Прямой и обратный выводы
При обратном порядке вывода сначала выдвигается некоторая гипотеза, а затем механизм вывода как бы возвращается назад, переходя к фактам, пытаясь найти те, которые подтверждают гипотезу:
гипотеза (цель) → факты (данные).
В системах с прямым выводом по известным фактам отыскивается заключение, которое из этих фактов следует. Если такое заключение удается найти, то оно заносится в рабочую память.
Пример.
Имеется фрагмент базы знаний из двух правил:
Правило 1. Если «отдых – летом» и «человек – активный», то «ехать в горы».
Правило 2. Если «любит солнце», то «отдых – летом».
Предположим, в систему поступили факты – «человек – активный» и «любит солнце».
ПРЯМОЙ ВЫВОД – исходя из фактов, получить рекомендацию.
1-й проход.
Шаг 1. Пробуем правило 1, не работает (не хватает данных – «отдых летом»).
Шаг 2. Пробуем правило 2, работает: в базу поступает факт «отдых летом».
2й проход.
Шаг 3. Пробуем правило 1, работает, активизируется цель «ехать в горы», которая, и выступает как совет ЭС.
ОБРАТНЫЙ ВЫВОД – подтвердить выбранную цель при помощи имеющихся правил и данных.
1й проход.
Шаг 1. Цель – «ехать в горы»: пробуем правило 1 – данных «отдых летом» нет, они становятся новой целью и ищется правило, где новая цель в правой части.
Шаг 2. Цель – «отдых летом»: правило 2 подтверждает цель и активирует её.
2й проход.
Шаг 3. Пробуем правило 1, подтверждается искомая цель.
|
|
|
Методы поиска в глубину и ширину. В системах, базы знаний которых насчитывают сотни правил, желательным является использование стратегии управления выводом, позволяющей минимизировать время поиска решения и тем самым повысить эффективность вывода. К таким стратегиям относятся: поиск в глубину, поиск в ширину, разбиение на подзадачи и альфа-бета алгоритм.
При поиске в глубину в качестве подцели выбирается та, которая соответствует следующему, более детальному уравнению описания задачи. Например, диагностирующая система, сделав на основе известных симптомов предположения о наличии определенного заболевания, будет продолжать запрашивать уточняющие признаки и симптомы этой болезни до тех пор, пока полностью не опровергнет или не подтвердит выдвинутую гипотезу.
При поиске в ширину, напротив, система вначале проанализирует все симптомы, находящиеся на одном уровне пространства состояний, даже если они относятся к разным заболеваниям, и лишь затем перейдет к симптомам следующего уравнения детальности.
Разбиение на подзадачи подразумевает выделение подзадач, решение которых рассматривается как достижение промежуточных целей на пути к конечной цели. Примером, подтверждающим эффективность разбиения на подзадачи, является поиск неисправностей в компьютере – сначала выявляется отказавшая подсистема (питания, памяти и т.д.), что значительно сужает пространство поиска.
|
|
|
Альфа-бета алгоритм позволяет уменьшить пространство состояний путем удаления ветвей, неперспективных для дальнейшего поиска.
2. ВОПРОСЫ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
1. Понятие искусственного интеллекта.
2. Определения ЭС.
3. Структура ЭС.
4. Определение знаний.
5. Определение базы знаний.
6. Режимы работы ЭС.
7. Характеристики ЭС.
8. Стратегии управления выводом в ЭС, основанной на продукционной модели знаний.
9. Прямой вывод.
10. Графическое изображение прямого вывода.
11. Обратный вывод.
12. Графическое изображение обратного вывода.
13. Характеристики продукционной модели знаний.
14. Основные модели знаний в искусственном интеллекте.
15. Определение продукционной модели знаний.
16. Определение и характеристики логической модели знаний.
17. Определение и характеристики модели знаний, основанной на фреймах.
18. Определение и характеристики модели знаний, основанной на семантических сетях.
19. Восходящий подход к разработке систем искусственного интеллекта.
|
|
|
20. Нисходящий подход к разработке систем искусственного интеллекта.
3. Контрольные вопросы
1. Что такое прямой вывод?
2. Что такое обратный вывод?
3. Сравните прямой и обратный вывод.
4. Из каких частей состоит правило в продукционной модели знаний?
5. Какие интерфейсы должна обязательно иметь ЭС?
6. Чем отличаются системы искусственного интеллекта от обычных автоматизированных систем?
7. Какие достоинства и недостатки систем искусственного интеллекта Вы знаете?
8. Как представляются знания в экспертной системе?
9. Что такое пустая экспертная система (оболочка ЭС)? Для чего она нужна?
10. Какие области знаний должны быть представлены в базе знаний экспертной системы для ее эффективной работы?
11. Что такое искусственный интеллект?
12. Что такое модель знаний?
13. Какие режимы работы экспертной системы (ЭС) Вы знаете?
14. Какую структуру имеет экспертная система?
15. Какие основные блоки входят в ЭС?
16. Что такое фрейм?
17. Что такое продукция?
18. Что такое семантическая сеть?
19. Что такое логическая модель знаний?
20. Что такое база знаний?
4. ЭТАПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
6. Изучите по литературе и конспекту лекций разделы, изложенные в п.2.
|
|
|
7. Изучите настоящие методические указания.
8. Ответьте на все контрольные вопросы.
9. Ознакомьтесь с индивидуальным заданием.
10. В соответствии с заданием напишите программу, реализующую небольшую ЭС. Практически любой из заданных вариантов может быть реализован небольшим набором правил.
11. Оформите отчет.
5. ПЛАН ОТЧЕТА.
1. Цель работы.
2. Содержание индивидуального задания.
3. Интерфейсы ЭС.
4. Текст программы.
5. Набор правил в виде продукций.
6. Дерево прямого вывода для выбранных исходных данных.
7. Дерево обратного вывода для других исходных данных.
ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛБНЫХ ЗАДАНИЙ
1. Два человека прибегают на вокзал за две минуты до отхода поезда. Следующий поезд через 40 минут. Оба опаздывают на важную встречу. В кассы – очередь. В автоматических кассах свободно. Разработайте экспертную систему, которая определяет причину опоздания. Если хотя бы один из опаздывающих найдет мелочь, и оба успеют на поезд, то им повезло. Если не успеют, то опоздали, так как не рассчитали время. Если ни один из опаздывающих не найдет мелочи, то опоздали, так как на вокзале неразбериха, а в кассах толпа.
2. Создайте экспертную систему, которая определяет возраст человека. Если человеку от 0 до 1 года, то возраст – младенческий. Если человеку от 1 до 14 лет, то возраст – детский. Если человеку от 14 до 18 лет, то возраст – юный. Если человеку от 18 до 40 лет, то возраст – молодой. Если человеку от 40 до 60 лет, то возраст – зрелый. Если человеку от 60 до 70 лет, то возраст – преклонный. Если человеку от 70 до 120 лет, то возраст – старый.
3. Разработайте экспертную систему, которая повторяет ход Ваших мыслей при переходе через дорогу. Сначала вы определяете, какой цвет на светофоре. Если красный – ждете, если зеленый – смотрите, нет ли какого-нибудь «сумасшедшего» водителя, который мог бы ехать на красный свет. Если есть, то ждете, пока он проедет. Если нет, то переходите через дорогу.
4. Разработайте экспертную систему, определяющую является или нет человек ребенком. Если человеку меньше 16 лет, то он является ребенком. Если человеку больше 16 лет, то он не является ребенком. Если человек имеет рост от 50 до 180 см, то он является ребенком. Если нет, то человек не является ребенком. Если человек любит сладкое, то, возможно, он – ребенок.
5. Создайте экспертную систему, определяющую неисправность магнитофона. Вы включаете магнитофон, а он работает, но звучание плохое. Вы проверяете, загрязнена ли головка. Если да, то необходимо протереть головку. Если нет, то проверяете, правильно ли установлена кассета. Если нет, то поправляете. А если правильно, то говорите, что необходимо вызвать мастера.
6. Разработайте экспертную систему, определяющую является или нет человек учеником. Если человеку меньше 7 лет или больше 18 лет, то он не является учеником. Если человеку от 7 до 17 лет, то учится ли он в школе. Если да, то он является учеником. Если нет, то человек не является учеником.
7. Создайте экспертную систему, определяющую принимать или нет человека на работу. Если человек не имеет высшего образования, то отказать. Если имеет, то, сколько лет проработал претендент по специальности. Если меньше года, то отказать, если больше, то принять. Если претендент не имеет ученого звания, то предложить должность инженера-конструктора, если да, то должность руководителя лаборатории. Если претендент имеет ученую степень, то предложить должность научного сотрудника.
8. Необходимо определить, является ли данный объект свеклой или морковью. У свеклы и моркови есть гладкая кожура, но у свеклы кожа бордовая, а у моркови оранжевая. Морковь и свеклу надо очищать. Свекла круглой формы, а морковь продолговатой. Оба овоща без запаха. Оба овоща не имеют зерен. Свекла и морковь, сладкие на вкус.
9. Разработайте экспертную систему, которая дает советы при создании и отладке программ. Если вы написали программу на алгоритмическом языке и при компиляции обнаружили синтаксические ошибки, то необходимо исправить программу. Если Ошибок нет, то необходимо запустить редактор связей. Если редактор связей выдает ошибки, то необходимо проверить наличие всех исходных модулей. Если ошибок при линковании нет, то программа готова к работе.
10. Разработайте экспертную систему, которая определяет, как добираться на работу. Сначала вы определяете, есть ли дождь. Если дождь есть, то определяете температуру воздуха. Если температура больше 8°, то ехать на автомобиле. Если температура меньше 8°, то ехать на метро. Если дождя нет, то ехать на велосипеде.
11. Разработайте экспертную систему, определяющую будет ли сегодня дождь. Сначала вы определяете, ясное ли небо. Если небо ясное, то дождя не будет. Если небо пасмурное, то Вы смотрите, есть ли на небе черные грозовые тучи. Если нет, то дождя не будет. Если же есть, то смотрите, в какую сторону они движутся. Если в Вашу сторону, то дождь будет. Если же нет, то не будет.
12. Необходимо определить, является ли данный объект лимоном или апельсином. У лимона и апельсина есть шероховатая кожура, но у лимона кожа желтая, а у апельсина оранжевая. Грейпфрут и апельсин надо очищать. Апельсин круглой формы, а лимон продолговатой. Оба фрукта имеют запах едкий. Оба фрукта с зернами. Апельсин кисло-сладкий, а лимон кислый.
13. Разработайте экспертную систему, определяющую есть ли у ребенка трудности при изучении арифметики. Если у ребенка проблемы при изучении сложения, то он испытывает трудности при изучении арифметики. Если ребенок имеет проблемы при изучении умножения, то он испытывает трудности при изучении арифметики. Если у ребенка проблемы при изучении вычитания, то он испытывает трудности при изучении арифметики. Если ребенок имеет проблемы при изучении деления, то он испытывает трудности при изучении арифметики.
14. Два человека прибегают на вокзал за две минуты до отхода поезда. Следующий поезд через 40 минут. Оба опаздывают на важную встречу. Если в кассы нет очереди, то им повезло. Если в кассы – очередь, то нельзя приходить на вокзал менее чем за 10 минут до отхода поезда. Если в автоматических кассах свободно, но ни у того, ни у другого нет мелочи, то надо всегда иметь мелочь в кармане.
15. Вы хотите прогнозировать на бирже уровень цен. Если валютный курс доллара падает, то процентные ставки растут. Если валютный курс доллара растет, то процентные ставки падают. Если процентные ставки растут, то уровень цен на бирже падает. Если процентные ставки падают, то уровень цен на бирже растет.
16. Необходимо определить, является ли данный объект грушей или бананом. У груши и банана есть гладкая кожура. Грушу не надо очищать, а банан надо. Оба фрукта продолговатой формы. У груши и банана запах душистый. Груша может быть коричневого цвета, а банан обычно желтый. Груша с зернами, а банан без зерен. Банан и груша сладкие на вкус.
17. Мы хотим определить, будет ли в результате весеннего паводка наводнение или нет. Если уровень воды в реке в черте города высок и идут сильные дожди, теплая погода и много снега в горах, то ожидается наводнение. Если же хотя бы один их этих факторов не выполняется, то наводнения не будет.
18. Необходимо решить, куда ехать отдыхать: в горы или на море. Если человек – активный и хочет отдохнуть летом, то можно рекомендовать отдых в горах. Если человек любит солнце и хочет отдохнуть зимой, то следует отдыхать в горах. Если человек хочет отдохнуть летом, то лучше отдыхать на море.
19. Необходимо определить, является ли данный объект танком или автомобилем. У танка есть пушка и люк. У автомобиля есть дверца и колеса. У танка и автомобиля есть кузов. Уточняя все эти характеристики, мы должны определить объект.
20. Необходимо определить, является ли данный объект грейпфрутом или яблоком. У грейпфрута и яблока есть кожура, но у яблока кожа гладкая, а у грейпфрута шероховатая. Грейпфрут надо очищать, а яблоко не надо. Оба фрукта круглой формы. У грейпфрута запах едкий. Яблоко душистое. Оба фрукта с зернами и желтого цвета. Яблоко сладкое, а грейпфрут кислый.
21. Вы включаете телевизор, а он не работает. Вы хотите определить, почему это случилось. Если предохранитель сгорел, то его необходимо заменить. Если предохранитель целый, то проверяете кабель питания. Если он разорван в каком-нибудь месте, то необходимо его исправить. Если кабель питания целый, и вы сами разбираетесь в радиоэлектронике, то чините телевизор. Если не разбираетесь, то вызываете мастера.
22. Предположим, что всех людей, обращающихся за удостоверением на право вождения автомобиля, можно описать с помощью следующих критериев: пол (м, ж), возраст (молодой, совершеннолетний, средний, пожилой), судимость (к суду не привлекался, привлекался по мелкому делу, совершил тяжкое преступление) водительские навыки (сдал экзамен, не сдал экзамен). Правило присвоения квалификации состоит в следующем: любое лицо, которое не совершило тяжкого преступления и сдало соответствующий экзамен, получает официальный статус водителя.
Дата добавления: 2015-12-21; просмотров: 121; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!