Время: 2 часа (90 мин.)

6.1 Основные вопросы

- архитектура ВОС;

- виды и типы вопросов;

- временные отношения;

- каузальные отношения;

- выводы временных отношений;

- выводы каузальных отношений.

Текст лекции

Вопросы логического вывода знаний на сетях фреймов удобнее всего рассмотреть с точки зрения их использования в системах искусственного интеллекта. С этих позиций следует отметить, что сети фреймов были с успехом использованы в вопросно-ответных системах (ВОС), обеспечивающих автоматическое формирование ответов на вопросы пользователей.

Механизм выводов в ВОС представляет собой совокупность специализированных процедур обработки знаний, обеспечивающих формирование ответов на те или иные вопросы пользователей о сущностях предметных областей.

Архитектура системы, базирующейся на сети фреймов,

приведена на рис.8. Она включает в себя следующие компоненты: программу управления диалогом, анализирующую тип входных предложений-вопросов и осуществляющую вызов соответствующих процедур выводов; процедуры выводов, формирующие ответы на вопросы с использованием сети; сеть, содержащую знания о предметной области.

Рис.8. Архитектура системы, базирующейся на сети фреймов.

Анализ спектра вопросов к ВОС позволяет выделить два их основных вида, а именно:

(1) – вопросы, ответы на которые формируются путем  спецификации характеристик сущностей предметных областей;

(2) – вопросы, ответы на которые формируются в результате
вычисления отношений между сущностями предметных областей.

К первому виду вопросов относятся вопросы о значениях различных характеристик объектов и событий предметных областей. Информация о значениях этих характеристик имеется во фреймах-экземплярах, описывающих данные сущности. Их нахождение путем поиска, по существу, равнозначно ответу на вопросы. Вопросы данного вида могут быть представлены следующим образом:

1. Вопросы о значениях характеристик объектов.

R.АВС (О.СВА)=?

Например, «Каково назначение команды READ ?»:  R.НАЗНАЧЕНИЕ (О.READ)=?

2. Вопросы о значениях характеристик событий.

     R.АВС (Е.СВА)=?

Например, «Каков результат выполнения команды READ ?»: R.РЕЗУЛЬТАТ (Е.READ)=?

Формирование ответов на такие вопросы осуществляется путем поиска значений искомых характеристик в соответствующих слотах фреймов-экземпляров базы знаний, описывающих тот или иной объект или событие.

Технологически это выглядит следующим образом. Сначала в базе знаний, физически реализующей сеть фреймов, ищется соответствующий фрейм-экземпляр объекта или события, а затем искомая характеристика (слот) в системе слотов найденного фрейма-экземпляра. Значение этого слота выделяется и выводится в качестве ответа на вопрос.

Если это значение является текстовой константой, то оно не подвергается никакой предварительной обработке. В противном случае (т.е. когда выводимое значение представляет собой ссылку на другой фрейм базы знаний) необходимо предварительно преобразовать выводимый ответ в форму, понятную пользователю, т.е. осуществить его интерпретацию.

Ко второму виду вопросов относятся вопросы о наличии связей между событиями, о сходстве и различии событий, о причинах и следствиях реализации того или иного события и т.п. Вопросы данного вида могут быть представлены следующим образом:

1. Вопросы о связях между событиями.

СВЯЗЬ (Е.АВС, Е.СВА)=?

Например: «Какова связь между выполнением команд ОРЕN и READ?»:

СВЯЗЬ (Е.ОРЕN, Е.READ)=?

2. Вопросы о сравнении событий.

СРАВНЕНИЕ (Е.АВС, Е.СВА)=?

Например: «В чем сходство / различие в выполнении команд READ и WRITE? »:

СРАВНЕНИЕ (Е.READ, Е.WRITE)=?

3. Вопросы об анализе того или иного события.

АНАЛИЗ (Е.АВС)=?

Например: «Каковы причины / следствия выполнения команды READ?»:

АНАЛИЗ (Е.READ)=?

Формирование ответов на такого рода вопросы осуществляется путем выполнения умозаключений по следующим правилам:

а. Правила для выявления связей между событиями:

1. (R.РЕЗУЛЬТАТ (Е.АВС) = R.УСЛОВИЕ (Е.СВА)) =>

=> R.РАНЬШЕ (Е.АВС, Е.СВА)

2. (R.УСЛОВИЕ (Е.АВС) = R.РЕЗУЛЬТАТ (Е.СВА)) =>

=> R.ПОЗЖЕ (Е.АВС, Е.СВА)

Интерпретация правил следующая: «Если результат события Е.АВС является условием события Е.СВА, то событие Е.АВС реализуется перед событием Е.СВА» и «Если условие события Е.АВС является результатом события Е.СВА, то событие Е.АВС реализуется после события Е.СВА».

б. Правила для сопоставления событий:

1. (R.РЕЗУЛЬТАТ (Е.АВС) = R. РЕЗУЛЬТАТ (Е.СВА)) =>

 => R.ЭКВИВАЛЕНТНО (E.АВС, Е.СВА)

2. (R. РЕЗУЛЬТАТ (Е.АВС) : R. РЕЗУЛЬТАТ (Е.СВА)) =>

 => R. ПРОТИВОПОЛОЖНО (E.АВС, Е.СВА)

Здесь символ «:» определяет противоположность результатов двух событий, характеризуя их таким образом.

в. Правила для анализа события:

1. (R.УСЛОВИЕ (Е.АВС) = R.РЕЗУЛЬТАТ (Е.СВА)) =>

 => R.ПРИЧИНА (Е.СВА , E.АВС)

2. (R.РЕЗУЛЬТАТ (Е.АВС) = R.УСЛОВИЕ (Е.СВА)) =>

 => R.СЛЕДСТВИЕ (Е.СВА , E.АВС)

Понятно, что приведенный выше перечень вопросов и правил не является исчерпывающим и может быть расширен и дополнен. Сам спектр входных вопросов, в конечном счете, может служить критерием мощности той или иной ВОС, а «надежность» правил вывода – критерием их качества.

Следует отметить также, что наиболее простым способом вывода на сетях фреймов и семантических сетях является использование принципа наследования, когда новое свойство сущности выводится через его наличие у соответствующего надпонятия.