Представление знаний в универсальной комбинированной процедуре принятия решений
В предложенной универсальной комбинированной процедуре построениия комбинированных математических моделей ССЭС и принятия управленческих решений необходимо хранить и накапливать информацию о следующих основных категориях:
- • цель(и) системы G*
- • целевые функции (критерии) Z, с помощью которых оценивается степень достижения цели 6'*;
- • метрики р для оценки расстояния между состояниями S системы;
- • методы принятия решений ХР, как совокупность формализованных регулярных Тр и интеллектуальных ЧД методов, а также эвристик Ч'э (Ч' = Ч'р U Ч*,, U Ч/э);
- • объект F (предметной области), характер его поведения в процессе управления им, т. е. смена состояний I.
Данные категории представляют собой своего рода пять уровней представлений, необходимых для создания интеллектуальной системы управления ССЭС. Описание перечисленных категорий для ССЭС является неформализованной задачей, требующей использования методов представления знаний. В соответствии с принципом совместимости внутренний интерфейс должен обеспечивать согласованность и однозначную интерпретацию данных и знаний. В системах, основанных на знаниях, наиболее часто используются следующие модели представления знаний [1-7, 68-70]: продукционные, семантические сети, фреймы. При создании БЗ важным вопросом является выбор способа представления знаний. Целью представления знаний является организация необходимой информации в такую форму, чтобы универсальная процедура имела легкий доступ к ней для принятия решений, планирования, узнавания объектов и ситуаций, анализа сцен, вывода заключений и других когнитивных функций.
Подробное рассмотрение всех существующих типов моделей представления знаний не входит в нашу задачу [1-7, 93]. Поэтому кратко охарактеризуем вышеперечисленные применительно к процессу разработки интересующих нас БЗ.
Продукционные модели являются пока наиболее популярным способом представления знаний. При организации знаний с использованием продукционных моделей в БЗ содержатся правила продукций, а в БД содержится информация, которая отображает текущее состояние решаемой задачи. Инициализацию необходимого правила осуществляет блок управления (интерпретатор, машина логического вывода и т. п.).
Фреймы, как и семантические сети, представляют собой декларативно-процедурные структуры. Во многих фреймовых структурах возможна реализация наследственных отношений, при которых объекты могут наследовать атрибуты более абстрактных объектов. Такая форма организации знаний позволяет экономить объем памяти. Кроме этого, современные языки программирования, как правило, являются объектно-ориентированными и поэтому естественным образом реализуют фреймовые структуры.
Семантические сети позволяют описывать свойства и отношения объектов событий, понятий, ситуаций или действий с помощью направленного графа, состоящего из вершин и помеченных ребер. При использовании для представления семантической сети знания разделяются на экстенсиональные и интенсиональные. Экстенсиональная сеть является основой БД, а интенсиональная — БЗ. Следует отметить повышенный интерес к этой форме представления знаний в последнее время. Считается, что она наиболее адекватно отражает реальное представление о мире у человека.
Для описания знаний экспертов в предложенном автором универсальной комбинированной процедуре используются три основных формализма.
Знания о первых четырех категориях: целях, целевых критериях, метриках и методах представляются с помощью семантических или фреймовых моделей представления знаний.
В общем случае для универсальной процедуры используется сеть фреймов, состоящая из пяти подфреймов:
В свою очередь, каждый подфрейм в (1-24) допускает иерархическое представление в виде субфреймов.
Знания относительно процедур принятия решений о выборе критериев, метрик, метода удобнее представлять в виде продукций, т. е. использовать продукционные модели, или в виде присоединенных процедур фреймов в (1.24).
При больших объемах знаний и правил время обработки информации значительно возрастает. Возникает задача уменьшения области поиска решения. Интеллектуальная система при решении поставленной перед ней задачи должна обладать способностью к целенаправленным действиям и конструктивной работе со знаниями, исключающей анализ всех знаний или полный перебор. Поэтому в интеллектуальных системах управления, особенно работающих в реальном времени, необходима дифференциация внутри каждого уровня. Для этого вводится подуровень представления знаний — метазнаний. Он требуется для обеспечения рационализации процессов оперирования знаниями в БЗ. Этот подуровень также реализовывается с помощью продукций.
Реализованная универсальная комбинированная процедура, основанная на использовании знаний, представляет собой ЭС, предназначенную для синтеза интеллектуальных систем управления. Причем она применяется на стадии научного исследования, а не в управляющей ЭВМ, а уже полученный продукт синтеза — интеллектуальная СУ конкретным подклассом ССЭС является значительно более простой и используется непосредственно для целей управления.
