45950 (Представление и использование знаний об объектах), страница 2

sup

sup

рис.6 уст. сост. врем.

сост.

Тип объекта является общим для всех предметных областей.

2. Отношение частичного порядка PART OF. Модель времени строится на

основанииконечного множества типов временных интервалов, на которых определено

отношение PART OF.

ti PART OF tj

явл. частью

Каждый интервал типа ti является частью одназначно определенногоинтервала tj.

Время

sup sup

год неделя

PART OF PART OF

месяц

PART OF

сутки

PART OF

час

PART OF

минута

PART OF

секунда

рис. 7

Модель пространства строится на конкретном множестве, так же, как и времени, но

по отношению к части окрестности.

(См. рис.8)

пространство

sup

sup

страна континент

PART OF PART OF

область регион

PART OF PART OF

населенный

пункт

PART OF PART OF

город деревня

рис.8

3. Отношение принадлежности ISA

Иванов А.И. ISA студент

связывает имя объекта с его типом

4. Отношение INSTANCE OF (INS)

Иванов INS АИ-1-93

отношение может быть задано как на

множестве имен, так и типов

name (O1) INS name (O2)

Если t1 INS t,

t2 INS t,

..........

tn INS t, то объект типаt может состоять из объектов

типов t1,t2...tn,причем объект типа t может включать

несколько объектов данных типов.

Это отношение (INS) применяется для множества дискретных объектов,

PART OF - непрерывных.

студент INS группа студентов

лаборатория

INS

INS

INS

сотрудники помещение оборудование

лаборатории лаборатории лаборатории

рис.9

Свойства этих отношений

1. PART OF и SUP обладают свойством транзитивности:

t1 SUP t2; t2 SUP t3

t1 SUP t3

доцент SUP SUP сотрудник

преподаватель

рис.10

доцент SUP преподаватель ; преподаватель SUP сотрудник

доцент SUP сотрудник

Для отношения INS это свойство не выполняется:

2. t1 INS t2; t2 INS t3; tn-1 INS tn В графе отношения INS нет

неверно, что tn INS t1

циклов

3. t1 SUP t2; t2 INS t3

t1 INS t3

лаборант SUP сотрудник лаборатории ; сотрудник лаборатории INS лаборатория

лаборант INS лаборатория

лаборатория

INS

сотрудник INS

SUP

лаборант

рис.11

4. name (O) ISA t1 ; t1 SUP t2

name (O) ISA t2

Москва ISA город ; город SUP населенный пункт

Москва ISA населенный пункт

Представление типов объектов

Конечное множество троек вида (t, ni, ti);

где t, ti - типы объектов,

ni - имя атрибута,

(Атрибуты - характеристики объектов или роли, которые они играют в

определенных ситуациях) i=1,..., к,

ni¹nj, если i¹j,называется представлением типа t, если в каждый

момент времени ni: tобt® (ti)обt,

(ni - отображ. мн-во объектов типа t на мн-во объектов типа t1)

причем разным объектам О1 и О2 типа t соответствуют разныекартежи значений

функций ni

{n1t(O1), n2t (O1,..., nkt(O1)}

{n1t(O2), n2t(O2,...,nkt(O2)},

последнее условие называется условием различимости объектов.

В качестве примера рассмотрим объект типа автомобиль:

t ni ti

(автомобиль, марка, марка автомобиля)

(автомобиль, номер, номер автомобиля)

(автомобиль, цвет, цвет автомобиля)

автомобиль(москвич, МКА-21-17, белый)

автомобиль(жигули, МВА-11-25, красный)

Композиционный тип объектов

(ni , ti) COMPONENT OF t

COMPONENT OF означает, что объект типа ti является компонентой объекта типа t.

дата

COMPONENT OF

COMPONENTOF

COMPONENT OF

год n1 число n3 месяц n2

год t1 число t3 месяц

t2

рис.12

Пример композиционного объекта:

Ситуация "находится" (нах. человек в опред. помещении опред. время)

t находится

n1 участник ситуации n2 место ситуации n3 время ситуации

t1 человек t2 помещение t3 время

sup sup sup sup дата

ситуац. момент сит.

учащиеся сотрудники аудитория лаборатор. дата момент

ins ins число сит. месяц сит. год сит.час

ситуации минута ситуации

оборудование число месяц год час минута

Шаблонные высказывания

человек . . . находится в помещении . . . во время . . .

сотрудник . . . находится в аудитории . . . в . . . часов . . .минут . . .

. . . число . . . месяц . . . год

В шаблонные высказывания могут быть поставлены имена конкретных объектов.

Минимальное представление

Представление {(t, ni, ti)i=1...k} называют минимальным, если при удалении "

из этих троек,оставшееся множество троек перестает быть представлением данного

типа объектов.

Пример:

t - аренда

t1 - объект аренды

t2 - арендатор

t3 - арендодатель

t4 - срок аренды

t5 - стоимость аренды

Функциональная зависимость

Предположим, задано представление

{(t, ni, ti)i=1...k}

X={ti1, ..., tip}

Y={tj1, ..., tjs}

Говорят, что компоненты Y функционально зависят от компонент X, если в любой

момент времениt для любых двух объектов О1, О2 Î tобtиз равенств: ni1t(O1) =

ni1t(O2)

. . .

nipt(O1) = nipt(O2),

следуют равенства:

nj1t(O1) = nj1t(O2)

. . .

njst(O1) = njst(O2)

Пример: X={t4, t5,t6} Y={t1, t2,t3}

t Лекция

лектор слушатель предмет лекции место день недели время начала

преподаватель группа предмет аудитория дата

t1 t2 t3 t4

t5 t6

min

представление

Операции над типами объектов

Позволяют получать из существующих типов новые типы.

1. Могут быть заданы операции объединения (t1Èt2), пересечения

(t1Çt2), разбиения и др.

Если { ti INS t i=1,...,k}, то тип È tiсостоит из тех и только объектов,

которые могут быть элементами объектов типа t.

Если {(ti SUP t)i=1,...,k}, то равенство t=Èti означает, что список подтипов

ti является исчерпывающимдля объектов типа t.

Примера :

объект = человек È помещение Èоборудование

человекÇпомещение = человекÇоборудование=

= помещениеÇоборудование = 0

2. Операция разбиения типов объектов на классы эквивалентных объектов.

(человек, пол человека, пол)

t n1 t1

пол = {муж, жен}

t2 = муж

t3 = жен

Типы t2 и t3являются результатом разбиения типа человек по типу пол (t/t1)

t Знание иностранного языка

n1 знающий n2 предмет знания

t1 человек t2 иностранный язык

Новые объекты - группы людей, знающих некоторый язык определяются в результате

разбиения t1/(t2,t)

Представление знаний об отношениях между типами

ER - модели

ER - диаграммы

(Entity Relationship Diagram)

П. Чен - 1983 год.

1. сущности (типы объектов)

2. связи (типы отношений)

3. свойства сущностей и связей

(атрибут (характеристики, роли))

1) Е1, Е2, ..., Еn

преподаватель

2) R1, R2, ...,Rn

занятие

кафедра работает преподаватель нагрузка

группа занятие

предмет

обучение факультет

изучение

курс специальность

рис.13

3. Свойства (атрибуты)

Ei, Ri - соответствующие области знаний

имя - имя области знаний

На дуге подписываются соответствующие свойства.

имя

название

кафедра

имя имя имя

фамилия имя отчество

преподаватель

рис.14

код

имя группа

группы

рис.15

название имя

предмет

объем

натуральное число

рис. 16

натуральное

лекция число

нагрузка

лабораторная натуральное

число

рис. 17

шифр специальность

код

рис.18

Часто в виде связи выступает прямое дополнение.

В виде свойств обычно представляются время и место ситуации.

занятие

место начало

помещение день недели время

рис.19

Часто свойства вводятся с помощью слова "иметь"

код

группа код

группы

рис.20

преподаватель

обучение учебн. студент

процесс

рис. 21

учебный

процесс

контроль

административный

персонал

рис. 22

"Учебный процесс" - является и сущностью и связью.

преподаватель

курс обучение учебный

студент

процесс

факультет специальность контроль

административный

персонал

рис. 23

Часть предложения, которая являются придаточным, рассматривается как сущность

болеевысокого уровня абстракции.

распределение

заведующ. решает

преподаватель

кафедрой

группа

занятие

предмет

рис.24

Концептуальная схема позволяет представить различные иерархические связи между

объектами.Классический пример - классификация животных.

(См. ниже рис. 25)

животные

простейшие . . . губки . . . хордовые

. . . . . .

оболочники . . . бесчерепные . . .

позвоночные

. . . . . .

. . . . . .

рис. 25. Иерархическая таксономическая структура

Таксон - группа дискретных объектов, связанных некоторой степенью общности

свойств.Набор свойств должен быть необходимым и достаточным для того, чтобы

таксон занимал единственное место в структуре и не пересекался с другими

таксонами.

При декларации таксона указывается таксон верхнего уровня и свойства, которые

отличают данныйтаксон от других таксонов.

Таксономические категории -

{тип - подтип - класс - отряд - род - вид}

Обычно с типом объекта нижнего уровня связывают конкретные факты.

кошки род

sup sup

домашняя лесная вид

isa

барсик

рис. 26

Свойства, характерные для некоторого типа объекта, наследуются всеми типами

объектанижнего уровня. В БД могут быть описаны только один раз.

2. Практический раздел

Как уже отмечалось ранее, целью данного КПР является подготовка теоретического

ипрактического материала для обеспечения доступного изучения соответствующих

разделов по дисциплине Инженерия Знаний. Подготовленный теоретический

материалможно найти в "Теоретическом разделе" данного КПР. Он содержит в себе

все понятия и определения, а такжепримеры, необходимые для успешного

использования (применения) этих знаний и изучения соответствующих тем.

Для наиболее лучшего освоения и закрепления полученных знаний мы предлагаем

проводитьпрактические занятия по данному разделу. В качестве материалов для

проведения практических занятий предлагается использовать разработки данного

КПР,приведенные ниже.

2.1 Ограничения на использование разработанного программного обеспечения

Для того, чтобы в дальнейшем не возникало непредвиденных проблем с применением

разработанногопрограммного обеспечения, ниже приводятся необходимые аппаратные

требования для успешного функционирования программ:

HARD (минимальные требования):

ю : персональный компьютер фирмы IBM или совместимый с ним;

ю : 486 SX-33Mhz, RAM 4Mb, VideoRAM 512Mb, 45 Mb свобод.

места на HDD, VGA, манипулятор типа "мышь";

SOFT:

ю = операционная система MS-DOS 5.0 и выше,

либо я MS Windows - 95;

ю = графическая оболочка я MS Windows 3.xx

(данный пункт опускается, если используется я MS Windows -95)

ю = полностью установленный на жесткий диск MS ACCESS2.0,

если используется я MS Windows 3.xx,

либо MS ACCESS7.0 for я MS Windows -95;

2.2 Необходимые знания для работы в MS ACCESS2.0

Краткий экскурс в Access

MS ACCESS2.0 - это очередная разработка фирмы MicrosoftÒ.По сути дела - это СУБД

с очень дружественным и наглядным интерфейсом, как собственно и все программы,

разработанные фирмой MicrosoftÒдля ее же графической оболочки я MS Windows 3.xx

или для операционной системы я MS Windows -95.

В данном КПР не приводится описание работы я MS Windows, так как считается, что

пользовательуже знаком с ней. В противном случае необходимо обратиться к

специальной литературе.

Если Access инсталлирован на компьютере, его запуск происходит следующим

образом:

1. Запустить я MS Windows;

2. Открыть окно Access-группы Диспетчера Программ (Program Manager) и дважды

щелкнуть мышью напиктограмме, соответствующей Access (на ней изображен ключ и

имеется надпись "Microsoft Access";

Чтение экрана Access

После загрузки Access в верхней строке главного окна (строка заголовка)

появляется имяпрограммы - Access. Ниже расположена строка меню. Под ней

расположена строка инструментов. Различные кнопки этой панели появляются в

зависимости от того, вкакой части программы вы находитесь. В нижней части экрана

расположена строка состояния, которая содержит полезную информацию о ходе работы

с Access.

Открытие меню

Почти всякая работа в Access начинается с открытия БД с помощью меню File

(Файл). Для этогощелкните на элементе File (Файл) в строке меню, и на экране

раскроется меню, с помощью которого Access позволяет создавать новые или

открывать существующиеБД, а также выполнять другие операции.