Експертні системи

дивитися на реферати схожі на "Експертні системи"
Московський державний інститут електроніки та математики
(технічний університет)

Кафедра ІТАС

Реферат на тему: «Реалізація мережі фреймів і вирішення різних варіантівзавдання за допомогою різних механізмів виведення в експертних системах ».

Група: АП-101

Студентка: Гусева И.А.

1.Вступ.

Інженерія знань - це область інформаційної технологій, мета якої
- Накопичувати і застосовувати знання, не як об'єкт обробки їх людиною, алеяк об'єкт для обробки їх на комп'ютері. Для цього необхіднопроаналізувати знання та особливості їх обробки людиною ікомп'ютером, а також розробити їх машинне подання. На жальточного й незаперечного визначення, що таке знання, до сихпір не дано. Але, тим не менш, мета інженерії знань - забезпечитивикористання знань у комп'ютерних системах на більш високому рівні, ніждо сих пір - актуальна. Але слід зауважити, що можливість використаннязнань можлива тільки тоді, коли ці знання існують, що цілкомзрозуміло. Технологія накопичення та підсумовування знань йде пліч-о-пліч зтехнологією використання знань, де вони взаємно доповнюють один одного, іведуть до створення однієї технології, технології обробки знань.

2. Функції, що виконуються експертною системою
Експертна система - це програма, яка поводиться подібно експерту вдеякій, звичайно вузькій прикладній області. Типові застосування експертнихсистем включають в себе такі завдання, як медична діагностика,локалізація несправностей в устаткуванні й інтерпретація результатіввимірювань. Експертні системи повинні вирішувати задачі, що вимагають для свогорішення експертних знань у деякій конкретній області. В тій чи іншійформі експертні системи повинні володіти цими знаннями. Тому їх такожназивають системами, заснованими на знаннях. Однак не всяку систему,засновану на знаннях, можна розглядати як експертну. Експертнасистема повинна також уміти якимось чином пояснювати свою поведінку і своїрішення користувачу, так само, як це робить експерт-людин. Це особливонеобхідно в областях, для яких характерна невизначеність, неточністьінформації (наприклад, у медичній діагностиці). У цих випадкахздатність до пояснення потрібна для того, щоб підвищити ступінь довірикористувача до рад системи, а також для того, щоб дати можливістькористувачеві знайти можливий дефект у міркуваннях системи. У зв'язку зцим в експертних системах варто передбачати дружнявзаємодія з користувачем, що робить для користувача процесміркування системи "прозорим".

Часто до експертних систем висувають додаткову вимогу --здатність мати справу з невизначеністю і неповнотою. Інформація пропоставленої задачі може бути неповною або ненадійною; відносини міжоб'єктами предметної області можуть бути наближеними. Наприклад, може небути повної впевненості в наявності в пацієнта деякого симптому чи в тому,що дані, отримані при вимірі, вірні; ліки можуть стати причиноюускладнення, хоча звичайно цього не відбувається. У всіх цих випадкахнеобхідні міркування з використанням імовірнісного підходу.

У самому загальному випадку для того, щоб побудувати експертну систему, миповинні розробити механізми виконання наступних функцій системи:

1. рішення задач з використанням знань про конкретну предметну область можливо, при цьому виникне необхідності мати справу з невизначеністю;
2. взаємодія з користувачем, включаючи пояснення намірів і рішень системи під час і після закінчення процесу рішення задачі.

Кожна з цих функцій може виявитися дуже складною і залежить відприкладної області, а також від різних практичних вимог. Упроцесі розробки і реалізації можуть виникати різноманітні важкіпроблеми.

3. Теорія фреймів

Теорія фреймів - це парадигма для подання знань з метоювикористання цих знань комп'ютером. Вперше була представлена Мінським,як спроба побудувати фреймової мережу, або парадигму з метою досягненнябільшого ефекту розуміння. З одного боку Мінський намагався сконструюватибазу даних, яка містить енциклопедичні знання, але з іншого боку, вінхотів створити найбільш описує базу, що містить інформацію вструктурованої й упорядкованої формі. Ця структура дозволила бкомп'ютера вводити інформацію в більш гнучкою формою, маючи доступ до тогорозділу, який потрібно в даний момент. Мінський розробив таку схему,в якій інформація міститься в спеціальних комірках, званих фреймами,об'єднаними в мережу, яка називається системою фреймів. Новий фреймактивізується з настанням нової ситуації. Відмінною рисою йогоє те, що він одночасно містить великий обсяг знань і в той жечас є достатньо гнучким для того, щоб бути використаним якокремий елемент БД. Термін «фрейм» був найбільш популярний в серединісімдесятих років, коли існувало багато його тлумачень, відмінних відінтерпретації Мінського.

Отже, як було сказано вище фрейми - це фрагменти знання,призначені для надання стандартних ситуацій. Термін «фрейм»
(Frame - рамка) був запропонований Мінським. Фрейми мають вигляд структурованихкомпонентів ситуацій, які називаються слотами. Слот може вказувати на іншийфрейм, встановлюючи, таким чином, зв'язок між двома фреймами. Можутьвстановлюватися загальні зв'язку типу зв'язку зі спілкування. З кожним фреймомасоціюється різноманітна інформація (у тому числі й процедури), наприкладочікувані процедури ситуації, способи одержання інформації про слоти,значення приймаються за замовчуванням, правила виводу.

Формальна структура фрейму має вигляд: f [,, ...,],

де f - ім'я фрейму; пара - i-ий слот, Ni - ім'я слота і Vi - йогозначення.

Значення слота може бути представлене послідовністю

;...;;; ...;, де Ki - імена атрибутів, характерних для даного слота; Li - значенняцих атрибутів, характерних для даного слота; Rj - велика кількість посилань наінші слоти.

Кожен фрейм, як структура зберігає знання про предметну область
(фрейм-прототип), а при заповненні слотів знаннями перетворюється наконкретний фрейм події чи явища.

Фрейми можна розділити на дві групи: фрейми-опису; рольові фрейми.

Розглянемо приклад.

Фрейм опис: [,, ,].

Рольовий фрейм: [,,,,
,].

У фреймі-описі як імена слотів заданий вид програмногозабезпечення, а значення слота характеризує масу і виробникаконкретного виду продукції. У рольовому фреймі як імена слотіввиступають питальні слова, відповіді на які є значеннямислотів. Для даного прикладу представлені вже опису конкретних фреймів,які можуть називатися або фреймами - прикладами, або фреймами --екземплярами. Якщо в наведеному прикладі прибрати значення слотів, залишившитільки імена, то одержимо так званий фрейм - прототип.

Гідність фрейму - уявлення багато в чому грунтуються на включенні донього припущень та сподівань. Це досягається за рахунок присвоєння зазамовчуванням слотів фрейму стандартних ситуацій. У процесі пошуку рішень цізначення можуть бути замінені більш достовірними. Деякі зміннівиділені таким чином, що про їх значеннях система повинна запитатикористувача. Частина змінних визначається за допомогою вбудованихпроцедур, які називаються внутрішніми. У міру присвоєння зміннимпевних значень здійснюється виклик інших процедур. Цей типподання комбінує декларативні і процедурні знання.

Фреймовий моделі забезпечують вимоги структурованості іпов'язаності. Це досягається за рахунок властивостей успадкування і вкладеності,якими володіють фрейми, тобто в якості слотів може виступати системаімен слотів більш низького рівня, а також слоти можуть бути використані якдзвінки будь-яких процедур для виконання.

Для багатьох предметних областей фреймових моделі є основнимспособом формалізації знань.

Щоб краще зрозуміти цю теорію, розглянемо один із прикладів Мінського,заснований на зв'язку між очікуванням, відчуттям і почуттям людини, коливін відкриває двері і входить до кімнати. Припустимо, що ви збираєтесявідкрити двері і зайти в кімнату незнайомого вам будинку. Перебуваючи у будинку,перед тим як відкрити двері, у вас є певні уявлення проте, що ви побачите, зайшовши до кімнати. Наприклад, якщо ви побачите який-небудьпейзаж або морський берег, спочатку ви насилу пізнаєте їх. Потім ви будетездивовані, і врешті-решт дезорієнтовані, тому що ви не зможетепояснити що надійшла, і пов'язати її з тими уявленнями,які у вас були до того. Також у вас виникнуть труднощі з тим,щоб передбачити подальший хід подій. З аналітичної точки зору цеможна пояснити як активізацію фрейма кімнати в момент відкриття дверей ійого провідну роль в інтерпретації, що надходить інформації. Якщо б випобачили за дверима ліжко, то фрейм кімнати придбав би більш вузьку форму,і перетворився б у фреймі ліжка. Іншими словами, ви б мали доступ донайбільш специфічному фрейму з усіх доступних. Можливо, що вивикористовуєте інформацію, що міститься у вашому фреймі кімнати для того щоброзпізнати меблі, що називається процесом зверху вниз, або в контекстітеорії фреймів фреймодвіжущім розпізнаванням. Якщо б ви побачили пожежнийгідрант, то ваші відчуття були б аналогічні першому випадку. Психологипомітили, що розпізнавання об'єктів легше йде у звичному контексті,ніж у нестандартній обстановці. З цього прикладу ми бачимо, що фрейм - цемодель знань, яка активізується у даній ситуації, служить дляїї пояснення та передбачення. У Мінського були досить розпливчастіідеї про саму структуру такої БД, яка могла б виконувати подібні речі.
Він запропонував систему, що складається з пов'язаних між собою фреймів, багато зяких складаються з однакових подкомпонентов, об'єднаних в мережу. Такимчином, у випадку, коли будь-хто входить у будинок, його очікування контролюютьсяопераціями, що входять в мережу системи фреймів. У розглянутому вище випадкуми маємо справу з фреймової системою для дому, і з підсистемами для дверей ікімнати. Активізовані фрейми з додатковою інформацією в БД про те,що ви відкриваєте двері, будуть служити переходом від активізованоюфрейма двері до фрейму кімнати. При цьому фрейми двері та кімнати будуть матиоднакову підструктуру. Мінський назвав це явище розділом терміналів івважав його важливою частиною теорії фреймів.

Мінський також ввів термінологію, яка могла б використовуватися прививченні цієї теорії (фрейми, слоти, термінали тощо). Хоча приклади цієїтеорії були розділені на мовні та перцептуальние, і Мінський розглядавїх як мають загальну природу, в мові є більш широка сфера їїзастосування. В основному більшість досліджень було зроблено в контекстізагальновживаної лексики та літературної мови.

Як найбільш доступну ілюстрацію розпізнавання, інтерпретації таприпущенням можна розглянути дві послідовності пропозицій, взятихз книг Шранка і Абельсона. На глобальному рівні послідовність А явновідрізняється від В.

A. John went to a restaurant

He asked the waitress for a hamburger

He paid the tip & left

B. John went to a park

He asked the midget for a mouse

He picked up the box & left

Хоча всі ці пропозиції мають однакову синтаксичну структуру і типсемантичної інформації, розуміння їх кардинально розрізняється.
Послідовність А має доступ до деякого виду структури знаньвищого рівня, а В не має. Якщо б А не мав такий доступ, то їїрозуміння зводилося б до рівня В і характеризувалося б якдезорієнтованим. Цей контраст є наочним прикладом миттєвоїроботи вищого рівня структури знань.

Була запропонована програма під назвою SAM, яка відповідає на запитанняі видає зміст таких розповідей. Наприклад, SAM може відповісти нанаступні питання, відповіді на які не подані в тексті, за допомогою доступу дозаписи ймовірних подій, що передують обіду в ресторані.

Did John sit down in the restaurant?

Did John eat the hamburger?

Таким чином, SAM може розпізнати описану ситуацію як обід вресторані і потім передбачити оптимальний розвиток подій. У нашому випадкурозпізнавання не становило труднощів, але в більшості випадків вонодосить непростий і є найважливішою частиною теорії.

Розглянемо інший приклад:

C. He plunked down $ 5 at the window.

She tried to give him $ 2.50, but he wouldn't take it.

So when they got inside, she bought him a large bag of popcorn.

Він цікавий тим, що у більшості людей він викликає цикл повторюванихнеправильних або незакінчених розпізнавання і реінтерпретацію.

У випадках з багатозначними словами багатозначність дозволяється за допомогоюактивізованою раніше фрейму. Для цих цілей необхідно створитилексикон до кожного фрейму. Коли фрейм активізується, відповідноголексикону віддається перевага при пошуку відповідного значення слова.
У контексті ТФ це розпізнавання процесів, контрольованих фреймами,які, в свою чергу, контролюють розпізнавання вхідної інформації.
Іноді це називається процесом зверху - вниз фреймодвіжущегорозпізнавання.

Застосування цих процесів знайшло своє відображення в програмі FRAMP,яка може підсумувати газетні зведення та класифікувати їх увідповідність з класом подій, наприклад тероризм або землетрусу.

Ця програма зберігає набір об'єктів, які повинні бути описані вкожного різновиду текстів, і цей набір допомагає процесу розпізнаванняописуваних подій.

Маніпуляція фреймами

Деталі специфікації фреймів і їх репрезентації можуть бути опущені, таксамо як і алгоритми, їх маніпуляції, тому що вони не грають великої ролі в
ТФ.

Такі питання, як розмір фрейму або доступ до нього, пов'язані зорганізацією пам'яті і не вимагають спеціального розгляду.

Розпізнавання

У літературі є багато міркувань з приводу процесів, які стосуютьсярозпізнавання фреймів і доступу до структури знань вищого рівня. Незважаючина те, що люди можуть розпізнати фрейм без особливих зусиль, для комп'ютера вбільшості випадків це досить складне завдання. Тому питаннярозпізнавання фреймів залишаються відкритими і важкими для вирішення за допомогою
ІІ.

Розмір фрейму

Розмір фрейму набагато більш тісно пов'язаний з організацією пам'яті, ніж цездається на перший погляд. Це відбувається тому, що в розумінні людинирозмір фрейму визначається не стільки семантичним контекстом, але йбагатьма іншими чинниками. Розглянемо фрейм візиту до лікаря, якийскладається з подфреймов, одним з яких є кімната очікування.
Таким чином, ми можемо сказати, що розмір фрейму не залежить відсемантичного змісту представленого фрейму (такого, як, наприклад,візит до лікаря), але залежить від того, які компоненти описує інформаціїу фреймі (такому, як кімната очікування) використовуються в пам'яті. Цеозначає, що коли певний набір знань використовується пам'яттю більшеніж в одній ситуації, система пам'яті визначає це, потім модифікує цюінформацію у фреймі, і реструктурує вихідний фрейм так, щоб новийфрейм використовувався як його подкомпонент.

Перераховані вище операції також залишаються відкритими питаннями в ТФ.

ініціалізації категорії

Рош запропонував три рівні категорій представлення знань: базову,субордінатную і суперордінаціонную. Наприклад, у сфері меблювання концепціякрісла є прикладом категорії основного рівня, а концепція меблів --це приклад суперордінаціонной категорії. Мова представлення знаньсхильний до впливу цієї таксономії і включає їх як різні типи даних.
У сфері людського спілкування категорії основного рівня єнайпершими категоріями, які дізнаються чоловік, інші ж категоріївипливають з них. Тобто суперордінаціонная категорія - це узагальненнябазової, а субордінатная - це підрозділ базової категорії. приклад суперордінатная ідеї події базова подіїдії субордінатная діїпрогулянка

Кожен фрейм має свій певний так званий слот. Так, дляфрейма дію слот може бути заповнений лише яких-небудь виконавцемцієї дії, а сусідні фрейми можуть наслідувати цей слот.

Деякі дослідники припустили, що випадки граматики відмінківспівпадають із слотами в ТФ, і ця теорія була названа теорією ідентичностіслота і відмінка. Було предложено число таких відмінків, від 8 до 20, але точнийчисло не визначено. Але якщо агенти повністю збігається зі своїм слотом,то інші відмінки викликали суперечки. І до цих пір точно не встановлено,скільки всього існує відмінків.

Також викликав труднощі той факт, що слоти не завжди можуть бутиперехідними. Наприклад, у відповідність з ТФ можна сказати, що фреймодухотворений предмет може мати слот живий, фрейм людина може матислот чесний, а фрейм блоха не може мати такий слот, і він до нього ніколине перейде.

Іншими словами, зв'язки між слотами в ТФ не є дослідженими докінця. Слоти можуть передаватися, можуть бути багатофункціональні, але в той жечас не розглядаються як функції.

Гібридні системи

СФ іноді адаптуються для побудови описів або визначень. Бувстворений змішаний мову, названий KRYPTON, що складається з фреймовихкомпонентів і компонентів предикативних обчислень, які допомагають робити які -або висновки за допомогою термінів і предикатів. Коли активізується фрейм,факти стають доступними користувачеві. Також існує мова Loops,який об'єднує об'єкти, логічне програмування і процедури.

Існують також фреймоподобние мови, які за вихідну позиціюприймають один тип даних в пам'яті, будь-яку концепцію, а не дві
(наприклад, фрейм і слот), та подання цієї концепції в пам'яті повиннобути цілісним.

. Об'єктно-орієнтовані мови

Паралельно з мовами фреймів існують об'єктно-орієнтованіпрограмні мови, які використовуються для складання програм, але маютьдеякі властивості мов фреймів, такі, як використання слотів длядетальної, доскональної класифікації об'єктів. Відмінність їх від мовфреймів в тому, що фреймових мови спрямовані на більш узагальненеподання інформації про об'єкт.

Однією з труднощів подання знань і мови фреймів євідсутність формальної семантики. Це ускладнює порівняння властивостейпредставлення знань різних мов фреймів, а також повне логічнепояснення мови фреймів.

4. Структура експертної системи

При розробці експертної системи прийнято поділяти її на три основнімодуля:
1. база знань;
2. машина логічного висновку;
3. інтерфейс з користувачем.

База знань містить знання, що відносяться до конкретної прикладноїобласті, у тому числі окремі факти, правила, що описують відносини абоявища, а також, можливо, методи, евристики і різні ідеї, що відносятьсядо вирішення задач у цій прикладній області.

Машина логічного висновку вміє активно використовувати інформацію,що міститься в базі знань.

Інтерфейс із користувачем відповідає за безперебійний обмін інформацієюміж користувачем і системою; він також дає користувачеві можливістьспостерігати за процесом рішення задач, що протікають у машині логічноговиводу.

Прийнято розглядати машину висновку й інтерфейс як один великиймодуль, звичайно називаний оболонкою експертної системи, або, длястислості, просто оболонкою.

В описаній вище структурі власне знання відділені від алгоритмів,що використовують ці знання. Такий поділ зручно по наступним розуміннях.
База знань, очевидно, залежить від конкретного додатка. З іншого боку,оболонка, принаймні в принципі, незалежна від додатків. Такимчином, розумний спосіб розробки експертної системи для декількохдодатків зводиться до створення універсальної оболонки, після чого длякожного додатка досить підключити до системи нову базу знань.
Зрозуміло, всі ці бази знань повинні задовольняти тому самомуформалізму, що оболонка "розуміє". Практичний досвід показує, щодля складних експертних систем сценарій з однією оболонкою і багатьма базамизнань працює, не так гладко, як би цього хотілося, за винятком тихвипадків, коли прикладні області дуже близькі. Проте, навіть якщоперехід від однієї прикладної області до іншої вимагає модифікації оболонкито, принаймні основні принципи її побудови звичайно вдаєтьсязберегти.

Для створення оболонки, за допомогою якої можна проілюструватиосновні ідеї і методи в області експертних систем, можна дотримуватисянаступного плану:

• Вибрати формальний апарат для представлення знань.
• Розробити механізм логічного висновку, що відповідає цьому формалізму.

• Додати засобу взаємодії з користувачем.
• Забезпечити можливість роботи в умовах невизначеності.

5. Методи набуття знань.

Придбання знань реалізується за допомогою двох функцій: одержанняінформації ззовні і її систематизації. При цьому залежно від здатностісистеми навчання до логічних висновків можливі різні форми придбаннязнань, а також різні форми одержуваної інформації. Форма представленнязнань для їхнього використання визначається усередині системи, тому формаінформації, яку вона може приймати, залежить від того, які здібностімає система для формалізації інформації до рівня знань. Якщояка навчається система зовсім позбавлена такої здатності, то людина повинназаздалегідь підготувати всі, аж до формалізації інформації, тобто чим вищездатності машини до логічних висновків, тим менше навантаження на людину.

Функції, необхідні навчається системі для придбання знань,різняться в залежності від конфігурації системи. Надалі прирозгляді систем інженерії знань передбачається, що Існує системаз конфігурацією, що на рис, 1.1, яка включає базу знань імеханізм логічних висновків, що використовує ці знання при рішенні задач.
Якщо база знань поповнюється знаннями про стандартну формі їх подання,то цими знаннями також можна скористатися. Отже, від функційнавчання потрібно перетворення отриманої ззовні інформації в знання іпоповнення ними бази знань.

Рис.1 Базова структура систем обробки знань

Можна запропонувати наступну класифікацію систем придбання знань,яка буде спиратися на здатність системи до сприйняття знань у різнихформатах, якісно розрізняються між собою і здатністю доформалізації (рис 2).

Рис 2.Классіфікація методів набуття знань.

6. АНАЛІЗ знизу вгору і зверху вниз

"Згори вниз", "знизу вгору", "прямий", "зворотний", "керованийданими "," рухомий метою "- три пари визначень для таких термінів, як
"Ланцюгової аналіз", "Наразі немає", "синтаксичний розбір", "логічний аналіз" і
"Пошук". У принципі, всі ці терміни відображають подібні відносини, і відмінністьміж ними полягає лише в тому, що вони взяті з різних підгалузейкомп'ютерної науки і штучного інтелекту (парсинг, системи ззакладеними в них правилами, пошукові системи і системи, спрямовані нарішення проблем і т.д.)

Суть цих протиставлень можна проілюструвати на прикладіпарадигми пошуку. Основне завдання будь-якого пошуку полягає в тому, щобвизначити маршрут, по якому ви будете переміщатися з цієї позиціїдо вашої мети. Якщо ви почнете пошук з поточної позиції і будете продовжуватийого, поки не наткнетеся на бажаний результат, - це так званий прямийпошук або пошук знизу вгору. Якщо ви подумки ставите себе в те місце, деви хочете опинитися в результаті пошуку і визначаєте маршрут, рухаючись узворотному напрямку, тобто туди, де ви дійсно знаходитеся взараз, - це пошук у зворотному напрямку або пошук зверху вниз.
Зверніть увагу на те, що, визначивши маршрут в результаті зворотногопошуку, вам все ж має дістатися до своєї мети. Незважаючи на те, щозараз ви рухаєтесь вперед, це не є прямим пошуком, тому що пошук вжебуло здійснено раніше, причому у зворотному напрямку.
Ці ж протиставлення можна розглянути на прикладі систем звбудованими правилами. Уявімо собі, що правило складається з наборуантецедентов і набору наслідків. Коли система визначає, що всіантецеденти певного правила задоволені, це правило викликається івиконується (чи виконується кожне викликане правило залежить від специфікиконкретної системи). Після цього в базу знань заносяться твердження,отримані в результаті виконання правила, і виконуються відповідніоперації. Даний процес відбувається вищеописаним чином, незалежно відтого, застосовує чи система прямій або зворотний логічний аналіз. Щобпроілюструвати відмінності між ними, варто окремо розглянутипроцедуру активації правила. Викликаються тільки активоване правила. Припрямому логічному аналізі (знизу вгору), коли в систему додаються новідані, вони порівнюються з усіма антецедентамі всіх правил. Якщо данівідповідають антецеденту правила, то це правило активується (якщо воноще не є активованим), і якщо підібрані всі антецедентивизначеного правила, то воно викликається. Твердження, отримані врезультаті виконання правила, заносяться в базу знань і розглядаються вяк нових даних, порівнюються з антецедентамі і можуть викликатиактивацію і виклик додаткових правил. При зворотному логічному аналізі
(зверху вниз) при додаванні даних правила не активуються. Коли системаотримує запит, він порівнюється з усіма наслідками всіх правил. Якщозапит збігається зі слідством, то це правило активується, а всі йогоантецеденти розглядаються в якості вторинних запитів і можуть викликатиактивацію додаткових правил. Коли запит відповідає необмеженому умовою твердженням бази знань, на нього надходить відповідь, іякщо цей запит виходив від антецедента, вважається, що він задовольняєостанньому. Коли всі антецеденти деякого правила будуть задоволені,правило викликається і виконується. При виконанні правила здійснюєтьсявідповідь на запити, які активували його, і тепер інші антецедентивважаються задоволеними і можуть викликатися відповідні їм правила.
Зверніть увагу на те, що виклик і виконання правила завжди відбувається впрямої послідовності, а відмінність прямого ланцюгового аналізу від зворотногополягає в тому, коли активується правило.

Порівняння

Ефективність. Вибір виду аналізу (зверху вниз чи знизу вгору) залежитьвід конфігурації дерева, за яким здійснюється пошук. Якщо в середньомукожному елементу слід більшу кількість елементів, ніж передує,то аналіз зверху вниз (або зворотний аналіз) буде більш ефективним інавпаки. Розглянемо крайній випадок. Припустимо, що пошукова областьутворює дерево з вершиною в початковому стані. Тоді при використанніпрямого підходу нам доведеться здійснювати пошук практично по всьомудереву, тоді як при зворотному підході - тільки в його лінійної частини.

Порівняння та уніфікація. У системах з закладеними правилами або системахлогічного аналізу вибір прямого або зворотного ланцюгового аналізу впливає наступінь труднощів процесу порівняння. При прямому ланцюговому аналізі системіпостійно пред'являються нові факти, які не мають вільних змінних. Такимчином постійно проводиться порівняння антецедентов, цілком імовірнощо володіють вільними змінними, з фактами, що не володіють такими.
З іншого боку, систем із зворотним ланцюговим аналізом честь задаютьспеціальні питання. Якщо правила викладені в логіці предикатів, а нелогікою суджень, тоді проводиться порівняння питання зі змінною знаслідком із змінними. Вторинні запити також можуть міститизмінні, тому, загалом, системи із зворотним ланцюговим аналізом повиннібути розроблені таким чином, щоб вони могли порівнювати дві символьніструктури, кожна з яких може містити змінні, для чогобуде потрібно створення алгоритму уніфікації.

Змішані стратегії

Пошук в двох напрямках. Якщо не ясно, який вид пошуку - прямий абозворотний - є найбільш прийнятним для конкретного додатка, слідздійснювати пошук у двох напрямках. У такому випадку, відправними точкамистають початкова та кінцевий стан, і пошук здійснюється занапрямку до центру.
Висновок за двома напрямками. При цьому підході початкові данізастосовуються для активації правил, кото перебирають інші антецедентиу зворотному порядку. Вторинні запити, які не відповідають нінаслідків, ні даними, зберігаються в якості "демонів", які можуть бутизадоволені пізніше за рахунок нових або пізніше надійшли даних. Системуможна розробити таким чином, що дані, що задовольняють "демонам"
(антецеденти активованих правил) не будуть активувати додатковіправила, що "змусить" систему при майбутньому прямому виведеннісконцентруватися на правилах, що враховують попередній контекст.

Розбір з початком у лівому кутку. Застосувавши описаний метод до парсінгу,ми отримаємо так званий розбір з початком у лівому кутку. У термінахприкладу, наведеного в розділі парсинг, система спочатку розгляне "they",знайде правило 9 - єдине правило, яке можна застосувати до цьогоречі, потім правило 3, що пояснює PRO, а потім правило 1, якєдине правило, наслідок якого починається з NP. Далі системаспробує розібрати зверху вниз "are flying planes" як VP.

7. Приклад розробки експертної системи.

Розглянемо на конкретному прикладі організацію взаємодії користувачаз експертною системою. Предметна область цієї експертної системи - продажубухгалтерських і правових систем (режим діалогу з користувачем дляправильного вибору програмного забезпечення). Припустимо, що фрагментбази знань містить наступний набір правил:

1. ЯКЩО клас - бухгалтерські програми

І форма конфігурування системи має бути жорсткою (користувач не буде мати можливості сам конфігурувати будь-які вхідні або вихідні документи)

ТО найкраще для вас підходить бухгалтерська програма 1С версія 6.0.

2. ЯКЩО клас - бухгалтерські програми

І форма конфігурування системи повинна бути лояльною (тобто користувач може сам конфігурувати будь-які вхідні або вихідні документи)

І програма розроблена під оболонку DOS.

ТО найкраще для вас підходить система бухгалтерських програм
«Бест».

3. ЯКЩО клас - бухгалтерські програми

І програма розроблена під оболонку Windows95.

І програма однорівнева.

ТО найкраще вам підходить бухгалтерська програма «Інфо бухгалтер».

4. ЯКЩО клас - бухгалтерські програми

І форма конфігурування системи повинна бути лояльною (тобто користувач може сам конфігурувати будь-які вхідні або вихідні документи).

І програма розроблена під оболонку Windows95 .

І програма не однорівнева.

ТО найкраще для вас підходить система бухгалтерських програм «Турбо
Бухгалтер ».

5. ЯКЩО тип - правові системи.

І поповнення інформаційної бази відбувається щотижня (мінімум), за допомогою кур'єра.

ТО найкраще вам підходить правова програма «Гарант».

6. ЯКЩО тип - правові системи

І поповнення інформаційної бази відбувається щомісячно (мінімум), через купівлю нового CD-ROM.

ТО найкраще вам підходить правова програма «Кодекс».

7. ЯКЩО тип - правові системи.

І поповнення інформаційної бази відбувається щомісячно (мінімум), через купівлю нового CD-ROM або щотижня (мінімум), за допомогою кур'єра.

ТО найкраще вам підходить правова програма «Еталон».

8. ЯКЩО тип - складські програми.

ТО найкраще вам підходить правова складська програма «Фоліо».

9. ЯКЩО тип - складські програми.

ТО найкраще вам підходить правова програма склад «1С Версія 7.5».
Припустимо, що перед користувачем стоїть завдання довідатися яке забезпечення,з широкого спектру пропонованого зараз програмного забезпечення йомунайбільш підійде, з огляду на специфіку ПК на який передбачаєтьсявстановити це ПЗ. За допомогою деяких базових правил фірми «Елком-Інформ»,складена деяка експертна система, яка допоможе користувачу в йогонелегкому виборі. Сеанс діалогу може мати такий вигляд:
ЕС: Яке програмне забезпечення ви хотіли бпридбати? (правове,бухгалтерське, складське).
Користувач: Бухгалтерський
ЕС: Форма конфігурування системи має бути жорсткою (користувач небуде мати можливості сам конфігурувати будь-які вхідні або вихіднідокументи)? (так, ні).
Користувач: Ні.
ЕС: Форма конфігурування системи повинна бути лояльною (тобто користувачможе сам конфігурувати будь-які вхідні або вихідні документи)?
Користувач: Так
ЕС: Програма повинна бути розроблена під оболонку Windows95?
Користувач: Так.
ЕС: Програма повинна бути однорівнева? (так, ні).
Користувач: Ні.
ЕС: Програма повинна бути не однорівнева?
Користувач: Так

ЕС: Найкраще для вас підходить система бухгалтерських програм «Турбо
Бухгалтер ».

Якщо користувач зацікавиться, чому зроблені такі висновки, тоекспертна система видасть ці правила і вкаже відповідність між відповідямикористувача, правилами і відповіддю експертної системи.

8. Правила типу "якщо-то" для представлення знань.

В якості кандидата на використання в експертній системі можнарозглядати, в принципі, будь-який сумісний формалізм, у рамкахякого можна описувати знання про деяку проблемної області. Однакнайпопулярнішим формальним мовою представлення знань є моваправил типу "якщо-то" (або коротко: "якщо-то"-правил), які називаються такожпродукції. Кожне таке правило є, взагалі кажучи, якийсь умовнийтвердження, але можливі і різні інші інтерпретації. Ось приклади:
• якщо попередня умова P то висновок (висновок) C
• якщо ситуація S то дія A
• якщо виконані умови C1 і C2 то не виконана умова C

"Якщо щось"-правила зазвичай виявляються досить природним виразнимзасобом представлення знань. Крім того, вони володіють наступнимипривабливими властивостями:
1. Модульність: кожне правило описує невеликий, відносно незалежний фрагмент знань.
2. Можливість інкрементний нарощування: додавання нових правил в базу знань відбувається відносно незалежно від інших правил.
3. Зручність модифікації (як наслідок модульності): старі правила можна змінювати і замінювати на нові відносно незалежно від інших правил.
4. Застосування правил сприяє прозорості системи.

Остання властивість - це важлива, відносна властивість експертнихсистем. Під прозорістю ми розуміємо здатність системи до поясненняприйнятих рішень та отриманих результатів. Застосування "якщо-то" - правилполегшує отримання відповідей на такі основні типи питанькористувача:

• Питання типу "як": Як ви прийшли до цього висновку?
• Питання типу "чому": Чому вас цікавить ця інформація?

"Якщо щось"-правила часто застосовують для визначення логічних відносинміж поняттями предметної області. Про чисто логічні відносини можнасказати, що вони належать до "категоричним знань", "категоричним" --тому, що відповідні твердження завжди, абсолютно вірні. Однак удеяких предметних областях, таких як медичне