Лекция 1

Лекция 1 по СИИ

1.  АРХИТЕКТУРА  СИСТЕМ ИСКУССТВЕННОГО  ИНТЕЛЛЕКТА

СИИ являются результатом логического развития СОД, которую можно определить как интеллект.

Систему принято считать интеллектуальной, если в ней реализованы три группы основных функций:

1) представления и обработки данных;

2) рассуждения;

3) общения с пользователем на естественном языке.

Эти обобщенные функции реализуются как правило следующей совокупностью процедур:

Рекомендуемые материалы

1) накопление знаний о предметной области;

2) классификация знаний по критерию прагматической полезности и непротиворечивости;

3) структурирование знаний в направлении их использования в конкретной области;

4) автоматическое поддержание базы знаний при ее пополнении;

5) получение и обработка знаний от нескольких экспертов.

1) инициализация процессов получения новых знаний;

2) соотнесение новых знаний со старыми;

3) пополнение знаний с получением логического вывода, отражающего закономерности в предметной области и накопленных знаниях;

4) обобщение знаний на основе более частных знаний;

5) логическое планирование своей деятельности;

6) осуществление вывода на основе рассуждений по аналогии и т.п.

1) общение на естественном языке (или подмножестве профессионального языка);

2) обучение;

3) адаптация в процессе взаимодействия к специалистам разной квалификации;

4) введение знаний о целях и возможностях пользователя, а также о собственных возможностях и орг-х;

5) формирование по запросу пользователя объяснений своей деятельности;

6) документирование информации в форме, необходимой пользователю.

Естественно, что вышеперечисленные процедуры должны быть реализованы той или иной формой организации системы, т.е. ее архитектурой.

Рассмотрим обобщенную структурно-функциональную схему СИИ (рис.1).

Архитектура конкретной СИИ определяется функциями конкретного состава задач и их связями между собой.

В приведенной схеме можно выделить два основных блока:

– машины баз знаний;

– решатель

и вспомогательные блоки: систему общения на ЕЯ, рецепторы и эффекторы.

Это деление на блоки абсолютно четко соответствует обобщенным функциям СИИ.

МБЗ реализуют первую функцию СИИ – функцию представления и обработки знаний и состоит из блоков:

База фактов содержит факты, носящие конкретный характер:

а) факты, характеризующие текущую ситуацию, текущее состояние;

б) факты, характеризующие уже имевшие место ситуации (опыт).

База правил содержит элементарные выражения, называемые в теории ИИ продукциями. Здесь содержатся закономерности, представляющие, как правило, причинно-следственные связи предметной области. Это предложения типа ЕСЛИ–ТО–ИНАЧЕ.

База процедур хранит то, что в обычных СОД называется прикладными программами. С помощью этих процедур выполняются все необходимые вычисления, преобразования и другие нужные системе последовательности внутренних действий.

База закономерностей содержит различные сведения, относящиеся к особенностям той предметной области, в которой будет функционировать система. Это, например, законы предметной области, эмпирические зависимости.

База знаний о себе содержит списки того, что хранится в текущий момент в остальных базах:

– сведения о том, как представляются единицы информации различного типа;

– сведения о том, как взаимодействуют отдельные части системы;

– сведения о том, как получено решение любой конкретной задачи.

Другими словами хранятся на том или ином уровне подробности описания самой системы, ее возможностей и способов функционирования.

База целей содержит такие целевые структуры, которые позволяют организовать процессы движения от исходных фактов, закономерностей, правил и процедур к достижению той цели, которая поступила в систему от пользователя или сформирована в самой системе в процессе ее функционирования. База целей – это тоже способ представления знаний, как и база правил, но ориентирована на связи объектов между собой через сообщения, что позволяет реализовывать стратегию вывода, например, по сценариям.

Этот момент является одним из существенных отличий СИИ от СОД. В традиционной СОД схема передачи управления и использования данных предопределена в программе. Обработка информации осуществляется последовательными шагами, а ветвление имеет место в заранее выбранных точках. В СИИ ходом рассуждения управляют данные и ветвление в ходе рассуждения – норма. При этом правила дают возможность на любом шаге оценить ситуацию и предпринять соответствующие действия.

Монитор баз знаний – это программа управления всеми базами, входящими в базу знаний. Эта программа организует их взаимодействие между собой.

Т.о., база фактов – это база данных, а база правил, база закономерностей, база целей – составляют основу базы знаний предметной области.

МДВ реализует вторую функцию СИИ – функцию рассуждений, она состоит из 7 элементов:

БДВ реализует дедуктивные рассуждения, с помощью которых на основании общих закономерностей из базы закономерностей, конкретных фактов из базы фактов и правил вывода из базы правил выводятся новые факты. С помощью этого же блока происходит поиск пути на сценариях при заданной конечной цели.

В лекции "18. Итальянская журналистика и терроризм" также много полезной информации.

Однако строгий формальный вывод может быть обеспечен не всегда, может отсутствовать необходимая информация, могут существовать ограничения на принятые решения и т.п. Поэтому БИВ целесообразен в СИИ для организации вывода новых знаний на основе обобщений отдельных понятий и фактов, замена операций с отдельными понятиями и фактами операциями с их множествами. Конечно реализация вывода по индукции труднее, чем по дедукции, но зато СИИ получает значительные интеллектуальные преимущества.

В процессе индуктивного и дедуктивного выводов возможны ошибки. Чтобы их устранить необходимо использовать определенные указатели правдоподобия сформированных правил, реализуемых в БПВ.

Поскольку СИИ должна работать на естественном языке или его подмножестве из области профессионального языка, то этот блок и должен отражать те степени правдоподобия правил, фактов, которые имеются в естественном языке (ЕЯ) в виде выражений: «вероятно», «часто», «много раз», … В этом блоке целесообразно моделировать и правдоподобные рассуждения, т.е. элементы переноса свойств, выявленных для одних фактов и ситуаций, на другие, кажущиеся по набору признаков похожими на уже изученные (рассуждения по аналогии и ассоциации).

Блок планирования – этот блок связан со всеми БМЗ, планирует процесс вывода в зависимости от конкретной ситуации.

Монитор решателя – программа, управляющая всеми блоками решателя.

Блок рабочего поля памяти отражает реальную ситуацию использования памяти компьютера при решении интеллектуальных задач. В нее блоки индуктивного и дедуктивного вывода вызывают из БЗ необходимые знания, чтобы не искажать БЗ различными преобразованиями, нужными для решения задач.