Главная | Обратная связь

Продукционная модель. Формальные и программные системы продукций. Достоинства и недостатки продукционной модели.

В общем виде под продукцией понимается выражение следующего вида:

(i); Q; Р; А ® В; N.

Здесь i - имя (идентификатор) продукции, с помощью которого данная продукция выделяется из всего множества продукций. В качестве имени может выступать некоторая лексема, отражающая суть данной продукции (например, «покупка книги» или «набор кода замка»), или порядковый номер продукции в их множестве, хранящемся в памяти системы.

Q характеризует сферу (область) применения продукции. Разделение знаний на отдельные сферы позволяет экономить время при поиске решения задачи. Например, часть продукций описывает процесс приготовления пищи, а вторая – выбора маршрута путешествия и т. п.

Основным элементом продукции является ее ядро: А ® В. Интерпретация ядра продукции может быть различной и зависит от того, что стоит слева и справа от знака импликации ® (Þ). Обычное прочтение ядра продукции выглядит так: ЕСЛИ A ТО B. Более сложные конструкции ядра допускают в правой части альтернативный выбор, например, ЕСЛИ А ТО B₁, ИНАЧЕ B₂. Основание импликации (условие, А) называется антецедентом, следствие (действие, В) – консенквентом.

Формальными системами, удовлетворяющими требованиям продукционной модели, являются системы подстановок и формальные грамматики.
Системы подстановок, представляют собой правила преобразования цепочек (слов), заданных в некотором алфавите. К таким системам относятся системы продукций Поста (именно этим системам мы обязаны появлению термина "система продукций", который получил со временем более широкое употребление) и нормальные алгоритмы Маркова. Особенностью таких систем является то, что в них по сравнению с машиной Тьюринга богаче возможности преобразования данных (слово любой сложности преобразуется в любое произвольное слово) при менее развитом управлении.
Формальные грамматики, служащие для описания синтаксиса и семантики различных языков, являются как раз тем классом формальных систем, который в своем развитии привел к появлению современных систем продукций (СП). Первым продукционным языком программирования был язык Флойда, основанный на грамматике и предназначавшийся для синтаксического анализа.

Наибольший практический интерес представляют программные системы продукций, т.е. системы, имеющие программную реализацию. Такие системы далее называются системами продукций (СП).

Структура программной СП

Программная СП состоит из трех основных частей: базы данных (рабочей памяти), множества правил-продукций и интерпретатора.

База данных представляет собой рабочую память, над которой работает множество правил. Организация рабочей памяти может быть самой разной — от простой памяти в виде совокупности именованных переменных до списков, семантических сетей и фреймов. Правила также могут иметь произвольную сложность, сохраняя при этом вид УСЛОВИЕ ? ДЕЙСТВИЕ Работу интерпретатора можно рассматривать как поисковый процесс, состоящий, по крайней мере, из двух фаз: выбора продукции и ее применения.
СП могут различаться как организацией рабочей памяти, так и видом правил, но существенным различием для них является различие в интерпретаторе, т. е. в способе выбора и применения продукций.

Достоинства продукционной модели знаний:

1. Подавляющая часть человеческих знаний может быть записана в виде продукций.

2. Простота создания и понимания отдельных правил.

3. Простота пополнения и модификации базы знаний (набора продукций).

4. Простота механизма логического вывода.

5. Разбиение системы продукций на сферы (декомпозиция) позволяет эффективно использовать ресурсы и сократить время поиска решения.

6. Возможность реализации немонотонного логического вывода и обработки противоречивых фактов.

7. Возможность параллельной и асинхронной обработки правил.

Недостатки продукционной модели знаний.

1. Отсутствует теоретическое обоснование в построении продукционных систем. В основном при их построении используются эвристические приемы.

2. Следствие из недостатка 1. При большом числе продукций процедура проверки непротиворечивости правил и корректности работы системы становится крайне сложной. Именно поэтому число продукций, с которыми работают реальные информационные системы, не превышает тысячи.

3. Следствие из недостатка 2. Возможность легкого внесения серьезных искажений в базу знаний, приводящих к неправильному функционированию системы (если в системе нет развитых средств проверки целостности базы знаний).