4 (743480), страница 2

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 2)

Наиболее часто используемые модели представления знаний для решения задач искусственного интеллекта (ИИ) приведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Описательные формализмы	Иерархия	Наследование	Модульность
Семантические сети	+	-	-
Фреймовая модель	+	+	-
Продукционная модель	+	-	+
ОО модель	+	+	+

Для проекта "Учебное расписание" был выбран объектно-ориенти­рованный (ОО) формализм представления знаний, который можно трак­товать как уточнение формализма фреймов (в формализме фреймов не делается различия между видом отношений класс/подкласс и видом отношений класс/конкретный экземпляр, в то время как в ОО форма­лизме эти два вида отношений являются ортогональными).

ОО модель знаний также выгодна с точки зрения процесса предс­тавления знаний, который включает в себя следующие этапы:

1. Идентификация классов и объектов данного уровня абстрак­ции;

2. Идентификация семантики классов и объектов;

3. Идентификация связей между классами и объектами;

4. Идентификация классов и объектов (программная реализация).

2.1.1. Объектно-ориентированная модель представления знаний

Концептуальной основой объектно-ориентированного стиля представления систем является подход, которому соответствуют четыре главных элемента:

- абстрагирование;

- ограничение доступа;

- модульность;

- иерархия.

Под абстрагированием понимают выделение существенных характе­ристик (атрибутов) объектов (определение абстрактного типа дан­ных), которые отличают его от всех других видов объектов и, таким образом, четко определяют особенности данного объекта с точки зрения дальнейшего рассмотрения и анализа.

На данном этапе введем понятие инкапсуляции как объединения атрибутов объектов и функций управления объектами в единую описа­тельную структуру - класс. Таким образом, понятие класс определяет множество объектов, связанных общностью структуры и поведения.

Следует разделять внутреннее и внешнее проявление класса. Ин­терфейсная часть описания класса соответствует его внешнему проявлению, подчеркивает его абстрактность, но скрывает его структу­ру и особенности поведения. Реализация класса составляет его внутреннее проявление и определяет особенности поведения, т.е. в данной части раскрывается реализация тех операций, которые пере­числены в интерфейсной части описания.

Интерфейсная часть класса состоит из перечня действий, кото­рый допускает описание, других классов, констант, переменных и других особенностей, необходимых для полного определения данной абстракции. Интерфейсная часть описания класса разделена на три составные части:

- общедоступная;

- защищенная;

- обособленная (скрытая).

К = , (2.1)

где

А – атрибуты класса;

Ф – функции (методы) класса.

В свою очередь:

А =<О_А, З_А, С_А>, (2.2),

а

Ф = <О_Ф, З_Ф, О_Ф>, (2.3)

где

О_[А,Ф] - общедоступные элементы класса;

З_[А,Ф] - защищенные элементы класса;

С_[А,Ф] - скрытые элементы класса.

В общедоступной части интерфейса класса декларируются опреде­ления, "видимые" для всех объектов-пользователей данного класса.

В защищенной части интерфейса класса даются определения, "ви­димые" только для объектов, относящихся к подклассам данного класса.

В обособленной части интерфейса класса декларируются опреде­ления, "скрытые" для объектов всех других классов.

Созданию абстракции объекта предшествуют решения о способе ее реализации. Выбранный способ реализации должен быть скрыт и защи­щен для большинства объектов, обращающихся к данной абстракции. Ограничение доступа определяет процесс защиты отдельных элементов объекта, не затрагивающий существенных характеристик объекта как целого.

Модульность является свойством системы, которое связано с возможностью декомпозиции ее на ряд тесно связанных модулей (об­ластей).

Иерархия реализует механизм отношений между классами объек­тов. Отношения между классами могут быть комбинацией следующих типов иерархий;

- наследование;

- использование;

- метаклассы.

Наследование – отношение между классами, когда один класс повторяет (включает в себя) структуру и поведение другого (простое наследование) или других (множественное наследование) классов. Класс, структура и поведение которого наследуются, называются суперклассом (класс-предок), а производный от суперкласса класс навивается подклассом (класс-наследник). Очевидно, что лучшим способом сохранения единства подхода к проекту и решения проблемы избыточности описания, является создание для каждого ви­да данных отдельного класса, что позволит защитить данные в каж­дом классе и увязать их с выполняемыми операциями.

Отношение использования связано с объявлением общности (дру­жественности) классов, которая означает возможность доступа к за­щищенным элементам класса объектам других классов.

Метакласс (абстрактный класс) является классом, объекты ко­торого сами являются классами.

2.1.2. Блочная альтернативная сеть

2.1.2.1. Элементарный блок альтернатив

Постановку задачи выбора альтернативных результатов для задач синтеза технических решений осуществим следующим образом.

Пусть существует объект R (R~^О), который будем называть ре­шением. При этом существует несколько показателей (атрибутов), характеризующих объект:

П = (П₁,...,П_,... ,П_N) (2.4)

Каждый атрибут может принимать качественные и количественные значения, которые определяются как параметры (значения атрибута). Эти параметры могут быть постоянными и переменными во времени:

П=(^₁, …, ^_j, …, ^_I),

или (2.5)

А=(^₁, …, ^_j, …, ^_I)

Схема атрибутивного представления решения сложной задачи приведена на рис. 2.1.

Решение сложной задачи в соответствии о таким представлением будет определяться как прямое произведение его атрибутов:

R (А₁ ... А ... А_N). (2.6)

С учетом того, что каждый атрибут определяется множеством его значений, решение будет задаваться матрицей атрибутов:

А ₁ = (₁₁, …, _1j, …, _1m1)

…………………………..

А = (_1, …, _j, …, _m) (2.7)

……………………………

A_N = (_N1, …, _Nj, …, _NmN)

Естественно, что значения атрибутов, а в ряде случаев и сами атрибуты могут выступать в качестве альтернативных характеристик или величин-параметров. В рассмотрение можно включить некоторый

атрибут А и набор его альтернативных значений _j, если сам ат­рибут и его значения заданы. Следует отметить, что значения _j атрибута А_ могут иметь непрерывный или дискретный характер. Это могут быть числовые величины или некоторые понятия. Отношение ат­рибут-значение можно представить в виде первичного дерева иерар­хии (рис. 2.2).

Здесь атрибут А_ выступает в качестве корневой вершины, а значения _j (j=l,... ,N) определяются как альтернативные, так как предполагается, что в любой момент времени атрибут А_ может при­нимать одно и только одно значение _j.

Элементарный блок альтернатив (БА) можно представить как пои­менованную .структуру организации данных, т.е. класс, определяющий множество объектов-альтернатив (рис. 2.3).

В подобной структуре должна быть реализована функция выбора альтернативы (ФВА) при условии существования значения (кода) альтернативы. Обычно подобная функция содержит в своем теле две составляющие: рекурсивный (R) и транзитный (Т) блоки. Рекурсивный блок используется тогда, когда необходимо решить задачу поиска альтернативного значения на массиве альтернатив, т. е. Организовать циклический процесс. Транзитный блок используется в тех случаях, когда ни одна из альтернатив в общем решении не участвует, а в частном случае может выступать как ограничитель для рекурсивного перебора альтернатив.

Решение - R

_1

_о

_m

Рис. 2.1 Атрибутивное представление решения сложной задачи

А_

Рис. 2.2 Отношение атрибут-значение в виде первичного дерева иерархии

вход

А_

R

T

якорь

выход

Рис. 2.3. Элементарный блок альтернатив

Инкапсулируя БА с ФБА, получим замкнутую систему работы с данными по поиску и выборке альтернатив (рис. 2.4).

Тогда входной массив данных А_^х можно интерпретировать как набор входных аргументов для ФВА, а выходной массив А_^у сопоста­вить с конкретным объектом-альтернативой, атрибутивным описанием которого является А_^у.

Альтернативы могут формироваться в соответствии с теми или иными дисциплинами упорядочения в ФВА, в зависимости от которых определяются стратегии поиска альтернативы (эвристический поиск), т. е. ФВА может быть связана с базой знаний, содержащей правила для выбора альтернатив.

Формально реализацию механизма эвристического поиска предста­вим в виде следующей последовательности:

Этап 1. Выбор из множества возможных действий некоторого действия:

Характеристики

Список файлов реферата