ii2 (Шпоры)

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧ И ИИ

Решение задач (60-е), Представление знаний (70-е), Проблема знания (нач. 80-х).

Три вида деятельности: 1) креативный (творческий) уровень (проблема "шевеления" проблемной сферы и адекв. взгляда на пост. задачи); 2) комбинаторный (четко пост. задача, необх. спланир. решение); 3) рабочий (выполнение ранееспланир. решения, хотя м. оказ., что невозможно, тогда - откат). Осн. исп-мые методы: 1) логический вывод (выч. предикатов); 2) вывод на знаниях (м. рассм. проблемн. среду как некот. форм. систему в некот. сост., сущ. правила перехода из сост. в сост., описаны исх. сост. /аксиомы/, методы /теоремы/); 3) Немонотонные рассуждения (в проц. вывода нек. из ранее выв. фактов могут перестать быть истинн.); 4) Аргументация на знаниях (вывод на знаниях с мультипликативной оценкой достоверности пути /распозн. слов/) Концепция арг. на знан.: отказ от мульт. оц. - сущ. неск. "оракулов", выск. свои соображ., на осн. кот. прин. решение. - Нужна нов. теор. вер. (класс. и нечетк. множеств - провал).

Поиск реш. в простр. состояний. Методы поиска: полные и неполные (отказ от некот. альтернатив), слепые (никак не учит. на каком расст. от цели мы нах.) и эвристические ("холодно-горячо", аппарат оценочных функций). Слепые + полные: мет. поиска вширь и мет. поиска вглубь. Слепые неполные: на глубину N. Ключевые операторы - догадываемся, что необх. применить к-то опер. в процессе решения => смотрим его предусловие и рассм. его как состояние, через кот. нам надо пройти - ключевое состояние. Метод поиска вширь: Переменные: Open - спис. вершин, подгот. к "открытию", Closed - список закрытых вершин, Counter - счетчик вершин, (...) - список - представление состояния, Current - очередная вершина, Dlist - список дочерних вершин, Reflist - список указателей. Алгоритм в приложении.

Редукция задач - исп. ключевых операторов.

Система GPS: сущ. некот. проблемная среда, в ней - объекты, они явл. эл-тами проблемн. среды; опреаторы - способы преобразования объектов; различия - между объектами; цели (целевые состояния). Между операторами и различиями связь: какой оператор какое различие ликвидирует. Методы: 1) A->B (переход из сост. в сост.): ср. A и B, найти D=A-B, если D=0, то return =успех=, иначе подцель: уменьшить D, если не удается - =неуспех=, уд. - A': A'->B нет различий, подцель: A'->B - неуд. = =неуспех=, уд. - =успех=; 2) Уменьшить D: a) найти нек. опер. Q, подход. для уменьш./снятия различ. D - неуд. => =неуспех=; иначе b) предв. проверка применимости; c) подцель Q(A) -> A' - достижима - =успех=; 3) Применить опер. Q(A): а) D = (prec Q-A) если = 0, то =успех=, а Q(A)=A'': b) подцель - уменьш. D (выз. (2)) - неуд => =неуспех=; c) подцель: применить Q(A') (A' - где D уменьш.).

Обратное планирование, комбинированные методы планирования. Но сущ. задачи, в кот. мет. обр. планир. не применим (выч. неопр. инт.).

РОБОТ - такая система в ИИ, которая имеет возможность получать инф. о проблемной среде и воздействовать на проблемную среду.

Системы ИИ реального времени. Особенности: 1) проблема немонотонности (в проц. функц. системы происх. пост. обновление данных => измен. истинность утверждений); 2) "Рассуждение" с учетом времени (каждому факту, кот. обрабат. системой, д.б. сопоставлена некот. временн. хар-ка => система д. уметь рассуждать о прошлом и планир. свои действия с учетом врем.); 3) Реактивность по отн. к асинхронным событиям (реакция на события, и принять их во внимание в решении задачи); 4) "Концентрация внимания" (умение выделить то, что наиболее

значимо в данном контексте); 5) Внешний интерфейс (система д. уметь принимать инф., прих. по разным каналам, и д. уметь отправлять инф. по разным каналам); 6) Ненадежность и неполнота знаний (не всегда сущ. возм-ть дать полное опис. пробл. среды => необх. выявлять и уничт. противоречия); 7) Интеграция с традиц. прогр. системами (архивация, счет и т.д.); 8) Высокая скорость работы.

Продукционные системы: (p: a -> b (альфа, бета) - один из способов предст. знаний - если a, то b). Сущ. некот. группа таких правил, правило их просмотра зависит от алгоритма => сущ. нек. упр. проц., осущ. выбор след. правила. (Сущ. реальные такие системы). Этапы исполнения: 1) сопоставление (выбор правил с уд. предусл. p); 2) разрешение конфликта (если ни одно не подх., то (1)); 3) выполнение; 4) зацикливание на (1). С учетом того, что реальн. времени, то: 1a) этап коммуникации (внести все проишедш. изм. (внешн.) в БД и послать необх. инф. во внешн. мир - реакции на внешн. события); 1b) внести "отложенные" события в БД (для которых "пришло время истинности" - реакция на внутр. события в соотв. с внешн. миром); 1) <без измен>; 2) переход в режим "ожидания" (если не одно из правил не применимо); 3) <без изм.>; 4) цикл.

Игры 2-х лиц с противоположн. интересами (крестики-нолики). Идея: продвинемся по дереву поиска и посмотрим по оценочной функции ситуацию через неск. ходов. Альфа-отсечение - "так плохо нам уже было", Бета-отсечение - "так хорошо нам быть не может (не будет)".

Представление знаний (знания, умения, навыки) - центр. проблема ИИ. БД - некот. аппарат, здесь речь идет о форме представления информации; БЗ - здесь главное содержание, все из БЗ можно представить в БД. БЗ (целостная и независимая модель проблемной сферы): 1) база фактов; 2) база правил; 3) база понятий; 4) база процедур (автоматизир. мех-мы решения - умения); 5) база закономерностей; 6) база целей; 7) база метознаний (знаний системы о себе - навыки). Предметная область - некоторый кусок действительности, выделяемый по каким-то критериям. Проблемная область - берется предм. область и на нее наклад. некот. круг задач. Адаптивные СИИ - 1) адаптируемость с режимом администратора (есть ядро системы и его можно приспосабливать к проблемн. областям); 2) адаптация в рабочем режиме по инициативе пользователя (обучение системы пользователем - в раб. режиме получ. новые факты о предм. области); 3) адаптация по инициативе системы (система сама способна разобраться в тупик. ситуации - м.б. добавляя новые факты). Адаптация - некоторое сиюминутное приспособление к новому; Обучение - система запомнила, то что сделала. С-знания (относящиеся к с-ме ИИ): 1а) базовые (знания раработчиков); 1б) открытые

(знания пользователей); 2а) общие (треб. в работе с разными пробл. ср.); 2б) проблемно-ориентированные (только в одной ПО); 2в) личностно-ориент. (о пользователях); 3а) предметные; 3б) лингвистические (язык общения); 3в) коммуникативные (о специфике общения): 4а) метознания; 4б) все остальные. Способы представления данных - декларативные и процедурные. База данных системы д. отображать динамич. изменяющуюся понятийную модель системы и ее окружения. Сущ. рабочая область - место, куда "закачиваются" прототипы, и с пом. инф. из

ПО, сопост. с конкр. объектами. Настройка на сеанс. Сеанс Cij - работа i-го пользователя с j-й ПО. С-объекты (=стол=, =человек= и т.д.), С-предикаты (=находится_на= и т.д.), С-актанты - объекты, которые объединены конкретным С-предикатом. С-предикат с актантами соответствует некоторой С-ситуации = С-предикат + заполненные С-актанты + С-модификаторы (некот. характеристики всей ситуации в целом). Модификатор Модальность Действия - выполнено действие или нет (достоверность = 75%). Предусловие и постусловие записывается С-пре-

дикатами. С-падежи - могут связывать между собой С-предикаты. Из С-ситуаций можно собирать более крупные образования - С-факты. Например, пара<Т,Ц>. С-метазнания - разрешение конфликтов: 1) нет связи (между объектами БЗ); 2) "пучок альтернатив" (слишком много); 3) противоречия (общих знаний и конкр. фактов); 4) тупик в дереве поиска. => метазнания должны содержать: инф. о причине конфликта, инф. о способах разрешения конфликта, инф. о степени полномочий системы (какого рода конфл. система м. разрешить сама и что для этого запоминать, или система должна обращаться к пользователю).

Проблемы адаптации: 1) родители и учителя (каков должен быть объем "врожденных" знаний; если система способна самообуч., то д. серьезно проработаны метазнания, "предварительное обучение" - в системах распозн. речи, напр.); 2) Метознания (эти знания управл. ходом обучения); 3) Источник и инициатор (напр. иниц. и ист. нов. инф. м.б. пользователь или источн. м.б. задача + какой-то мех-м, заст. ее учиться); 4) Результаты обучения. Результатами обуч. м.б.: 1) новая структурная единица (описание нового С-объекта); 2) изменение структурной единицы; 3) добавление новой связи; 4) изменение некоторой упр. информации (напр., метознан.).

Методы обучения: Индуктивн. методы (из нек. частн. приемов решения задач собирается нек. общее правило), Дедуктивн. методы (из общ. правила - частн. решение), Обучение по аналогии (пыт. применить уже известный способ, если задача по к-то крит. похожа на уже решенную).

Методы представления знаний: 1) Логические методы (знания - совок-ть формул некот. логики); 2) Семантические сети (БЗ - нек. модель действительности: если в Пробл. Среде можно выделить объекты и связи между ними - "сеть"); 3) Фреймы; 4) Продукции (правило "если ..., то ..." - можно описать все, но это описание в какой-то степени процедурно - трудно опис. структ. сложные объекты).

Язык ПЗ - некот. формальный язык, исп-ся для ПЗ. Метод ПЗ - это совок. взаимосвяз. средств описаний знаний и оперирование этими описаниями.

1) Логический метод. Знания = совокупность фактов. Факт = формула в нек. логике (обычно, несложной). Система знаний - совокупность взаимосвяз. формул,отраж. пробл. среду. Плюсы: существует формальный аппарат вывода новых фактов из уже изв. (напр., метод резолюций); средства контроля целостности; способ описания прост для понимания человеком. Минусы: процедуры контроля целостн. просматривают всю совок. аксиом и ищут противоречия => сложно представлять противоречивые данные и неполные знания.

2) Семантич. сети. Знания = совокупность описаний объектов и их связей. Формально - раскраш. (разл. типы связей) граф, вершины - атомарны или подграфы. Пробл. среда - совок. описаний объектов и связей. Минусы: в хор. случае она просто необозрима (потенциально - бесконечна). Плюсы: Хорошая структура. (Динамич. сети - сетевые грамматики). Выдел. 3 типа объектов: обобщенный (=С-понятие), агрегатный (сост. из неск.), конкретный (напр., наст. мом. времени). Типы связей: Р-В (родо-видовое соотношение - относ. к понятиям), Р-В-<вверх> (дуга, напр. от род. понятия к видовому), Р-В-<вниз>, Ч-Ц (часть - целое - вверх/вниз), П-О (понятие объект - вверх/вниз). Операции: 1) операция сопост. с образом (наложение графов); 2) поиск/замена фрагмента; 3) взятие копии; 4) раскрытие/свертка вершины (точка <-> подграф).

3) Фреймовый метод - ...

4) ПЗ с пом. продукций. Это скорее способ представления навыков с-мы и знаний типа закономерностей. p: a->b (альфа, бета). (Если T > 200 C и p > 5 кПа, то открыть ...)

Экспертные системы. Это некот. попытка выйти на уровень решения задач. Хотя отд. ЭС получили нек. распр. и принесли пользу, широк. прим. нет. ЭС - это выч. система, в которой предст. знания специалистов в нек. конкр. узкоспец. ПО и которая в пределах этой пробл. области способна принимать решения на уровне экспертов-профессионалов (внимание: не о предметной, а о проблемной (узкой) области). Комментарии: 1) ЭС ориент. на практические задачи, напр., мед. диагностика; 2) узкоспециализир. проблемн. обл.; 3) рез-т д.б. сравним с рез-том, получ. от человека-эксперта; 4) существ. требование: "прозрачность" решения (это влияет даже на архитектуру), т.е. чтобы даже не квалифицир. польз. мог пользоваться - реализуется в ЭС посредством Подсистемы объяснения (объясн. м.б. разными - напр., со ссылкамина источник). Сущ. проблемы "достоверности решения" и "ответственности за решение" (юрид.) - ЭС считается только советчиком. Классич. области применения: нтерпретация (классификация),прогноз, диагностика, отладка, планирование, обучение, управление и т.д.

[DEFINE MAIN ( LAMBDA ( )

[PROG ( ОТВ ИМЯ КЛАСС ОБ )

[ WHILE T [ PRINT 'РАБОТАЕТ ЭКСПЕРТНАЯ СИСТЕМА']

[ PRINT 'У ВАС ЕСТЬ ЗАДАЧА .. ?' ]

[ PSET ОТВ[ YES_NO ]

[ COND ( [ EQ.ОТВ НЕТ] [ EXIT MAIN MAIN ] )

[ PRINT 'ВВЕДИТЕ ИМЯ...']

[ PSET ИМЯ [ READ ]]

[ IF ( [ PERM | GOAL ( .ИМЯ - *КЛАСС) ) ]

; PERM - функция управления неуспехом , отменяет все развилки и операторы

PSET ОБ [ GETA ( .ИМЯ - .КЛАСС ) ОБСН]]