Логическая модель представления знаний

Декларативные и процедурные знания

Любая предметная область характеризуется своим набором понятий и связей между ними, своими законами, связывающими между собой объекты данной предметной области, своими процессами, событиями. Знания о предметной области и способах решения в ней задач весьма разнообразны. Возможны различные классификации этих знаний.

В общем случае знания подразделяются на:

- Процедурные знания описывают последовательности действий, которые могут использоваться при решении задач.Это,например,

программы для ЭВМ, словесные записи алгоритмов, инструкция по сборке некоторого изделия.

- Декларативные знания — это все знания, не являющиеся процедурными, например статьи в толковых словарях и

энциклопедиях, формулировки законов в физике, химии и других науках и т.п.В отличие от процедурных знаний,отвечающих навопрос: «Как сделать X?», декларативные знания отвечают, скорее, на вопросы: «Что есть X?» или «Какие связи имеются между Х и Y?», «Почему X?» и т.д.

Языки представления знаний можно разделить на типы по формальным моделям представления знаний, которые лежат в их основе:

- логическая,

- сетевая,

- фреймовая,

- продукционная.

Логическая модель представления знаний

Логическая модель представляет собой формальную систему в которой все знания о предметной области описываются в виде формул этого исчисления или правил вывода. Описание в виде формул дает возможность представить декларативные знания, а правила вывода — процедурные знания.

Логическая модель знаний строится на базе предикатов.

Предикатом называется функция, принимающая два значения ИСТИНА и ЛОЖЬ – и предназначенная для выражения свойств объекта или связей между ними.

Имена предикатов неделимы, т.е. являются так называемыми атомами. Аргументы могут быть атомами или функциями f(x₁, x₂, ..., x_m), где f – имя функции, а x₁, x₂, ..., x_m, так же как и аргументы предикатов являются переменными или константами предметной области .

Например, предикат «отец («Иван», «Петр Иванович»)» может означать, что сущности «Иван» и «Петр Иванович» связаны родственным отношением, а именно, последний является отцом Ивана.

Предикат «компьютер (память, клавиатура, процессор, монитор)» может обозначать понятие «компьютер» как отношение, связывающее между собой составные части компьютера, предикат «внутри (процессор_Pentium, компьютер)» – то, что внутри компьютера находится процессор Pentium.

При записи формул (выражений) помимо логических связок «конъюнкция» (&), «дизъюнкция» (∨), «отрицание» (), «следование» («импликация») (→) , заимствованных из логики высказываний, в логике предикатов используются кванторы всеобщности (∀) и существования (∃) [3].

Например, выражение:

∀(x, y, z) (отец (x, y) & мать (x, z)) → родители (x, y, z),

означает, что для всех значений x, y, z из предметной области справедливо утверждение «если y – отец и z – мать x, то y и z – родители x».

Выражение

(∃x) (студент (x) & должность (x, «инженер») ),

означает, что существует хотя бы один студент, который работает в должности инженера.

Переменные при кванторах называются связанными переменными в отличии от свободных переменных [3]. Например, в выражении

(∀x) (владелец (x, y) → частная_собственность(y) ), x –связанная переменная, y –свободная переменная.

Примером логического знания формализованного в виде логики предикатов высших порядков является знание: «Когда температура в печи достигает 120⁰ и прошло менее 30 мин с момента включения печи, давление не может превосходить критическое. Если с момента включения печи прошло более 30 мин, то необходимо открыть вентиль №2».

Логическая модель представления этого знания имеет вид:

P(p = 120) T(t<30) → (D < D_кp); Р(р = 120) T(t>30) → F(№2).

Первая строчка в записи представляет декларативные знания, а вторая

— процедурные.

Решение задач в логике предикатов сводится к доказательству целевого утверждения в виде формулы или предиката (теоремы), используя известные утверждения (формулы) или аксиомы.

Языки представлений знаний логического типа широко использовались на ранних стадиях развития интеллектуальных систем, но вскоре были вытеснены (или во всяком случае сильно потеснены) языками других типов. Объясняется это громоздкостью записей, опирающихся на классические логические исчисления. При формировании таких записей легко допустить ошибки, а поиск их очень сложен. Отсутствие наглядности, удобочитаемости (особенно для тех, чья деятельность не связана с точными науками) затрудняло распространение языков такого типа.