ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Класифікація семантичних сіток

1 23

За типом відношень

Однорідні. З одним типом відношень
Неоднорідні. З різними типами відношень

За кількістю відношень

Бінарні. Відношення лише між 2-ма об’єктами
N-арні. Відношення пов’язують більшу кількість об’єктів

Типи відношень

Зв’язки типу «ціле - частина» (клас – підклас, множина - елемент)
Функціональні зв’язки («випливає», «діє», «виробляє»)
Кількісні зв’язки («більше», «менше»)
Просторові зв’язки («далеко від», «близько до», «за», «під», «над»)
Часові зв’язки («раніше», «пізніше», «протягом»)
Атрибутивні зв’язки («має властивість», «має значення»)
Логічні зв’язки («І», «АБО», «НІ»)
Лінгвістичні зв’язки

· Переваги та недоліки семантичних мереж

Термін семантичний означає змістовний, «семантика» - це наука, що встановлює відношення між символами і об'єктами, які вони позначають, тобто, це наука, що визначає зміст знаків.

В основі моделі лежить семантична мережа, яка в загальному випадку представляє інформаційну модель предметної області і має вигляд графа, вершини якого відповідають об'єктам предметної області, а дуги - відношення між ними.
Переваги:
- універсальність, можна описати наскільки завгодно складні факти, області;

- графічна наглядність системи;

- структура мережі описується за допомогою природньої мови;

- відповідність сучасним уявленням про функціонування памяті людини (асоціативна мережа) .

Недоліком семантичної моделі можна вважати складність організації процедури пошуку та виведення.
Її недоліки виявляються, коли ми починаємо будувати складніші мережі або намагаємося врахувати особливості природної мови

Недостатки семантических сетей:

- Складне формування та модифікація моделі мережі

- потрібен спец.аппарат формального виводу;

- складно описати систему реального складності, за умови наявності великої кількості зв’язків..

· Схеми для опису складних структур знань в штучному інтелекті, відмінність семантичних мереж і схем

В искусственном интеллекте для описания более сложных структур знаний, чем семантические сети, используется термин «схема». Схемы, в отличие от семантических сетей, имеют структуру, внутреннюю по отношению к узлам, в них реализованы. То есть, в них осуществляется расширение информативности о каждом узел. Все знания про определенный узел в семантической сети сведены к надписи на нем - его имени.
Термин «схема» заимствован из психологии, где он определяет реакции живого существа, которые разрабатываются в соответствии с стимулом. Это означает, что живые существа, изучая причинные отношения между стимулом и результатом, стремиться повторно получить приятные стимулы и избежать неприятных. Например, при осуществлении такого действия, как езда на велосипеде, складывается определенная сенсорно-двигательная схема. Она обеспечивает координацию информации, полученной от органов, воспринимающих ощущения, с необходимыми мускульными движениями. В результате, человек не задумывается над знаниями относительно выполнения этих действий.
К наиболее важных типов схем можно отнести концептуальные схемы, с помощью которых в мозге человека складываются концепции относительно объектов и явлений. То есть, все люди в своем сознании имеют определенные стереотипы, состоящий из концепций. Концептуальная схема представляет собой абстракцию, в которой конкретные объекты классифицируются согласно их общими свойствами.
Во многих практических реализациях искусственного интеллекта используется разновидность схем, называемые фрейм.

Семантична мережа, в загальному випадку представляє інформаційну модель предметної області і має вигляд графа, вершини якого відповідають об'єктам предметної області, а дуги - відношення між ними.
Семантическая сеть аналогична информационно-технологической структуре данных, в которой ключ поиска одновременно является, по сути, элементом данных, определяющий узел. Такой принцип организации данных применяется в базах данных иерархического и сетевого типа. В отличие от них, схема аналогична структуре данных, в которой узлы содержат записи. Такая организация, в свою очередь, является характерной для реляционных баз данных
· Метод представлення знань, заснований на системі фреймів

Фреймова модель представлення знань.Ця модель базується на сприйнятті лю-

диною навколишнього світу, на психології людини. Коли людина потрапляє в якусь

ситуацію, вона ідентифікує її деякій типовій структурі, наявній в її пам’яті. Ця структу-

ра і є фреймом – декларативним поданням типової ситуації, доповненою процедурною

інформацією про можливості та шляхи її використання.

Фрейм представляється мережею. Верхні рівні мережі відображають суті, істинні

для типової ситуації (конструкція фрейму). Нижні рівні закінчуються порожніми

структурами – слотами. Заповнення, визначення слотів відбувається при виклику фрейму в конкретній ситуації з предметної галузі. Фрейм включає набір слотів:

Ф = [(C1, d1), (C2, d2 ),...( Cn, dn)],

де Ф – ім’я фрейму; С – імена слотів; d – значення слотів.

Заповнення слотів відбувається в міру одержання знань про предметну галузь
Фрейми дозволяють маніпулювати як декларативними, так і процедурними знаннями. До недоліків фреймових систем відносять їх відносно високу складність.
· Структура фрейма, основні властивості фреймів, типи фреймів

Фрейм має певну внутрішню структуру, що складається з множини елементів (слотів), яким також привласнюються імена. За слотами слідують шпації (пробіли), в які поміщають дані, що представляють поточні значення слотів. Кожен слот у свою чергу представляється визначеною структурою даних. В значення слота підставляється конкретна інформація, що відноситься до об'єкта, який описується цим фреймом.

Найважливішою властивістю теорії фреймів є запозичення з теорії семантичних мереж — так зване спадковість властивостей. Спадковість відбувається по АКО-зв'язках (A Kind of = це). Слот АКО вказує на фрейм більш високого рівня ієрархії, звідки неявно успадковуються, тобто переносяться, значення аналогічних слотів.

Параметрами фрейму є його імя, покажчик спадкування, покажчик типу, значення слоту, приєднана процедура.
Ім'я фрейму. Воно служить для ідентифікації фрейму в системі і має бути унікальним.
Покажчики успадкування. Вони показують, яку інформацію про атрибути слотів з фрейма верхнього рівня успадковують слоти з аналогічними іменами в даному фреймі.

U (Unique) - значення слота не успадковується;
S (Same) - значення слота успадковується;
R (Range) - значення слоту повинні знаходитися в межах інтервалу значень, зазначених в однойменному слоті батьківського фрейму;
О (Override) - при відсутності значення в поточному слоті воно успадковується з фрейма верхнього рівня, однак у випадку визначення значення поточного слота воно може бути унікальним.

Покажчик типу даних. Він показує тип значення слота. Найбільш вживані типи: frame – покажчик(указатель) на фрейм; real - дійсне число; integer - ціле число; boolean - логічний тип; text - фрагмент тексту; list - список; table - таблиця; expression - вираження; lisp - пов'язана процедура тощо.

Значення слоту. Воно повинно відповідати зазначеному типу даних і умові успадкування.

Демони. Демоном називається процедура, яка автоматично запускається при виконанні деякої умови. Демони автоматично запускаються при зверненні до відповідного слоту.
Демон з умовою IF-NEEDED запускається, якщо в момент звернення до слоту його значення не було встановлено. Демон типу IF-ADDED запускається при спробі зміни значення слота. Демон IF-REMOVED запускається при спробі видалення значення слота.
Типи фреймів:

· Фрейми-структури використовують для позначення об’єктів та понять (університет, школа, аудиторія)

Фрейми-ролі (викладач, студент, декан)
Фрейми-сценарії (лекція, іспит, захист диплому)
Фрейми-ситуації (революція, раптова перевірка присутності студентів)

· Приєднані процедури, використовувані у фреймовій моделі

Демони. Демоном називається процедура, яка автоматично запускається при виконанні деякої умови. Демони автоматично запускаються при зверненні до відповідного слоту. Типи демонів пов'язані з умовою запуску процедури. Демон з умовою IF-NEEDED запускається, якщо в момент звернення до слоту його значення не було встановлено. Демон типу IF-ADDED запускається при спробі зміни значення слота. Демон IF-REMOVED запускається при спробі видалення значення слота. Можливі також інші типи демонів. Демон є різновидом пов'язаної процедури.

Приєднана процедура. Як значення слота може використовуватися процедура, що називається службовою в мові ЛІСП або методом у мовах об'єктно-орієнтованого програмування. Приєднана процедура запускається за повідомленням, яке передається з іншого фрейму. Демони і приєднані процедури є процедурними знаннями, об'єднаними разом з декларативними в єдину систему. Ці процедурні знання є засобами управління виводу у фреймових системах, причому з їх допомогою можна реалізувати будь-який механізм виведення. Подання таких знань і заповнення ними інтелектуальних систем - дуже нелегка справа, яка вимагає додаткових витрат праці і часу розробників. Тому, проектування фреймових систем виконується, як правило, фахівцями, які мають високий рівень кваліфікації в галузі штучного інтелекту.

· Переваги і недоліки фреймів

1) Основною перевагою фреймів як моделі представлення знань є те, що вона відображає концептуальну основу організації пам’яті людини, а також її гнучкість і наочність. Найбільш яскраво переваги фреймових систем представлення знань проявляються в тому випадку, якщо родовидові зв'язки змінюються нечасто і предметна область налічує дещо винятків.

2) Ще одна перевага фреймів полягає в тому, що значення любого слоту може бути обчислено за допомогою відповідних процедур або знайдено евристичними методами. Тобто, фрейми дозволяють маніпулювати як декларативними, так і процедурними знаннями.

3) У фреймових системах дані про родовидові зв'язки зберігаються явно, як і знання інших типів. Значення слотів представляються в системі в єдиному екземплярі, оскільки містяться тільки в одному фреймі, що описує найбільш поняття з усіх тих, які містить слот з даним ім'ям. Така властивість систем фреймів забезпечує економне розміщення бази знань у пам'яті комп’ютера.

4)До недоліків фреймових систем відносять їх відносно високу складність, що проявляється у зниженні швидкості роботи механізму виведення і збільшення трудомісткості внесення змін до родової ієрархії. Тому, при розробці фреймових систем приділяють наочним способам відображення і ефективним засобам редагування фреймових структур.
Відсутність спеціального механізму керування виводом, в зв’язку з чим, розробники повинні реалізовувати даний механізм з використанням приєднаних процедур.
· Продукції як система представлення знань

Продукційна модель.Продукційна модель містить сукупність правил (продукції)

у вигляді:

1. ЯКЩО умова ТО дія

2. ЯКЩО причина ТО наслідок

3. ЯКЩО ситуація ТО рішення.

Суть моделі полягає в тому, що якщо виконуються певні правила умови, то потрібно зробити деяку дію. Продукційні моделі можуть бути реалізовані процедурно і декларативно. У процедурних системах неодмінно повинні бути: база даних, набір про-

дукційних правил та інтерпретатор (він визначає послідовність активізації продукцій). База даних є змінною частиною моделі, а правила та інтерпретатор постійні. Можна додавати і змінювати лише факти (знання).

Продукційні моделі застосовуються в тих предметних галузях, де немає чіткої

логіки і завдання вирішуються на основі незалежних правил (евристик). Правила продукції несуть інформацію про послідовність цілеспрямованих дій. Вони добре відображають прагматичну складову знань і використовуються для невеликих завдань [10].

· Продукційна модель

Продукційна модель.Продукційна модель містить сукупність правил (продукції)

у вигляді:

1. ЯКЩО умова ТО дія

2. ЯКЩО причина ТО наслідок

3. ЯКЩО ситуація ТО рішення.

Суть моделі полягає в тому, що якщо виконуються певні правила умови, то потрібно зробити деяку дію. Продукційні моделі можуть бути реалізовані процедурно і

декларативно. У процедурних системах неодмінно повинні бути: база даних, набір продукційних правил та інтерпретатор (він визначає послідовність активізації продукцій). База даних є змінною частиною моделі, а правила та інтерпретатор постійні. Можна додавати і змінювати лише факти (знання).

Продукційні моделі застосовуються в тих предметних галузях, де немає чіткої

· Представлення знань за допомогою продукций. Структура продукції. Машина виводу. Основний цикл інтерпретатора

· Продукційні правила - прямий і зворотний ланцюжок міркувань

· Продукції - представлення ланцюжка виводу у вигляді І/АБО-графа

· Експертні системи, засновані на правилах

Експертна система являє собою інтелектуальну систему, що моделює пам*ять і мислення людини-експерта під час вирішення інтелектуальних задач, що знаходяться у його компетенції.

Процес функціонування експертних систем здійснюється так: користувач, який бажає розв’язати свою задачу й одержати відповідну інформацію через користувацький інтерфейс, надсилає запит до системи, тобто ставить задачу. Вирішувач ЕС, використовуючи Бази Знань, розв’язує цю задачу в діалоговому режимі з користувачем і видає йому рішення, пояснюючи хід своїх міркувань за допомогою блоку пояснень.
Поверхневі системи — подають знання про область експертизи у вигляді правил (умова -> дія). Умова кожного правила визначає зразок деякої ситуації, при дотриманні якої правило може бути виконано. Пошук рішення полягає у виконанні тих правил, зразки яких зіставляються з поточними даними. При цьому передбачається, що в процесі пошуку рішення послідовність формованих у такий спосіб ситуацій не обірветься до одержання рішення, тобто не виникне невідомої ситуації, що не зіставиться з жодним правилом;

Призначення.Їх використовують у різних областях людської діяльності, основні з них є: Бізнес ( прогнозування розвитку ринку економіки, вибір стратегії виходу з фірми із ризикової ситуації, вибір інвестора та страхової компанії, формування портфеля інвестицій, оцінка фінансових ризиків та оподаткування), Виробництво (планування роботи підприємств і організацій, виробництво комп*ютерів та інтегральних схем, технічна діагностика несправностей та відмовлень в устаткування), Галузі промисловості (планування промислових замовлень, контроль стану атомних реакторів, моніторинг роботи електростанцій та керування мережами розподілу електроенергії, контроль за режимами установок на хімічному заводі, керування повітряним рухом і транспортними перевезеннями, планування режимів роботи робототехнічних систем, прогнозування воєнних дій), Медицина (діагностика захіорювань і встановлення зв*язків між порушеннями функціонування організму та їх можливих причин), Наукові дослідження (одержання погоджених і коректних висновків на підставі багатоваріантного аналізу результатів спостережень), Освіта (навчання та контроль знань, навчання мови “Lips” та “Pascal”.

· Структура експертної системи продукційного типу
Типові експертні системи можуть мати таку структуру:

База даних (не обов'язкова) – містить вхідну, проміжну й вихідну інформацію щодо розв’язуваної задачі.

База знань сховище знань про властивості й закономірності предметної області.

Машина виведення (розв'язувач) – інтелектуальний комп*ютер, який моделює мислення людини-експерта.

Підсистема пояснень – видає інформацію про шлях розв*зання поставленої задачі (запиту), якщо це цікавить користувача.

Інтерфейс користувача (блок спілкування) – реалізує діалог користувача з ЕС під час введення інформації, розв*язування задачі й одержання результатів.

База знань складається з правил аналізу інформації від користувача з конкретної проблеми. ЕС аналізує ситуацію і, залежно від спрямованості ЕС, дає рекомендації з розв'язання проблеми.

ЕС створюється за допомогою двох груп людей:

- інженерів, які розробляють ядро ЕС і, знаючи організацію бази знань, заповнюють її за допомогою:

- експертів (експерта) за фахом.

До складу типової експертної системи входять підсистеми: автоматизації проектування й програмування, документування, налагодження й супроводження системи, керування процесом створення комп*ютерної системи штучного інтелекту тощо.

· Переваги і недоліки продукційної моделі

Сильні сторони систем продукцій:

Модульність.
Природність (виведення багато в чому аналогічне процесу міркування експерта).
Простота подання знань та організації логічного виведення.
Простота створення і розуміння окремих правил.
Простота поповнення та модифікації.

Слабкі сторони систем продукцій:

Невідповідність до структур знань, що притаманні людині.
Неясність взаємовідношень між правилами.
Складність оцінки цілісного образу знань.
Низька ефективність обробки знань.

· Цикл управління експертною системою продукційного типу

В керуючому циклі розпізнавання дія виконується порівняння зразків з робочої памяті з умовними частинами правил з БЗ. Якщо умова якого-небудь правила відповідає зразку, то це правило переміщується в конфліктну множину. Правила в конфліктній множині називаються допустимими, оскільки вони узгоджені з поточним станом робочої памяті. Після закінчення роботи циклу розпізнавання дія починається процес вирішення конфліктів, в ході якого вибирається і активізується одне з допустимих правил.
В цикл управління входять:
збір необхідної інформації для оцінки ситуації
прийняття рішення
формування відповідних команд
їх виконання
Як критерій якості можна використовувати час реакції системи, який не має перевищувати час за старіння інформації згідно її цінності

· Цикл роботи механізму виведення експертної системи продукційного типу

В керуючому циклі розпізнавання дія виконується порівняння зразків з робочої памяті з умовними частинами правил з БЗ. Якщо умова якого-небудь правила відповідає зразку, то це правило переміщується в конфліктну множину. Правила в конфліктній множині називаються допустимими, оскільки вони узгоджені з поточним станом робочої памяті. Після закінчення роботи циклу розпізнавання дія починається процес вирішення конфліктів, в ході якого вибирається і активізується одне з допустимих правил. Нарешті у відповідності з частиною дії активованого правила виконується модифікація робочої памяті. Увесь процес повторюється до того часу, поки зразки в робочій памяті не будуть відповідати жодному з правил БЗ.

Як критерій якості можна використовувати час реакції системи, який не має перевищувати час за старіння інформації згідно її цінності

1 23