Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Информатика->Задача
В настоящее время все более актуальными становятся задачи оптимизации, поиска, реализации распределенных и (или) параллельных систем. Многие из них ле...полностью>>
Информатика->Реферат
Как отмечалось, инфологическая модель отображает реальный мир в некоторые понятные человеку концепции, полностью независимые от параметров среды хране...полностью>>
Информатика->Реферат
Современные компьютерные мониторы делятся на две большие группы: CRT мониторы (от Cathode Ray Tube, электронно-лучевая трубка – самый обычный тип мони...полностью>>
Информатика->Реферат
Актуальность темы исследования состоит в том, что динамичность процессов, происходящих в переходной экономике, требует постоянного анализа информации ...полностью>>

Главная > Курсовая работа >Информатика

Сохрани ссылку в одной из сетей:

Построение базы знаний.

Факты и правила.

Особенностью языка Пролог-Д, отличающей его от других языков, используемых для работы на ЭВМ, является его применение не только для программирования, но, главным образом, для описания данных и правил их обработки. Построение базы знаний на Пролог-Д означает выявление множества исследуемых объектов и связей между ними, совокупность которых описывает явление или процесс.

Иными словами, создание информационно-логической модели описываемого на языке Пролог-Д этого явления или процесса. Основное назначение данного раздела состоит в описании методики разработки баз знаний, на примерах достаточно простых, заимствованных из традиционной практики. Первый шаг в направлении построения базы знаний состоит в выявлении объектов и соотношений между ними, отвечающих на вопрос: "Что дано?". Такую информацию целесообразно представлять в виде совокупности фактов. Классическим примером фактографии служит англо-русский словарь. Записанный средствами Пролога-Д он выглядит так:

русангл(мама, mammy);

русангл(небо, sky);

русангл(солнце, sun);

русангл(мальчик, boy);

русангл(круг, ring);

русангл(вокруг, arоund);,


и так далее. Последовательность фактов можно и продолжить, но уже сейчас достаточно слов, чтобы перевести на английский известную детскую песню. Подобные отношения представляют собой грамматическую конструкцию Пролога-Д, называемую фактом. Факт задается в виде функционалa: имя, и совокупность аргументов. В данном примере "русангл" - это имя факта оно определяет информацию, записываемую в нем. Русские и английские слова: мама, mammy, небо, sky, солнце, sky, мальчик, boy представляют собой аргументы факта, определяющего взаимно однозначное соответствие между русскими и английскими словами. Необязательно, чтобы факт имел два аргумента. Например, факт: мужчина(Николай); имеет один аргумент - Николай и имя - мужчина, а факт родился(Петров,Иван,10,сентябрь,1979); имеет пять аргументов - Петров, Иван, 10, сентябрь, 1979 и имя родился. Однако, с точки зрения синтаксиса языка Пролог-Д, необходим хотя бы один аргумент. Если факт в базе знаний имеет имя и не имеет аргументов, то система выдаст сообщение о синтаксической ошибке. Приведенный пример, по сути дела, уже является базой знаний на языке Пролог-Д. К этой базе знаний можно задавать различные вопросы:

?русангл(y,x); - если необходимо узнать, все слова, хранящиеся в базе знаний,

?русангл(мама, x); - если необходимо узнать как по английски мама?

?русангл(x, sky); - если необходимо узнать, что означает слово sky?

Для описания всего множества информации, вообще говоря, достаточно фактов. Однако если возможно задать некоторые связи и отношения между объектами, то удается сократить число фактов, и тем самым сделать базу знаний более лаконичной. Связи и отношения между объектами задаются правилами. При построении правил выделяется совокупность отношений, отвечающих на вопрос "Что известно?".

Правило можно построить, пользуясь известным принципом разделения исходной задачи на более простые, которые тоже могут быть разделены. Этот процесс известен под названием процесса декомпозиции задачи. Процесс декомпозиции заканчивается в тот момент, когда отношения связывают зафиксированные в базе знаний объекты.

Например, в задаче о построении родственных отношений можно определить следующие правила:


бабушка(x,y)<-мама(x,z),мама(z,y);
бабушка(x,y)<-мама(x,z),папа(z,y);
дедушка(x,y)<-папа(x,z),папа(z,y);
дедушка(x,y)<-папа(x,z),мама(z,y);

Глубина процесса декомпозиции в данном случае автоматически устанавливается. Она определена понятиями "мама", "папа".

Процесс декомпозиции не обязательно однозначен. Даже простой пример о родственниках допускает и иную трактовку. Если ввести правило, определяющее понятие "родитель"

родитель(x,y)<-мама(x,y);

родитель(x,y)<-папа(x,y);,

то бабушку и дедушку можно определить проще:

бабушка(x,y)<-мама(x,z),родитель(z,y);

дедушка(x,y)<-папа(x,z),родитель(z,y);.

Если, к только, что записанным правилам добавить несколько фактов, определяющих мам и пап, то получается база знаний, которая называется "семья":

мама(Саша,Петя);

папа(Сережа,Петя);

мама(Оля,Саша);

папа(Коля,Саша);

мама(Люда,Сережа);

папа(Петя,Сережа);

родитель(x,y)<-мама(x,y);

родитель(x,y)<-папа(x,y);

бабушка(x,y)<-мама(x,z),родитель(z,y);

дедушка(x,y)<-папа(x,z),родитель(z,y);.

В данном примере для определения понятия родитель(x,y) потребовалось более одного правила. По сути дела здесь использовано недетерминированное ветвление, дающее альтернативное определение этого отношения и используемое системой после того, как было применено первое отношение. Следует подчеркнуть, что в определении участвуют оба правила. В общем случае число правил не ограничено.

  1. Арифметика и другие встроенные предикаты в Прологе-Д.

Системы логического программирования, к числу которых относится и Пролог-Д, не предназначены для вычислений. Традиционный для Пролога-Д подход при выполнении арифметических действий описан в упражнении 5 из предыдущего раздела. Однако для определения таким образом всех математических действий памяти компьютера будет недостаточно. Поэтому традиционные действия, связанные с выполнением арифметических операций осуществляются посредством специальных встроенных предикатов. В системе Пролог-Д для выполнения арифметических действий предусмотрен один встроенный арифметический предикат: УМНОЖЕНИЕ(Арг1,Арг2,Арг3,Арг4) Встроенный предикат УМНОЖЕНИЕ имеет четыре аргумента: целых, переменных, конкретизированных целыми, не конкретизированных переменных, допускает обратимость всех аргументов, однако, он может быть использован только в качестве цели в предложении. Предикат УМНОЖЕНИЕ предусматривает реализацию формулы: Арг1*Арг2+Арг3=Арг4.

Предикат предусматривает обратимость аргументов и полностью покрывает арифметические операции в области целых чисел, предусмотренных синтаксисом входного языка ( -32767 <число> 32767). Следующая база знаний на языке Пролог-Д показывает, что с помощью данного предиката можно описать любые арифметические операции:

СЛОЖЕНИЕ(X,Y,Z)<-УМНОЖЕНИЕ(1,X,Y,Z);

ВЫЧИТАНИЕ(X,Y,Z)<-УМНОЖЕНИЕ(1,X,Z,Y);

УМНОЖЕНИЕ(X,Y,Z)<-УМНОЖЕНИЕ(X,Y,0,Z);

ДЕЛЕНИЕ(X,Y,Z)<-УМНОЖЕНИЕ(Y,Z,0,X);

Во всех четырех случаях X,Y - суть операнды операций, а Z - результат. Например, СЛОЖЕНИЕ(X,Y,Z) реализует арифметическую операцию сложение: Z=X+Y. Более подробное описание синтаксиса встроенного предиката УМНОЖЕНИЕ приведено в описании синтаксиса. Предикат УМНОЖЕНИЕ позволяет описывать вычислительные задачи.

Пример 1. На Прологе-Д необходимо описать вычисление площади прямоугольника, имеющего стороны длиной a и b. Известна формула определяющая площадь прямоугольника Sпр. Sпр=a*b.

Предикат, который будет выполнен, если вычислена площадь прямоугольника должен иметь три аргумента-Длины сторон и величину площади. Имя предиката должно отражать его назначение, вероятно этому критерию удовлетворит имя площадь:

УМНОЖЕНИЕ(X,Y,Z)<-УМНОЖЕНИЕ(X,Y,0,Z);

площадь(a,b,S)<-УМНОЖЕНИЕ(a,b,S);.

Первый предикат УМНОЖЕНИЕ потребовалось определить для наглядности записи. Необходимо отметить, что предикат площадь обратим, это означает, что, пользуясь этим описанием можно вычислить не только площадь по заданным сторонам, но и любую (одну) сторону по другой стороне и площади. К базе знаний можно задать вопросы:

?площадь(10,20,S);

ответ системы Пролог-Д: S=200,

?площадь(a,20,100);

ответ системы Пролог-Д: a = 5. Более сложная задача представлена в нижеследующем примере.

Пример 2. На Прологе-Д необходимо описать вычисление объема параллелепипеда высотой h, в основании которого прямоугольник, имеющий стороны длиной a и b. Известна формула определяющая объема параллелепипеда Vпар. Vпар=a*b*h. Предикат, который будет выполнен, если будет вычислен объем параллелепипеда должен иметь четыре аргумента - длины сторон a, b, высоту h и величину объема. Имя предиката должно отражать его назначение, вероятно, этому критерию удовлетворит имя объем:

УМНОЖЕНИЕ(X,Y,Z)<-УМНОЖЕНИЕ(X,Y,0,Z);

объем(a,b,h,V)<-УМНОЖЕНИЕ(a,b,S), УМНОЖЕНИЕ (S, h, V);

Как и прежде предикат объем обратим, это означает, что, используя это описание можно вычислить, не только объем по заданным сторонам и высоте, но и любую (одну) сторону или высоту по высоте, стороне и объему. В качестве альтернативы, можно иначе записать объем, если воспользоваться формулой:

Vпар=Sосн*h.

Эту базу знаний предлагается написать самостоятельно.

К базе знаний можно задать вопросы:

?объем(10,20,5,V);

ответ системы Пролог-Д: V=200. Наряду с арифметическим предикатом существуют два предиката БОЛЬШЕ и НЕ. Встроенный предикат БОЛЬШЕ(Арг1,Арг2) предназначен для сравнения двух целых или переменных. Он имеет два аргумента: целых или переменных, конкретизированных целыми. Оба аргумента к моменту выполнения должны быть определены. Если эти требования не выполнены, то появится сообщение об ошибке: "Функция не может быть выполнена.". Предикат выполнен, если Арг1 > Арг2, иначе - не выполнен. Несмотря на то, что предикат БОЛЬШЕ один, его достаточно для описания всех возможных предикатов для сравнения числовой информации: равенство - РАВНО; меньше - МЕНЬШЕ; меньше и равно - МИР и так далее. Это показывает база знаний, приведенная ниже:

РАВНО(X,X);

МЕНЬШЕ(X,Y)<-БОЛЬШЕ(Y,X);

МИР(X,Y)<-НЕ(БОЛЬШЕ(X,Y);

В последнем предложении использован встроенный предикат НЕ, его синтаксис: НЕ(Арг1); Этот встроенный предикат имеет один аргумент, он обязательно должен быть предикатом. Предикат НЕ выполнен тогда и только тогда, когда предикат - аргумент не выполнен. А теперь несложный пример, иллюстрирующий применение БОЛЬШЕ и НЕ.

Пример 3. Опишите на языке Пролог-Д вычисление функции Хевисайда, определяемую формулой:

0, если x<0;

h(x) =  0, если x=0;

 1, если x>0.

База знаний должна содержать описание предиката меньше и равно, который выше уже был описаны, предикат, выполняющийся при вычислении функции Хевисайда, будет называться ХЕВИСАЙД. Этот предикат будет иметь два аргумента, первый это аргумент функции, а второй ее значение. Предикат ХЕВИСАЙД определяется через два альтернативных описания для всех значений x

МИР(X,Y)<-НЕ(БОЛЬШЕ(X,Y);

ХЕВИСАЙД(X,0)<-МИР(X,0);

ХЕВИСАЙД(X,1)<-БОЛЬШЕ(X,0);

К этой базе знаний можно задать различные вопросы.

?ХЕВИСАЙД(20,X);

ответ системы Пролог-Д: X=1. И, наконец, последний встроенный предикат - это предикат - "отсечение", предназначенный для управления логическим выводом. Этот предикат потребуется для решения следующих проблем:

1. Ограничение количества найденных решений.

2. Нахождение некоторого особенного решения задачи.

3. Ограничение объема поиска, с целью повышения эффективности работы компьютера. Предикат "отсечение" обозначается знаком восклицания - (!).

Необходимо отметить, что это традиционное обозначение отсечения в системах логического программирования. Если данный предикат использовать в качестве цели в предложении, то полученный при этом эффект можно проиллюстрировать дверью, через которую можно пройти только слева направо, но нельзя вернуться назад через эту дверь. Роль двери выполняет символ !. Как известно система Пролог-Д будет пытаться выполнять цели в предложении порядке просмотра слева направо, начиная от символа <- от первой до последней цели. Если какая-либо цель оказывается не выполненной, то осуществляется возврат и делается попытка найти альтернативные решения. Отсечение ограничивает возможность поиска альтернатив с того момента, как была просмотрена цель, обозначенная символом !. По этой причине, если не выполнены цели А,Б,В, возврат для нахождения альтернативных решений в предложении пример<-А,Б,В,!,Г,Д,Е; возможен, а, если не выполнены цели Г,Д или Е, то уже нет. Рубикон при движении слева направо перейден. Необходимо отметить важность этого предиката особенно при описании задач, допускающих множественные решения. Иллюстрация предиката отсечение на примере базы знаний мама. Действительно, у каждого человека не может быть две матери, поэтому, определив для данного человека имя матери, необходимо прекратить дальнейшие поиски.

мама(Саша,Петя)<-!;

мама(Наташа,Ваня)<-!;

мама(Оля,Петя)<-!;

мама(Катя,Даша)<-!;

мама(Люда,Сережа)<-!;

мама(Петя,Костя)<-!;

к базе знаний может быть задан вопрос

?мама(x,Даша); ответ системы Пролог-Д:

x=Kатя ДРУГИХ РЕШЕНИЙ НЕТ.

После нахождения первого решения поиск альтернатив не производится.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Интеллектуальные информационные системы (2)

    Реферат >> Информатика
    ... можно представить этапами: «информационные системы» (ИС), «автоматизированные информационные системы» (АИС), «интеллектуальные информационные системы» (ИИС). Интеллектуальная информационная система - это компьютерная модель ...
  2. Интеллектуальные информационные системы (3)

    Реферат >> Информатика
    ... имеют дело. Перечисленные недостатки устраняются в интеллектуальных информационных системах (ИИС). Анализ структуры программы показывает ...
  3. Интеллектуальные информационные системы (4)

    Курсовая работа >> Информатика
    ... Курсовая работа по дисциплине: Информационные системы по теме: Интеллектуальные информационные системы Выполнил: студент 4 курса ... статистика», 2001. – 368 с. Луценко, Е.В. Интеллектуальные информационные системы/ Е.В. Луценко, Краснодар: КубГАУ, 2006. – 615 ...
  4. Интеллектуальные информационные системы в профессиональной деятельности

    Лекция >> Информатика, программирование
    ЛЕКЦИЯ Интеллектуальные информационные системы в профессиональной деятельности Учебные и воспитательные цели: 1. Ознакомить курсантов с понятием и классификацией интеллектуальных информационных систем ...
  5. Разработка алгоритма работы и реализация интеллектуальной информационной системы

    Курсовая работа >> Информатика
    ... «Интеллектуальные информационные системы» Тема: «Разработка алгоритма работы и реализация интеллектуальной информационной системы» ... различные дополнения, повышающие значимость интеллектуальной информационной системы как в информативном (наглядном) ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0072920322418213