше известно следующее:
1. Оле нравится музыка. Она собирает фотографии любимых певцов. Занимается домоводством. Оля имеет 4 по русскому языку и 5 по алгебре.
2. Алеше нравится история, он собирает монеты, естественно, имеет 5 по истории, занимается в археологическом кружке.
Соответствующая база данных на языке Пролог:
нравится (Оля, музыка); - Оле нравится музыка
нравится (Алеша, история); - Алеше нравится история
собирает (Оля, фотографии); - Оля собирает фотографии
собирает (Алеша, монеты); - Алеша собирает монеты
собирает (Алеша, значки); - Алеша собирает значки
оценка (Оля, русский, 4); - Оля имеет 4 по русскому языку
занимается (Алеша, бизнес); - Алеша занимается бизнесом
оценка (Оля, алгебра, 5); -Оля имеет оценку 5 по алгебре
оценка (Алеша, история, 5); - Алеша имеет оценку 5 по истории
К составленной базе данных можно обращаться с самыми разными вопросами об интересах, занятиях, склонностях и успехах в учебе. Примеры самых простых вопросов и ответов, получаемых от ЭВМ:
? занимается (Алеша, футбол) - Занимается ли Алеша футболом?
нет
? нравится (Оля, музыка) - Нравится ли Оле музыка?
да
Использование в вопросах переменных позволяет получать от ЭВМ информацию, хранящуюся в базе данных. В ответ на такие вопросы выводятся все возможные варианты ответов. Например:
? нравится (х, у) - Кому что нравится?
х = Оля у = музыка
х = Алеша у = история
Если какая-то часть информации по той или иной причине не нужна, то вместо соответствующей переменной в вопросе ставится знак подчеркивания «_»:
? собирает (_ , х) - Что собирают друзья?
х = фотографии
х = монеты
х = значки
Наконец, в вопросах можно одновременно использовать как переменные, так и конкретные значения. Например:
? занимается (х, музыка) - Кто занимается музыкой ?
нет
? занимается (Алеша, у) -Чем занимается Алеша ?
у = бизнес
? собирает (х, монеты) -Кто собирает монеты ?
х = Алеша
? оценка (х,_ , 5)- Кто имеет пятерки?
х = Оля
х = Алеша
Примеры сложносоставных вопросов:
1. Кто занимается бизнесом и собирает монеты?
? занимается (х, бизнес), собирает (х, монеты)
х = Алеша
2. Какие оценки имеет тот, кто собирает монеты?
? собирает (х, монеты), оценка (х, р, z)
х = Алеша
р = история
z = 5
К составленной базе данных можно добавить следующие правила вывода:
книголюб (х) ¬ нравится (х, книги), - Книголюб - тот, кто
собирает (х, книги)любит и собирает книги
бизнесмен (х) ¬ собирает (х, монеты), - Бизнесмен - тот, кто
занятие (х, бизнес)собирает монеты и занимается бизнесом
Примеры использования правил-определений:
? книголюб (х) - Кто - книголюб?
НЕТ
? бизнесмен (у) - Кто - бизнесмен ?
у = Алеша
В о п р о с ы
1. Как записываются факты на языке Пролог?
2. Как записываются вопросы на языке Пролог?
3. Как записываются правила в языке Пролог?
З а д а ч и
1. Опишите на языке Пролог данные о своей семье: о маме, папе, сестрах, братьях, дедушках и бабушках - кто кому приходится мамой и папой. Укажите вопросы для определения родственных отношений.
2. Опишите данные о своих друзьях с указанием их увлечений (кто что любит), занятий (кто чем занимается). Подберите правила для определения понятий:
а) сластена; д) спортсмен;
б) филателист; е) бизнесмен;
в) математик; ж) музыкант;
г) программист; з) мусорщик.
3. Опишите в форме фактов для себя и своих ближайших друзей-одноклассников данные об оценках по предметам:
а) литература; г) физкультура;
б) математика; д) информатика;
в) физика; е) история.
4. Подберите правила определения понятий:
а) математик; д) физик;
б) историк; е) лирик;
в) двоечник; ж) троечник.
г) отличник;
Экспертные системы и базы знаний на ЭВМ - одно из перспективных направлений в области искусственного интеллекта. Такие экспертные системы в ближайшем будущем станут интеллектуальными ассистентами людей во многих областях профессиональной деятельности.
Базы знаний - это совокупность фактов и правил вывода, хранящихся в памяти ЭВМ. Содержание любой базы знаний составляют конкретные и обобщенные факты и сведения об определенной предметной области или сфере деятельности. Примеры предметных областей - семья, школа, вуз, магазин, рынок, ферма, фирма, завод, офис, банк и т.п.
Конкретные сведения в базах знаний представляются фактами, которые записываются в виде предикатов с конкретными значениями. Примеры записи фактов в форме предикатов:
мама (Люба, Оля); - Люба - мама Оли
оценка (Вова, физика,5); - Вова имеет 5 по физике
Обобщенные сведения в базах знаний записываются в форме правил вывода, выражающих определения понятий. Примеры обобщенных сведений:
бабушка (х, z)¬ мама (х,у), мама (у, z) - бабушка - это мамамамы
двоечник(х) ¬ оценка (х, _ ,2) - двоечник - тот,у кого есть двойки
Используя совокупность конкретных и обобщенных фактов и правил, компьютеры могут давать ответы на широкий круг осмысленных вопросов. Для этого соответствующая база знаний с соответствующей системой понятий должна храниться в памяти ЭВМ.
Базы знаний могут содержать правила вывода следующих видов:
- правила определения понятий;
- правила принятия решений;
- способы решения задач;
- правила поведения и т. п.
При определении новых понятий необходимо различать их объем и содержание. Объем понятия - это совокупность вещей или явлений, отвечающих данному понятию. Объем понятий соотносит словам и терминам соответствующие объекты предметной области.
Содержание понятия - это совокупность логических признаков, выделяющих объекты, отвечающие данному понятию, среди других объектов. С логической точки зрения определение понятия представляет описание совокупности признаков, характеризующих его содержание.
Приведем примеры определения понятий.
1. Понятие «мама». Объем понятия - совокупность всех мам. Содержание понятия - женщина, имеющая детей. Формализация понятия на Прологе может выражаться конкретными фактами. Примеры:
мама (Люба, Оля); - Люба - мама Оли
мама (Зина, Люба); - Зина - мама Любы
2. Понятие - «бабушка». Объем понятия - совокупность всех бабушек. Содержание понятия - «бабушка - это мама мамы или папы». Формализация этого понятия на Прологе:
бабушка(х, z) ¬ мама (х,у), мама (у, z); - бабушка - это мамамамы
бабушка (х, z) ¬ мама (х, у), папа(у, z); - бабушка - это мамапапы
3. Понятие «музыкант». Объем понятия - совокупность людей, занимающихся музыкой. Содержание понятия - «музыкант - человек, который любит музыку и занимается музыкой». Это понятие на языке Пролог можно записать в виде правила:
музыкант (х) ¬ любит (х, музыка), занятие (х, музыка).
4. Понятие «студент». Объем и содержание понятия - учащиеся в вузах, университетах и колледжах. Определение этого понятия на Прологе можно записать в виде набора правил:
студент (х) ¬ занятие (х, учеба), место (х, университет);
студент (х) ¬ занятие (х, учеба), место (х, институт);
студент (х) ¬ занятие (х, учеба), место (х, колледж);
Для создания сложных баз знаний может понадобиться целая система понятий, характеризующих объекты в заданной предметной области. Эта система определений базируется на наборе признаков, где каждый признак является характеристикой некоторого объекта.
Примеры признаков объектов и соответствующих значений:
цвет - красный, белый, зеленый, черный и т.д.;
вес - определяется в килограммах;
возраст - определяется в годах: 1, 2, 3, ...
Примеры записи признаков на Прологе:
возраст (Иванов, 18);
вес (Иванов, 85);
цвет (Иванов, глаза, синий);
цвет (Иванов, волосы, белый);
Основные возможности баз знаний:
- поиск ответов на сложные вопросы;
- логическая обработка данных;
- моделирование процедур принятия решений;
- обновление и ввод дополнительных данных;
- вывод информации в естественно-языковой форме;
- создание новых баз знаний.
В о п р о с ы
1. Что такое базы знаний?
2. Как записываются факты на языке Пролог?
3. Как записываются вопросы на языке Пролог?
4. Как записываются правила на языке Пролог?
5. Что такое содержание понятий?
6. Каковы основные возможности баз знаний?
З а д а ч и
1. Составьте базу знаний о книгах в библиотеке. Включите следующие сведения: название книги, жанр книги, автор, главный герой, страна.
2. Составьте базу данных о собаках и кошках у ваших знакомых. В базу включите сведения об их породе, возрасте, кличках.
3. Составьте базу знаний о соревнованиях. База должна содержать две группы фактов.
Первая группа фактов - сведения о командах: названия команды, города, тренер.
Вторая группа фактов - сведения о матчах: даты, команды и счет.
3.5. Законы логического вывода
Умение делать выводы - основная способность любого интеллекта. Основным признаком интеллекта являются знания и умения решать определенные задачи. Основой этих интеллектуальных умений являются законы и принципы логического вывода.
Законы человеческого мышления изучаются логикой и психологией. Принципы искусственного интеллекта разрабатываются в математической логике и информатике на основе методов машинного доказательства теорем и постановки экспериментов на ЭВМ.