Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Представление знаний правилами продукции (Экспертные системы)

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

 

Общие понятия интеллектуальных систем

Основной целью построения ИИС является выялвение, исследование и применение знаний высококвалифицированныех экспертов для решения сложных задач, возникающих на практике. При построении ИИС используются знания, накопленные экспертами в виде конкретных правил решения тех или иных задачч.

ИИС способны реализовывать отдельные интеллектуальные функции человека. ИИС, помимо традиционных функций управления (характерных и для классических АСОИиУ), контроля, защиты и диагностирования выполняют и дополнительные специфические функции, облегчающие интеллектуальный труд человека: быстрое принятие правильных решений в сложной обстановке, практически мгновенное реагирование на изменение внешних воздействий, непрерывный анализ и оценка текущих ситуаций, прогнозирование и предотвращение экстремальных и непредвиденных ситуаций, выдача оператору советов и регкомендаций по оптимальному управлению объектом и т.д. ИИС, подобно человеку, работают со знаниями, при этом важно учитывать, что знания в ИСУ осуществляется с помощью специальных механизмов вывода (поиска) решений. База знаний и механизм вывода решений составляют ядро ИСУ.

Существуют различные способы практической реализации базы знаний (правил) и механизмов вывода решений ИСУ, основанные на технологиях моделирования интеллектуальной деятельности человека. На практике, в том числе при решении разлинчого рода экономических задач, наиболее широко применяются «Экспертные системы» и «Нечеткая логика».

 

Представление знаний правилами продукции (Экспертные системы)

Продукционная модель, в силу своей простоты, получила наиболее широкое распространение в практике создание ИС. В этой модели знания представляются в виде совокупности правил типа «Если — то». Система обработки знаний, использующая такое представление, получило название продукционной.

Общий вид продукционного правила:

<Идентификатор правила><приоритет правила>

Если<Условие> то <Действие>

Где:

Идентификатор правила — это уникальное наименование продукционного правила, выделющее его из множества других правил в базе знаний.

Приоритет правила — число, показывающее «важность» правила в рассуждениях. Если два и более правил будут иметь истинные условия в левой части, то продолжит рассуждения правило с большим приоритетом.

Условие и действие — это левая и правая часть продукционного правила, совокупность элементарных фактов (информационных объектов вида «атрибут-значение», связанных знаками конъюнкции (И), дизъюнкции (ИЛИ) и отрицания (НЕ).

В качестве простого примера рассмотрим слудующее продукционное правило, формат записи правила представлен на языке интегрированной среды для разработки интеллектуальных систем управления KAPPA-PC (компании IntelliCorp).

 

Запуск:

IF

автомобиль: Аккумулятор #= Заряжен And

автомобиль: ГазСистема #= Ok And

автомобиль: ЭлектроСистема #= Ok

THEN автомобиль: Статус = Запуск;

 

Логический смысл данного правила следующий:

Если <аккумулятор автомобиля заряжен

И состояние топливной системы автомобиля

рабочее

И состояние электрической системы автомобиля рабочее>

То <автомобиль готов к запуску>

 

Поиск решений в системе продукции наталкивается на проблему выбора правил из конфликтного множества.

 

Механизм поиска решений в системе продукций

 

 
 

 

 


База фактов предназначена для хранения иерархии информационных объектов или переменных.

База знаний — хранит иерархию продукционных правил.

Список правил — спсиок всех продукционных правил из текущего подмножества правил.

Agenda (план решения задачи) — представляет собой список информационных объектов, которые должны быть обработаны интерпретатором.

Интерпретатор — программа, имитирующая рассуждения (механизм поиска решений).

 

Если в списке правил будет несколько правил, что такая ситуация называется конликтом правил, т.е. они конфликтуют за то, чтобы продолжить рассуждение.

Для того, чтобы разрешить этот конфликт, интерпретатору нобходима дополнительная информация, которая назывется стратегией разрешения конфликтов.

 

1. Выборочная оценка. В рамках данной стратегии в процессе логического вывода заново возбужденные правила добавляются в список правил в соответствии с их приоритетом.

2. Поиск в глубину. Отличается от выборочной только тем, что не очищает список правил после выбора одного из конфликтующих правил и использования его в рассуждениях. Только что активированные правило классифицируются в соответствии с их приоритетами и добавляются в начало списка правил.

3. Поиск в ширину. В рамках данной стратегии вновь возбужденные правила классифицируются в соответствии с их приоритетами и добавляются в конец списка правил.

 

Пример

 

Предметная область: АНАЛИЗ РИСКА ИНВЕСТИЦИЙ

Словарь информационных объектов базы знаний

Доля_ЦБ1 — доля ценных бумаг центрального банка 1;

Доля_ЦБ2 — доля ценных бумаг центрального банка 2;

Доходность — ожидаемая доходность инвестиционного портфеля;

ВГД — верхняя граница доходности инвестиционного портфеля;

НГД — нижняя граница доходности инвестиционного портфеля;

РИСК — степень риска неэффективности инвестиций (степень инвестиционного риска);

КОРИДОР — ширина расчетного коридора, в котором ожидается уровень доходности ЦБ;

ПЛАТЕЖЕСПОСОБНОСТЬ - платежеспособность эмитента ЦБ;

ДЕФОЛТ — дефолт-сценарий совокупного состояния эмитента ЦБ по завершении анализированного периода;

СТАВКА — ставка дисконтирования (например, ожидаемая ставка по долгосрочным кредитам)

 

База знаний рассматриваемого примера:

// AND – конъюнкция, OR – дизъюнкция

 

ИНВЕСТИЦИИ 1:

IF ИНВЕСТИЦИИ: ВГД #> 8 And

ИНВЕСТИЦИИ: НГД #< 5 And

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор #= Сужается

THEN ИНВЕСТИЦИИ: Доходность = Падает;

 

ИНВЕСТИЦИИ 2:

IF ИНВЕСТИЦИИ: ВГД #> 8 And

ИНВЕСТИЦИИ: НГД #< 4 And

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор #= Стабилен

THEN ИНВЕСТИЦИИ: Доходность = Повышается;

 

ИНВЕСТИЦИИ 3:

IF ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ1 #< 0.4 Or

ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ2 #< 0.1 Or

ИНВЕСТИЦИИ: Доходность #= Падает

THEN ИНВЕСТИЦИИ: Риск = Высокий;

 

ИНВЕСТИЦИИ 4:

IF ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ1 #> 0.8 And

ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ2 #> 0.1 And

ИНВЕСТИЦИИ: Доходность #= Повышается

THEN ИНВЕСТИЦИИ: _______________________

 

ИНВЕСТИЦИИ 5:

IF ИНВЕСТИЦИИ: Платежеспособность #= Высокая And

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор #= Стабилен

THEN ИНВЕСТИЦИИ: Дефолт = Низкая;

 

ИНВЕСТИЦИИ 6:

IF ИНВЕСТИЦИИ: Платежеспособность #= Низкая And

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор #= Сужается

THEN ИНВЕСТИЦИИ: Дефолт = Высокая;

ИНВЕСТИЦИИ 7:

IF ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ1 #> 0.8 And

ИНВЕСТИЦИИ: Доходность #= Повышается

THEN ИНВЕСТИЦИИ: Ставка = Относительно низкая;

 

ИНВЕСТИЦИИ 8:

IF ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ1 #< 0.5 And

ИНВЕСТИЦИИ: Доходность #= Падает

THEN ИНВЕСТИЦИИ: Ставка = Низкая

 

Текущая база фактов:

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор = Стабилен;

ИНВЕСТИЦИИ: Доходность = NULL;

ИНВЕСТИЦИИ: Ставка = NULL;

ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ1 = 0.83;

ИНВЕСТИЦИИ: Дефолт = NULL;

ИНВЕСТИЦИИ: Платежеспособность = Высокая;

ИНВЕСТИЦИИ: Доля_ЦБ2 = 0.15

ИНВЕСТИЦИИ: Риск = NULL;

ИНВЕСТИЦИИ: ВГД = 9;

ИНВЕСТИЦИИ: НГД = 3;

Assert (ИНВЕСТИЦИИ: Коридор) — команда начала поиска решения.

 

Этапы:

1. При выполнении этой команды ИНВЕСТИЦИИ: Коридор помещается в Agenda и проверяются левые части правил базы знаний.

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор Пустой

 

2. Условие каждого правила БЗ анализируется интерпретатором на наличие соответсвующего информационного объекта иза списка Agenda (в данном случае ИНВЕСТИЦИИ: Коридор), т.е. проверяется, имеется ли соответсвующий информационный объект в условиях правил БЗ. В случае положительного результата правило помещается в список правил. Итак, в условиях каких правил есть ИНВЕСТИЦИИ: Коридор:

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор ИНВЕСТИЦИИ 1;

ИНВЕСТИЦИИ 2;

ИНВЕСТИЦИИ 5;

ИНВЕСТИЦИИ 6;

 

3. Проверяется, оценивается на истинность первое по списку правило, т.е. ИНВЕСТИЦИИ 1.

Алгоритм оценки следующий:

 

Значение каждого элементарного факта уловия правила сравнивается со значением соответствующего информационного объекта из базы фактов, в случае положительного результата факту оценки присваивается значение Истина, в противном случае Ложь.

В соответствии с таблицей истинности производится оценка истинности составного факта правила.

Пример таблиццы истинности для составного факта, состоящего из двух элементарных фактов, связанных операциями конъюнкции и дизъюнкции.

 

Операция конъюнкции

 

Элементарный факт 1 Элементарный факт 2 Истинность составного факта
ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА
ИСТИНА ЛОЖЬ ЛОЖЬ
ЛОЖЬ ИСТИНА ЛОЖЬ
ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ

 

Операция дизъюнкции

 

Элементарный факт 1 Элементарный факт 2 Истинность составного факта
ИСТИНА ИСТИНА ИСТИНА
ИСТИНА ЛОЖЬ ИСТИНА
ЛОЖЬ ИСТИНА ИСТИНА
ЛОЖЬ ЛОЖЬ ЛОЖЬ

 

Результат проверки FALSE (т.е. имеем правило из БЗ, у которого не подтвердилась истинность составного факта условия правила.

Правило удаляется из списка правил.

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ: Коридор ИНВЕСТИЦИИ 2;

ИНВЕСТИЦИИ 5;

ИНВЕСТИЦИИ 6;

 

4. Проверяется правило ИНВЕСТИЦИИ 2. Результат проверки TRUE. Правило применятеся, т.е. выполняются действия из его правой части, в соответствии с которыми вносятся изменения в базу фактов — значение ИНВЕСТИЦИИ: Доходность в базе фактов меняется со значения NULL на значение «Повышается». Информационный объект ИНВЕСТИЦИИ: Доходность добвляется в Agenda. Список правил очищается.

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ: Доходность Пустой

 

 

5. Добавляются в список правил те правила, у которых один из элементарных факторв условия есть ИНВЕСТИЦИИ:Доходность

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Доходность ИНВЕСТИЦИИ 3,

ИНВЕСТИЦИИ 4,

ИНВЕСТИЦИИ 7,

ИНВЕСТИЦИИ 8

 

6. Проявляется (оценивается) правило ИНВЕСТИЦИИ 3. Результат FALSE. Правило удаляется из списка правил.

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Доходность ИНВЕСТИЦИИ 4,

ИНВЕСТИЦИИ 7,

ИНВЕСТИЦИИ 8

 

 

7. Проверяется правило ИНВЕСТИЦИИ 4. Результат TRUE. Правило применяется (выполняются действия из его правой части), ифнормационный объект ИНВЕСТИЦИ:Риск принимает знаечние «Предельно низкий» и добавляется в Agenda. Список правил очищается.

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Риск Пустой

 

8. Добавляются в список правил те правила, у которых один из элементарных фактов условия правила есть ИНВЕСТИЦИИ:Риск.

 

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Риск Пустой

 

Совпадений нет. Вывод закончен.

 

В результате рассмотренного процесса ИИС вырабатывает следующую информацию:

 

ИНВЕСТИЦИИ:Доходность = Повышается;

ИНВЕСТИЦИИ:Риск = Предельно низкий;

 

«ожидаемая доходность инвестиционного портфеля ПОВЫШАЕТСЯ, степень инвестиционного риска ПРЕДЕЛЬНО НИЗКАЯ».

 

Этап 1.

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Коридор Пустой

 

Этап 2.

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Коридор ИНВЕСТИЦИИ 1,

ИНВЕСТИЦИИ 2,

ИНВЕСТИЦИИ 5,

ИНВЕСТИЦИИ 6

 

Этап 3.

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Коридор ИНВЕСТИЦИИ 1,

ИНВЕСТИЦИИ 2,

ИНВЕСТИЦИИ 5,

ИНВЕСТИЦИИ 6

 

Этап 4.

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Коридор ИНВЕСТИЦИИ 2,

ИНВЕСТИЦИИ 5,

ИНВЕСТИЦИИ 6

 

Этап 5.

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Доходность ИНВЕСТИЦИИ 3,

ИНВЕСТИЦИИ 4,

ИНВЕСТИЦИИ 7,

ИНВЕСТИЦИИ 2,

ИНВЕСТИЦИИ 5,

ИНВЕСТИЦИИ 6

 

Этап 6.

Agenda Список правил

ИНВЕСТИЦИИ:Риск ИНВЕСТИЦИИ 2,

ИНВЕСТИЦИИ 5,

ИНВЕСТИЦИИ 8

 

 

Контрольная работа: (распечатать)

База знаний:

 

BadElecSys:

IF car:SaprkPlugCondition#=Bad Or

car:Timing#=OutOfSynch Or

car:Battery#=Low;

THEN car:ElectricalSystem = Bad;

 

GoodElecSys:

IF car:SparkPlugCondition#=Ok And

car:Timing#=InSynch And

car:Battery#=Charged;

THEN car:ElectricalSystem=Ok;

 

BadEngineSys:

IF car:IgnitionKey#=Off Or

car:GasSystem#=Bad Or

car:ElectricalSystem#=Bad;

THEN car:Status=Stopped;

 

GoodEngSys:

IF car:IgnitionKey#=On And

car:GasSystem#=Ok And

car:ElectricalSystem#=Ok;

THEN car:Status=Running;

 

BrightLights:

IF car:LightSwitch#=On And

car:Battery#=Charged;

THEN car:LightsAppearence=Bright;

 

DimLights:

IF car:LightSwitch#=On And

car:Battery#=Low;

THEN car:LightsAppearence=Dim;

 

BriskTurnover:

IF car:IgnitionKey#=On And

car:ElectricalSystem#=Low;

THEN car:EngineTurnover=Brisk;

 

SluggishTurnover:

IF car:IgnitionKey#=On And

car:ElectricalSystem#=Bad;

THEN car:EngineTurnover=Sluggish;

 

SparkPlugCondition – условия искрообразования;

IgnitionKey – ключ зажигания;

EngineTurnover – обороты двигателя;

 

Текущая база фактов:

car:Battery=Charged; car:ElectricalSystem=NULL;

car:EngineTurnover=NULL; car:IgnitionKey=On;

car:LightsAppearence=NULL; car:LightSwitch=On; car:GasSystem#=Ok;

car:Status=NULL; car:SparkPlugCondition#=Ok; car:Timing#=InSynch.

 

Assert(car, Battery)

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.