Представлення і використання знань про об'єкти

Інформатика, програмування

Державний комітет Російської Федерації

з вищої освіти

Московський державний інститут радіотехніки,

електроніки та автоматики

(Технічний університет)

факультет : Кібернетики

кафедра : ІТС

Курсовий проект

з дисципліни : Інженерія Знань

на тему : Представлення і використання знань про об'єкти.

Представлення і використання знань про відносини між об'єктами. Організація узагальненої інформації на основі використання мультііерархіческой таксономічній структури.

група розробників: Частухін Віталій

Рибіна Марина

Юданова Ірина

група : АИ-1-93

керівник : Потресова Галина Дмитрівна

Москва 1996

Зміст

Завдання .............................................. .................................................. ............. 3

Вступ .............................................. .................................................. ........... 4

Формулювання мети КПР ............................................ .................................. 4

1. Теоретичний розділ ................................................ ................................. 5

2. Практичний розділ ................................................ ................................ 24

2.1 Обмеження на використання

розробленого програмного забезпечення ........................................ 24

2.2 Необхідні знання для роботи в MS ACCESS2.0.

Короткий екскурс в Access ........................................... ............................... 24

2.3 Планування БД ............................................ ....................................... 27

2.4 Створення таблиць для ваших даних ......................................... ........... 29

2.5 Введення даних у ваші таблиці ......................................... ..................... 33

2.6 Зв'язок між таблицями ........................................... .............................. 33

3. Варіанти завдань з Л.Р. ........................................... ............................. 35

4. Зміст звіту про Л.Р. ........................................... .............................. 36

5. Контрольні питання ................................................ ............................. 36

6. Виконання Л.Р. для одного з варіантів завдання ............................. 36

Висновок .............................................. .................................................. ..... 39

Бібліографічний список ............................................. ............................. 40

Завдання на КПР

з дисципліни: Інженерія Знань

студентам: Частухін Віталію, Рибін Марині,

Юдановой Ірині, група: АІ-1-93

на тему: Представлення і використання знань про об'єкти.

1. Перелік розроблюваних питань

1.1 Формулювання мети КПР

1.2. Складання варіантів завдань і визначення порядку виконання Л.Р.

1.3 Складання бібліографічного списку за тематикою КПР

1.4 Підготовка теоретичного матеріалу з тематики КПР

1.5 Складання контрольних питань

1.6 Розробка методики виконання практичної частини роботи

1.7 Визначення вмісту звітів про роботу

1.8 Розробка необхідного програмного та інформаційного

забезпечення, необхідного для виконання Л.Р.

1.9 Виконання та оформлення Л.Р. для одного іщз варіантів завдання

2. Календарний план - графік

2.1 пункту 1.1, 1.2, 1.3 до 20.02

2.2 пункту 1.4, 1.5 до 5.03

2.3 пункту 1.6, 1.7 19.03

2.4 Пункт 1.8 до 9.04

2.5 Пункт 1.9 до 16.04

3. Завдання видано 13.02.96 р.

Введення

За останні тридцять років теорія баз даних (БД) стала одним з основних розділів інформатики, що надає сильний вплив на розвиток архітектури обчислювальних систем, сучасну інформаційну технологію і методологію проектування автоматизованих інформаційних систем (АІС), особливо банків даних (БНД). В останні роки в теорії БД склалося новий напрямок наукових досліджень, що одержало назву семантичного, або концептуального, моделювання в БД. Його основна мета - інтелектуалізація банків даних і організація інтерфейсу кінцевого користувача з інформаційною системою на рівні уявлень про предметну область, а не на рівні структур даних.

Спочатку в теорії БД основна увага приділялася засобам ефективної організації даних і маніпулювання ними. Так виникли які отримали загальне поширення три "великих", за висловом Дж. Ульмана, моделі даних: ієрархічна, реляційна і мережева. Одночасно стало зрозумілим, що ефективність нових інформаційних систем - банків даних - залежить не тільки від характеристик технічних засобів і програмного забезпечення, але і від ефективності взаємодії людина - машина. Перенесення акценту на кінцевого користувача і привів у кінцевому рахунку до формування нового напрямку досліджень в теорії БД, безпосередньо пов'язаного із завданням про подання знань.

В даний час визначився основний підхід до вирішення завдань семантичного моделювання в базах даних. Він полягає у виділенні двох рівнів моделювання: рівня концептуального моделювання ПЗ (предметної області) і рівня моделювання власне бази даних. На верхньому рівні здійснюється перехід від неформалізована опису ПЗ та інформаційних потреб кінцевого користувача до їх формального виразу за допомогою спеціальних мовних засобів. Обговоренню можливих конструкцій концептуальної моделі ПО присвячений теоретичний розділ даного курсового проекту.

Формулювання мети КП

Метою даного курсового проекту є розробка теоретичного та практичного матеріалу для забезпечення доступного вивчення відповідних розділів з дисципліни Інженерія Знань, а саме: подання знань про об'єкти, поданні і використанні знань про відношення між об'єктами, а також організації узагальненої інформації на основі використання мультііерархіческой таксономічній структури. Практичні розробки даного КП (структури баз даних в СУБД Microsoft Access 2.0, а також наведена методика створення цих структур у Access 2.0) можуть бути матеріалом для виконання лабораторних робіт з дисципліни Інженерія Знань за умови наявності необхідних технічних засобів.

1. Теоретичний розділ

Інженерія знань - область інформатики, в якій досліджуються підходи щодо подання знань, маніпулювання ними і підтримання їх в актуальному стані.

Інформаційна система - організована сукупність технічних і забезпечують коштів, технологічних процесів і кадрів, що реалізують такі основні функції:

-збір інформації;

-зберігання інформації;

-пошук та обробка інформації;

-передача інформації;

Модель ПЗ

(понятійне знання)

Система управління

базами знань

Packages База даних

прикладних

програм

(процедурні

знання) Предметна знання

рис.1

Наріжним каменем досліджень останнього часу є поняття "предметна область банку даних "(ПО) (enterprise, universe of discourse).

Сукупність об'єктів, про які можна ставити питання, утворює об'єктне ядро предметної області. Тут слово "об'єкт" вжите як синонім слова "реалія", не передбачається, що об'єкти обов'язково мають матеріальну, "речових" природу. Термін "об'єкт" також є первинним, невизначені поняттям. (Див. Рис.2) Синонімами, крім спожитого вище слова "реалія", служать слова "сутність" (entity), "річ" (thing). Приклади об'єктів - окремий студент, група студентів, аудиторія, час занять, слова, числа і т.д. Зазвичай вважається, що бути об'єктом - значить бути дискретним і помітним. За - мабуть, приклади "необ'ектов" - це світ, час, матерія, сенс і т.п., хоча можна уявити ІС, в якій зберігається інформація про ці категоріях.

Об'єкт Предмет

первинне

невизначені модель об'єкта

поняття

як об'єкти

можуть бути

абстракція

не тільки фізичні,

але і об'єкти

мислення

рис. 2а ріс.2б

Часто слово "об'єкт" вважається близьким за змістом слову "предмет". Однак представляється зручним слово "предмет" використовувати в тому випадку, коли об'єкт, що існує поза нами, стає носієм певної сукупності властивостей і входить в різні взаємини, які становлять інтерес для споживачів інформації, що зберігається в АІС. Іншими словами, предмет - Це об'єкт, який став об'єктом розгляду, спостереження, який став носієм певних властивостей. Один і той самий об'єкт сприймається різними системами як різні предмети. Предмет є результатом абстракції реального об'єкта, результатом огрублення дійсності, при якому ігнорується нескінченне різноманіття властивостей і взаємодій об'єкта. Таким чином, предмет - це модель реального об'єкта: якщо об'єкт має онтологічний статус, то предмет -- гносеологічний. (Див. ріс.2б)

Об'єкти можуть бути простими і складними. Простими називаються об'єкти, які для даної предметної області вважаються безструктурними. Прості об'єкти представляються сукупністю характеризують їх властивостей. Внутрішня структура простого об'єкта не розкривається.

Складні об'єкти мають певний склад і структуру. Наприклад:

Студент Іванов навчається в групі АІ-2-93

Способи ідентифікації об'єктів:

1. Пряма ідентифікація. Заснована на використанні імен об'єктів.

2. Непряма ідентифікація. Заснована на зазначенні властивостей об'єкта. У БД непряма ідентифікація грунтується на використанні ключів.

Ключ - набір полів записи, значення яких однозначно визначають запис файлу.

У конкретний момент часу стан предметної області визначається сукупністю об'єктів і ситуацій, що мають місце в даний момент часу.

Простір станів предметної області - це клас всіх можливих кінцевих множин об'єктної і системної предметної області.

Для опису динаміки предметної області потрібно розглянути траєкторію предметної області в просторі станів.

Семантика предметної області визначається як загальна властивість всіх можливих траєкторій в просторі станів.

На рис.3 запропоновано класифікацію ситуацій. Ця класифікація розглядає властивості як спеціальний випадок ситуацій. Одночасно вона вводить ще одне важливе поняття - поняття часу, яке явно чи неявно присутній при виділенні підкласів зазначеної ієрархії. Час виступає як безліч окремих моментів і як безліч інтервалів (тимчасовий стан, негомогенний процес). У явному вигляді структури цих множин не фіксовані, хоча відношення слідування між моментами часу вважається відомим.

Слід розрізняти реальний час зовнішнього світу і його відображення в ІС і в джерелах інформації. Всередині системи залежать від часу взаємозв'язку фокусуються тільки після їх реєстрації джерелами і передачі повідомлень інформаційній системі.

Інше поняття, також неявно бере участь у зазначеній класифікації, - це поняття простору. "Постійними є всі властивості та співвідношення, що випливають з приналежності об'єктів до тієї чи іншої таксономічній категорії ..., властивості типів об'єктів, а також відносини кровної спорідненості, невід'ємною приналежності, відносне розташування нерухомих предметів ..., властивості і відносини абстрактних об'єктів, які не локалізовані у просторі ". У наведеному висловленні хочеться звернути увагу ще на дві обставини: для лінгвіста безперечно наявність таксономічних категорій об'єктів, які володіють власними властивостями, і наявність спільних властивостей у об'єктів однієї таксономічній категорії. Ці самі собою зрозумілі обставини широко використовуються у семантичних моделях баз даних.

ситуації

статичні динамічні

стану постійні процеси?? Події

властивості і

відносини

стійкі тимчасові результати події

рис.3

Ситуації самі є об'єктами, тому можуть володіти різними властивостями.

Ввівши простір станів, можна розглядати в ньому певні траєкторії або послідовності станів g0, g1, ..., gt, ... , В яких знаходиться ПЗ в моменти часу 0, 1, ..., t, ... Члени такої послідовності не можуть бути абсолютно довільними, оскільки стан gt звичайно як - то пов'язано з попередніми станами g0, g1, ..., Gt-1. Тому предметну область можна визначити як клас всіх дійсно можливих послідовностей станів. Такі послідовності називаються траєкторіями ПЗ. Сукупність усіх загальних властивостей траєкторій називається семантикою предметної області.

Підсумок проведених розглядів підведемо наступною діаграмою, що класифікують об'єкти в предметній області і доповнює рис.3.

Об'єкти ПЗ

матеріальні нематеріальні

імена поняття ситуації

рис.4

Концептуальні засоби опису предметної області

Ці кошти мають абстрактністю і універсальністю. В силу своєї абстрактності кошти опису стали називатися концептуальними. Універсальність визначається спільністю систем базових понять і засобами породження нових понять.

У дослідженнях зі штучного інтелекту проблема опису предметної області трактується як проблема подання знань, а відповідні концептуальні засоби називаються схемою представлення.

У теорії БД прийнято говорити про концептуальний, або інформаційно - логічному, моделюванні ПЗ. Центральним поняттям є поняття концептуальної схеми (моделі) ПЗ.

У силу властивості універсальності, описати засоби побудови концептуальної схеми - це значить описати можливі стану абстрактної предметної області, яка призначена для моделювання структури та динаміки довільних ПЗ.

Поняття:

1. Тип об'єкту - повинен мати унікальне ім'я і всі об'єкти предметної області можуть бути віднесені до одного або декількох типів.

t0 - тип об'єкта;

t0t - безліч об'єктів типу t в момент часу t;

Ці множини можуть перетинатися, якщо об'єкт має кілька типів.

Тип об'єкта може повідомлятися системі при першій згадці цього об'єкту.

Тип об'єкта може визначатися системою на підставі властивостей об'єкту за допомогою що класифікують процедур.

Тип об'єкта може бути автоматично змінений при зміні стану об'єкта.

2. Концептуальна схема предметної області - безліч типів, забезпечене деякої структурою. Структура на безлічі типів задається безліччю відносин і операцій, визначених на множині типів.

Позначимо j кінцеві багатьох об'єктів предметної області.

Для деякого моменту часу t можна виділити безліч об'єктів типу (t1) obt і (t2) obt, що мають певні співвідношення, наприклад:

(t1) obt