Диссертация (Исследование и разработка системы аргументации на основе пересматриваемых рассуждений для задачи обобщения)

СОДЕРЖАНИЕВведение ......................................................................................................................................... 4Глава 1. Теория аргументации: обзор ....................................................................................... 131.1. Основные понятия и определения теории аргументации ............................................ 131.2. Подходы к построению аргументационных систем .................................................. 171.3 Системы абстрактной аргументации ..............................................................................

181.3.1. Понятие конфликта и его свойства ........................................................................ 201.3.2. Приемлемость аргументов в системах аргументации .......................................... 241.4. Системы аргументации на основе многозначных логик ............................................ 291.5. Системы аргументации на основе пересматриваемых рассуждений ........................ 311.5.1.

Общий критерий адекватности для систем пересматриваемой аргументации .. 401.6 Выводы по главе 1. ........................................................................................................... 40Глава 2. Методы и алгоритмы аргументации на основе пересматриваемых рассуждений . 422.1. Методы монотонного вывода в системах аргументации ............................................. 422.1.1.

Система монотонного вывода для логики высказываний .................................... 432.1.2 Расширение системы для поддержки логики предикатов первого порядка ....... 502.2 Алгоритмы монотонного вывода .................................................................................... 532.2.1. Алгоритм прямого вывода ...................................................................................... 532.2.2. Алгоритм обратного вывода ...................................................................................

562.2.3. Алгоритм подтверждения интересов ..................................................................... 582.3 Методы пересматриваемого вывода. Обоснование и поражение аргументов ........... 592.3.1 Множественное поражение ...................................................................................... 612.3.2 Самопоражение ......................................................................................................... 622.3.3 Поражение собственного базиса..............................................................................

632.3.4. Обнаружение конфликтов ....................................................................................... 652.3.5. Пересматриваемый вывод, основанный на системе флажков ............................ 682.4Алгоритмы пересматриваемого вывода ..................................................................... 702.4.1. Алгоритм применения пересматриваемых правил ............................................... 702.4.2.

Алгоритм поиска конфликтов ................................................................................. 732.4.2. Алгоритм вычисления статусов поражения .......................................................... 752.5. Степени обоснования в системах аргументации ..........................................................

762.5.1. Алгоритм вычисления степеней обоснования. ..................................................... 812.6. Выводы по главе 2. ....................................................................................................... 832Глава 3. Применение системы аргументации для задачи обобщения.................................... 843.1. Постановка задачи обобщения .......................................................................................

843.1.1. Алгоритм С4.5 .......................................................................................................... 883.1.2. Алгоритм GIRS ......................................................................................................... 893.1.3 Модели шума ............................................................................................................. 913.2. Применение аргументации для задачи обобщения ......................................................

923.3. Формализация проблемы индуктивного формирования понятий в терминахаргументации ........................................................................................................................... 933.4. Алгоритм индуктивного формирования понятий с применением аргументации .. 963.5. Выводы по главе 3. ..........................................................................................................

99Глава 4. Программная реализация системы аргументации и результаты экспериментов . 1014.1. Программная реализация системы пересматриваемых рассуждений ................. 1014.1.1 Структура разработанной системы ....................................................................... 1014.1.2. Системные требования и основные показатели ..................................................

1074.1.3 Программная реализация системы для решения задачи обобщения сприменением аргументации ............................................................................................ 1094.2. Результаты экспериментов по улучшению точности классификации для задачиобобщения с помощью реализованной системы ...............................................................

1114.2.1 Методика проведения экспериментов................................................................... 1114.2.2. Тестовые наборы данных ...................................................................................... 1134.2.3. Результаты экспериментов .................................................................................... 1154.2.4. Выводы по результатам проведённых экспериментов ....................................... 1204.3. Внедрение разработанной системы ............................................................................. 1214.3.1. Постановка задачи..................................................................................................

1214.3.2. Предложенное решение и реализация системы с помощью аргументации. .... 1224.4. Примеры моделирования и решения некоторых задач аргументации с помощьюреализованной системы ........................................................................................................ 1264.5. Выводы по главе 4 ......................................................................................................... 136Заключение................................................................................................................................. 138Список литературы ....................................................................................................................

141Приложения ............................................................................................................................... 1481.Акты о внедрении ....................................................................................................... 1482.Свидетельство о регистрации программного продукта .......................................... 1503ВВЕДЕНИЕАктуальность темы исследований. Важной задачей, возникающей припроектировании интеллектуальных систем поддержки принятия решений(ИСППР), является разработка таких моделей и методов, которые способныфункционировать в условияхнеполныхи, чтоеще болееважно,противоречивых данных. Один из основателей направления ИскусственныйИнтеллект (ИИ) в России Д.А.

Поспелов в своем докладе “Десять горячихточек в исследованиях по искусственному интеллекту” [1] называетаргументацию одной из таких “горячих” точек, тем самым отмечая значимостьи перспективность разработок по этому направлению. В указанном вышедокладе отмечается, что логический подход в его классической форме требуетналичия полного перечня исходных положений (аксиом), который быобеспечивал замкнутость и полноту в некоторой предметной области.

Однако,различные практические задачи, решаемые методами ИИ, в большинствеслучаев не позволяют построить такие аксиоматические системы. Знания опредметных областях, как правило, являются неполными, неточными и лишьправдоподобными, что делает применение классического логического выводамалоэффективным и требует применения немонотонных и способныхработать с противоречивыми данными методов.

Так, по А.С. Нариньяни [2]противоречивость данных является одним из её НЕ-факторов и требуетспециальных методов обработки. Аргументация успешно используется дляработы с такими данными и позволяет не только обнаруживать, но и во многихслучаях снимать найденные противоречия.Методы теории аргументацииотносятся к правдоподобным и немонотонным методам, так как всеполучаемые выводы не считаются абсолютно достоверными и могут бытьпересмотрены на более поздних этапах рассуждений при поступлении новых4знаний или даже при новых выводах из существующих знаний, что даётгораздо больше возможностей для моделирования человеческих рассуждений.Вклассическойлогикедостаточноодногодоказательствадляподтверждения некоторого предположения.

В теории аргументации, ставитсязадачадоказательства того, что существует больше доводов “за”, чем“против” этого предположения. Таким образом, один довод не говорит осправедливости предположения, а вот превосходство доводов над ихопровержением уже означает это.В рамках научного направления ИИ аргументация получила серьезноеразвитие после работ Данга (P.M. Dung) [3], [4], Какаса(A.C. Kakas) [5], Линаи Шоэма(F. Lin, Y. Shoham) [6], Врейсвика (Gerard Vreeswijk) [7], [8],Праккен(H. Prakken) [9] [10]. Существенный вклад в развитие прикладнойтеории аргументации на основе пересматриваемых рассуждений внеслиПоллак (J.L. Pollock) [11], [12], [13], [14], [15], Нут (D. Nute) [16], [17] иСимари(G. Simari) [18]. Позднее теорию аргументации развивали Беснард (P.Besnard) и Хантер (A.

Hunter) [19], Бондаренко (Bondarenko) [20]. Такжесущественный вклад внёс в теорию аргументации отечественный учёный В.К.Финн [21], [22]. Кроме того, следует отметить работы Куинла (J. Quinlan) [23][24], Гантера и Вилле (B. Ganter, R. Wille) [25], Виттена и Франка (I. Witten, E.Frank) [26], С.О. Кузнецова [27], [28], [29] [30], В.П. Гладуна [31] связанные сзадачей обобщения, также рассматриваемой в диссертационной работе.Объектом исследования являются системы аргументации на основепересматриваемыхрассуждений.Предметомисследованияявляетсямножество методов и алгоритмов систем аргументации, и их применение длярешения различных задач ИИ, в том числе задачи машинного обучения.Целью работы является исследование, разработка методов, алгоритмови соответствующих программных средств, позволяющих производить5аргументационный вывод на основе пересматриваемых рассуждений, а такжеприменение разработанных средств для улучшения точности классификацииобъектов в задаче обобщения.Для достижения указанной цели требовалось решение следующих задач:1.