Экспертные системы. Разработка оболочки.

Экспертные системы. Разработка оболочки

Если мы посмотрим на правила наших двух маленьких баз знаний рис. 14.5 и 14.7, мы сразу увидим, что они по своему смыслу эквивалентны правилам Пролога. Однако, с точки зрения синтаксиса Пролога, эти правила в том виде, как они написаны, соответствуют всего лишь фактам. Для того, чтобы заставить их работать, самое простое, что может прийти в голову, это переписать их в виде настоящих прологовских правил. Например:

Животное это млекопитающее :-

Животное имеет шерсть;

Животное 'кормит детенышей' молоком.

Животное это хищник :-

Животное это млекопитающее,

Животное ест мясо.

. . .

Теперь эта программа сможет подтвердить, что тигр по имени Питер - это действительно тигр, если мы добавим в нее некоторые из свойств Питера (в виде прологовских фактов):

питер имеет шерсть.

питер ленив.

питер большой.

питер имеет 'рыжевато-коричневый цвет'.

питер имеет 'черные полосы'.

питер ест мясо.

Тогда мы можем спросить:

?- питер это тигр.

yes

?- питер это гепард.

no

Хотя пролог-система и отвечает на вопросы, используя для этого нашу базу знаний, нельзя сказать, что ее поведение вполне соответствует поведению эксперта. Это происходит по крайней мере по двум причинам:

(1) Мы не можем попросить систему объяснить свой ответ; например, как она установила, что Питер это тигр, и почему Питер это не гепард.

(2) Прежде, чем задать вопрос, нужно ввести в систему всю необходимую информацию (в виде прологовских фактов). Но тогда пользователь, возможно, введет какую-нибудь лишнюю информацию (как в нашем примере) или же упустит какую-нибудь информацию, имеющую решающее значение. В первом случае будет проделана ненужная работа, а во втором - система будет давать неверные ответы.

Для того, чтобы исправить эти два недостатка, мы нуждаемся в более совершенном способе взаимодействия между пользователем и системой во время и после завершения процесса рассуждений. Поставим себе целью добиться того, чтобы система взаимодействовала с пользователем так, как в следующем примере диалога (ответы пользователя даются полужирным шрифтом, реплики пролог-системы - курсивом):

Пожалуйста, спрашивайте:

питер это тигр.

Это правда: питер имеет шерсть?

да.

Это правда: питер ест мясо?

нет.

Это правда: питер имеет острые зубы?

да.

Это правда: питер имеет когти?

почему.

Чтобы проверить по прав3, что питер это хищник,

Чтобы проверить по прав5, что питер это тигр

Это был ваш вопрос

Это правда: питер имеет когти?

да.

Это правда: питер имеет глаза, направленные вперед?

да.

Это правда: питер имеет рыжевато-коричневый цвет?

да.

Это правда: питер имеет черные полосы?

да.

(питер это тигр) это правда

Хотите узнать, как?

да.

питер это тигр

было выведено по прав5 из

питер это хищник,

было выведено по прав3 из

питер это млекопитающее

было выведено по прав1 из

питер имеет шерсть

было сказано

и

питер имеет острые зубы

было сказано

и

питер имеет когти

было сказано

и

питер имеет глаза, направленные вперед

было сказано

и

питер имеет рыжевато-коричневый цвет

было сказано

и

питер имеет черные полосы

было сказано

Как видно из диалога, система задает пользователю вопросы, касающиеся примитивной информации, например:

Это правда: питер ест мясо?

Эту информацию нельзя отыскать в базе знаний или вывести из другой информации. На подобные вопросы пользователь может отвечать двумя способами:

(1) сообщив системе в качестве ответа на вопрос необходимую информацию или

(2) спросив систему, почему эта информация необходима.

Последняя из двух возможностей полезна, поскольку она позволяет пользователю заглянуть внутрь системы и увидеть ее текущие намерения. Пользователь спросит почему в том случае, когда вопрос системы покажется ему не относящимся к делу либо когда ответ на вопрос системы потребует от него дополнительных усилий. Из объяснений системы пользователь поймет, стоит ли информация, которую запрашивает система, тех дополнительных усилий, которые необходимо приложить для ее приобретения. Предположим, например, что система спрашивает: Это животное ест мясо? Пользователь, не знающий ответа на этот вопрос, поскольку он никогда не видел, как это животное ело что-либо, может решить, что не стоит ждать, пока он застанет животное за едой и убедится, что оно действительно ест мясо.

Для того, чтобы заглянуть внутрь системы и до какой-то степени представить себе протекающий в ней процесс рассуждений, можно воспользоваться прологовскими средствами трассировки. Но эти средства в большинстве случаев окажутся недостаточно гибкими для наших целей. Поэтому, вместо того, чтобы воспользоваться собственным механизмом интерпретации Пролога, который не сможет справиться с нужным нам способом взаимодействия с пользователем, мы создадим свое средство интерпретации в виде специальной надстройки над пролог-системой. Этот новый интерпретатор будет включать в себя средства для взаимодействия с пользователем.

Процесс рассуждений

Наш интерпретатор будет принимать вопрос и искать на него ответ. Язык правил допускает, чтобы в условной части правила была И / ИЛИ-комбинация условий. Вопрос на входе интерпретатора может быть такой же комбинацией подвопросов. Поэтому процесс поиска ответов на эти вопросы будет аналогичен процессу поиска в И / ИЛИ-графах, который мы обсуждали в гл. 13.

Ответ на заданный вопрос можно найти несколькими способами в соответствии со следующими принципами:

Для того, чтобы найти ответ Отв на вопрос В, используйте одну из следующих возможностей:

· если В найден в базе знаний в виде факта, то Отв - это В это правда

· если в базе знаний существует правило вида

· если Условие то В,

· то для получения ответа Отв рассмотрите Условие

· если вопрос В можно задавать пользователю, спросите пользователя об истинности В

· если в имеет вид В1 и В2, то рассмотрите В1, а затем,
если В1 ложно, то положите Отв равным В это ложь, в противном случае рассмотрите В2 и получите Отв как соответствующую комбинацию ответов на вопросы В1 и В2

· если В имеет вид В1 или В2, то рассмотрите В1, а затем,
если В1 истинно, то положите Отв равным В1 это правда, в противном случае рассмотрите В2 и получите Oтв как соответствующую комбинацию ответов на вопросы В1 и В2.

Вопросы вида

не В

обрабатываются не так просто, и мы обсудим их позже.

Формирование ответа на вопрос почему

Вопрос почему возникает в ситуации, когда система просит пользователя сообщить ей некоторую информацию, а пользователь желает знать, почему эта информация необходима. Допустим, что система спрашивает:

а - это правда?

В ответ пользователь может спросить:

почему?

Объяснение в этом случае выглядит примерно так:

Потому, что

Я могу использовать а,

чтобы проверить по правилу Па, что b, и

Я могу использовать b,

чтобы проверить по правилу Пb, что с, и

Я могу использовать с,

чтобы проверить по правилу Пc, что d, и

. . .

Я могу использовать y,

чтобы проверить по правилу Пy, что z, и

z - это ваш исходный вопрос.

Объяснение - это демонстрация того, как система намерена использовать информацию, которую она хочет получить от пользователя. Намерения системы демонстрируются в виде цепочки правил и целей, соединяющей эту информацию с исходным вопросом.

Рис. 14. 8. Объяснение типа почему. На вопрос Почему вас интересует текущая цель? дается объяснение в виде цепочки правил и целей, соединяющей текущую цель с исходным вопросом пользователя, находящимся в верхушке дерева. Эта цепочка называется трассой.

Будем называть такую цепочку трассой. Трассу можно себе представлять как цепочку правил, соединяющую в И / ИЛИ-дереве вопросов текущую цель с целью самого верхнего уровня так, как это показано на рис. 14.8. Таким образом, для формирования ответа на вопрос почему нужно двигаться в пространстве поиска от текущей цели вверх вплоть до самой верхней цели. Для того, чтобы суметь это сделать, нам придется в процессе рассуждений сохранять трассу в явном виде.

Формирование ответа на вопрос как

Получив ответ на свой вопрос, пользователь возможно захочет увидеть, как система пришла к такому заключению. Один из подходящих способов ответить на вопрос как - это представить доказательство, т. е. те правила и подцели, которые использовались для достижения полученного заключения. Это доказательство в случае нашего языка записи правил имеет вид решающего И / ИЛИ-дерева. Поэтому наша машина логического вывода будет не просто отвечать на вопрос, соответствующий цели самого верхнего уровня - этого нам недостаточно, а будет выдавать в качестве ответа решающее И / ИЛИ-дерево, составленное из имен правил и подцелей. Затем это дерево можно будет отобразить на выходе системы в качестве объяснения типа как. Объяснению можно придать удобную для восприятия форму, если каждое поддерево печатать с надлежащим отступом, например:

питер это хищник

было выведено по прав3 из

питер это млекопитающее

было выведено по прав1 из

питер имеет шерсть

было сказано

и

питер ест мясо

было сказано

Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.