Что такое знания? Какие знания необходимо хранить в базе знаний, в каком виде и сколько? Как их использовать и пополнять?

Знания отличаются от данных следующими свойствами:

1. Внутренней интегрированностью.  Наряду с информацией в базе знаний представлены информационные структуры, которые показывают как эти данные (информацию) необходимо использовать.
2. Структурность. Понимают декомпозицию (разложение) сложных объектов на простые и установление связи между ними.
3. Связанность – отражение закономерностей относительно фактов, процессов, явлений и причинно-следственные отношения (связи) между ними.
4. Активность – знание предполагает целенаправленное использование информации, способность управлять информационными процессами по решению задач.

Со знаниями тесно связано понятие процедуры получения решения (механизм вывода). Принципы построения механизма вывода определяется способом представления знаний и видом моделированных рассуждений.

Знания можно классифицировать в следующие категории:

• Понятийное знание (набор понятий и их взаимосвязи)
• Конструктивные знания – знания о структуре и взаимодействии частей объекта.
• Процедуры знания – методы, алгоритмы и программы решения различных задач.
• Фактографические знания (количественные и качественные характеристики объектов, явлений и их элементов)

Для однозначного формализованного представления знаний в компьютере используется логика математическая, которая занимается изучением законов мышления. Ее задачей моделирование правильных человеческих рассуждений. В основе логических рассуждений лежат такие формы мышления как понятие, высказывание, суждение.

 

Как можно представлять знания? Это соглашение о том, как описывать реальный мир. Традиционным способом представления знаний является введение на естественном языке основных понятий и отношений между ними. При этом используется ранее определенные понятия и отношения, смысл которых уже известен. Далее устанавливается соответствие между характеристиками понятий знания и подходящей математической моделью.

Основная цель представления знаний  - строить математические модели реального мира. Представление знаний обычно выполняется в рамках некоторой системы представления знаний.

Системой представления знаний назначаются средства позволяющие знания  о предметной  области с помощью языка представления знаний в системе (накопление, анализ, обобщение и организация структурированности знаний), вводить новые знания и объединять их с имеющимися, выводить новые знания из имеющихся, выводить новые знания из имеющихся, находить требуемые знания, устранять устаревшие знания, проверять непротиворечивость накопленных знаний, осуществлять связь пользователем и знаниями. Центральным местом в системе представления знаний занимает язык представления знаний. Выразительные возможности языка определяются лежащей в его основе моделью представления знаний.

Модель представления знаний является формализмом, призванным изобразить статические, динамические свойства предметной области, т.е. отобразить объекты и отношения, связи между ними и иерархию понятий и изменение отношений между объектами.

Модели бывают универсальными и специализированными. Наиболее часто используется следующая универсальная модель:

1. симантические сети
2. фреймы
3. продукционная система
4. логические модели

Семантические сети – исторически они были первыми ОС – возникает тогда, когда структура знаний предметной области формализуется в виде ориентированного графа с различными вершинами и дугами. Вершины ориентированного  графа с различными вершинами и дугами. Вершины обозначают сущности и понятия предметной области, а дуги – отношения между ними. Под сущностью понимают объект произвольной природы. Вершины и дуги снабжаются метками (мниматическими именами). Основными связями, с помощью которых формируется понятие семантических сетей, являются:

1. классом, к которому принадлежит данное понятие
2. свойства, выделяющие понятие из остальных элементов класса
3. примеры данного понятия.

Принадлежность элемента к классу определяется связкой ISa? А отношение (целого и части) части к целому определяется связкой pa rt of.

Свойства определяются связками IS и has.

Пример описания понятий с помощью семантической сети.

Для описания событий и действий в семантических сетях используется специальные типы  отношений – падежами называются.

Их много. Среди них выделяют: агент, объект, адресат.

Агент – действующее лицо, вызывающее действие.

Объект –предмет, подвергающийся действию

Адресат – лицо, пользующееся результатом действия или испытавшее этот результат.

Возможны и другие падежи: время, место, качество, количество, инструмент, цель. Семантические сети в чистом виде не используются для представления знаний.

 

Фреймы – это структура, предназначающаяся для описания стереотипной ситуации. Каждый фрейм описывает один концептуальный (понятийный) объект, а конкретные свойства и факты, относящиеся к нему, описывается в слотах – структурируемых элементов данного фрейма. Все фреймы взаимосвязаны и образуют единую систему в которую объединены и процедурные знания. Концептуальному представлению свойственна иерархичность. В слот можно подставить разные данные: числа или математические отношения, тексты, программы, правила вывода или других фрейма. Фрейм определяется как структура следующего вида:

(имя фрейма)

имя слота 1(значение слота1)

имя слота 2(значение слота2)

…..

 

имя слота п(значение слота п)

Понятие служащий

(служащий

ФИО (Петров Иван Иванович)

Должность (инженер)

Категория (8)

…………………….)

Если знания некоторых слотов в фрейме не определены, то такой фрейм называется фреймом прототипом.

Для иерархического описания объектов с помощью фреймов широко используется механизм наследования свойств одного объекта другими объектами. При этом используется такие виды наследования, как класс, подкласс, класс – экземпляр.

Управление выводом в фрейм системах реализуется с помощью подключения присоединенных процедур. Процедуры эти связываются со слотами и именуются демонами и слугами.

Демон – процедура, которая активизируется автоматически, когда в ее слот подставляются значения или производятся значения сравнения.

Слуга – процедура, которая активизируется по запросу при возникновении определенного события.

Фреймовая модель эффективна для структурного описания сложных понятий и решения задач, где необходимо применять различные способы вывода.

Фреймовая модель эффективна для структурного описания сложных понятий и решения задач, где необходимо применять различные способы выхода. Недостатками фреймовой модели является сложные уравнения постоянством и завершенностью целостного образа. Фрейм модель без механизма присоединенных процедур, часто используется как БД для продукционных систем.