Разработка БЗ на основе трех моделей (продукционные правила, семантическая сеть, фреймовая модель)

Продукционные правила

Продукционные модели – модели, основанные на правилах, позволяют представить знание в виде предложений типа: «ЕСЛИ условие, ТО действие».

В общем случае продукционную модель можно представить в следующем виде:

N=<A, U, C, I, R>

N – имя продукции; A – сфера применения продукции; U – условие применимости продукции; C – ядро продукции; I – постусловия продукции, актуализирующиеся при положительной реализации продукции; R – комментарий, неформальное пояснение (обоснование) продукции, время введения в базу знаний и т.д.

Продукционная модель предметной области «Сервисный центр»:

* ЕСЛИ <клиент обращается в сервисный центр>, ТО <администратор оформляет заявку>;

* ЕСЛИ <заявка оформлена>, ТО <администратор определяет соответствие объекта гарантийному сроку>;

* ЕСЛИ <объект не соответствует гарантийному сроку>, ТО <отказать в обслуживании>;

* ЕСЛИ <объект соответствует гарантийному сроку>, ТО <принять объект на проверку>;

* ЕСЛИ <объект эксплуатировался в неблагоприятных рабочих условиях окружающей среды, не отвечающих требованиям инструкции>, ТО <объект не подлежит обслуживанию>;

* ЕСЛИ <объект тестировался в режимах, не отвечающих установленным электрическим характеристикам>, ТО <объект не подлежит обслуживанию>;

* ЕСЛИ <объект подвергался доработке, в результате которой изменились его физические или электрические параметры>, ТО <объект не подлежит обслуживанию>;

* ЕСЛИ <неисправность объекта вызвана небрежной эксплуатацией, использованием не по назначению или умышленной порчей объекта>, ТО <объект не подлежит обслуживанию>;

* ЕСЛИ <неисправность вызвана несоблюдением пользователем инструкций по эксплуатации>, ТО <объект не подлежит обслуживанию>;

* ЕСЛИ <объект был вскрыт, изменен или отремонтирован иным лицом, помимо уполномоченного сервисного центра>, ТО <объект не подлежит обслуживанию>;

* ЕСЛИ <выявлено наличие неустранимых недостатков> И <объект находится в полной комплектации (уникальная упаковка производителя с идентификационными наклейками, документация, интерфейсные и сетевые шнуры, базовая конфигурация изделия и т.д.)>, ТО <произвести замену объекта на новый>.

ИНАЧЕ, если последнее условие не подошло, т.е. не выявлено неустранимых недостатков, проводится ремонт объекта (товара).

Семантическая сеть

Семантическая сеть – это ориентированный граф, вершины которого – понятия, а дуги – отношения между ними. Узлы в семантической сети обычно соответствуют объектам, концепциям, событиям или понятиям. Любой фрагмент сети, например одна вершина, две вершины и соединяющие их дуги, называют подсетью. Поиск решения на семантической сети заключается в том, чтобы найти или сконструировать подсеть, удовлетворяющую некоторым условиям [3].

В семантических сетях используют три типа вершин:

· вершины-понятия;

· вершины-события;

· вершины-свойства.

В семантической сети отношения представляются дугами.

Механизм логического вывода в сетевых системах основан на использовании двух ведущих принципов: наследования свойств; сопоставления по совпадению.

Первый принцип, в свою очередь, базируется на учете важнейших связей, отражаемых в семантической сети. К таким связям относятся:

· связь «есть», «является»;

· связи «имеет часть», «является частью».

Последовательно переходя с одного узла сети к другому по направлению соответствующих связей, можно выявить (извлечь) новую информацию, характеризующую тот или иной узел.

Принцип сопоставления по совпадению основан на представлении вопроса к системе, в виде фрагмента семантической сети с использованием тех же названий сущностей (узлов) и связей, что и в основной сети, и реализации процедуры «наложения» вопроса на сеть и поиска такого его положения, которое соответствует ответу на вопрос.

Для построения сетевой модели представления знаний необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определить абстрактные объекты и понятия предметной области, необходимые для решения поставленной задачи. Оформить их в виде вершин.

2. Задать свойства для выделенных вершин, оформив их в виде вершин, связанных с исходными вершинами атрибутивными отношениями.

3. Задать связи между этими вершинами, используя функциональные, пространственные, количественные, логические, временные, атрибутивные отношения, а также отношения типа «являться наследником» и «являться частью».

4. Добавить конкретные объекты и понятия, описывающие решаемую задачу. Оформить их в виде вершин, связанных с уже существующими отношениями типа «являться экземпляром», «есть».

5. Проверить правильность установленных отношений.

Построим сетевую модель представления знаний в предметной области «Сервисный центр» (рисунок 2.2):

Рисунок 2.2 – Семантическая сеть

Фреймовая модель

Фрейм – это минимальная структура информации, необходимая для представлений знаний о стереотипных классах объектов, явлений, ситуаций, процессов и др. С помощью фреймов можно моделировать знания о самых разнообразных объектах интересующей исследователя предметной области - важно лишь, чтобы эти объекты составляли класс концептуальных (повторяющихся, стереотипных) объектов, процессов и т.п.

Фрейм состоит из имени и отдельных единиц, называемых слотами. Он имеет однородную структуру:

ИМЯ ФРЕЙМА

Имя 1-го слота: значение 1-го слота

Имя 2-го слота: значение 2-го слота

………………………………

Имя N-го слота: значение N-го слота.

Наполняя слоты конкретным содержанием, можно получить фрейм конкретной ситуации. Слоты в фрейме играют ту же роль, что и поля в записи (БД). При этом их наполнителями являются значения, хранящиеся в полях. Значением слота может быть практически что угодно (числа или математические соотношения, тексты на естественном языке или программы, правила вывода или ссылки на другие слоты данного фрейма или других фреймов). В качестве значения слота может выступать набор слотов более низкого уровня, что позволяет во фреймовых представлениях реализовать «принцип матрешки».

По содержательному смыслу фрейма выделяют:

• фреймы-понятия;

• фреймы-меню;

• фреймы с иерархически вложенной структурой.

Фрейм-понятие – это фрейм типа «И». Например, фрейм «операция» содержит объединенные связкой «И» имена слотов «что делать», «что это дает», «как делать», «кто делает», «где делать» т.д., а фрейм «предмет» – слоты с именами «назначение», «форма», «вес», «цвет» и т.д.

Фрейм-меню – это фрейм типа «ИЛИ». Он служит для организации процедурных знаний с помощью оператора «выбрать». Например, фрейм «что делать» может состоять из объединенных связкой «ИЛИ» слотов «решить уравнение», «подставить данные», «уточнить задачу» и т.д., причем каждый из этих слогов может иметь несколько значений.

Фрейм с иерархически вложенной структурой предполагает, что в нем в качестве значений слотов можно использовать имена других фреймов, слотов и т.д., т.е. использовать иерархическую структуру, в которой комбинируются другие виды фреймов (в итоге получают так называемые фреймы-сценарии).

Важнейшим свойством теории фреймов является заимствование из теории семантических сетей – так называемое наследование свойств. И во фреймах, и в семантических сетях наследование происходит по АКО-связям («это»). Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются, то есть переносятся, значения аналогичных слотов.

Для построения фреймовой модели представления знаний необходимо выполнить следующие шаги:

1. Определить абстрактные объекты и понятия предметной области, необходимые для решения поставленной задачи. Оформить их в виде фреймов-прототипов (фреймов-объектов, фреймов-ролей).

2. Задать конкретные объекты предметной области. Оформить их в виде фреймов-экземпляров (фреймов-объектов, фреймов-ролей).

3. Определить набор возможных ситуаций. Оформить их в виде фреймов-ситуаций (прототипы). Если существуют прецеденты по ситуациям в предметной области, добавить фреймы-экземпляры (фреймы-ситуации).

4. Описать динамику развития ситуаций (переход от одних к другим) через набор сцен. Оформить их в виде фреймов-сценариев.

5. Добавить фреймы-объекты сценариев и сцен, которые отражают данные конкретной задачи.

Построим фреймовую модель представления знаний в предметной области «Сервисный центр гарантийного обслуживания».

Ключевые понятия данной предметной области - сервисный центр, тот, кто оформляет заказы на ремонт объекта (администратор) и тот, кто ремонтирует объект отношений - мастер по ремонту. У сотрудников центра есть общие характеристики, поэтому целесообразно выделить общее абстрактное понятие - человек. Тогда фреймы «Сервисный центр» и «Человек» являются прототипами-образцами, а фреймы «Администратор», «Мастер по ремонту» - прототипами-ролями. Также нужно определить основные слоты фреймов - характеристики, имеющие значения для решаемой задачи.

Таблица 2.1 – Фрейм «Человек»

ЧЕЛОВЕК
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Пол	Мужской или женский	Из внешних источников
Возраст	От 18 до 65 лет	Из внешних источников

 

Таблица 2.2 – Фрейм «Сервисный центр»

СЕРВИСНЫЙ ЦЕНТР
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Название		Из внешних источников
Директор		Из внешних источников
Адрес		Из внешних источников

 

Фреймы-наследники содержат все слоты своих родителей, они явно прописываются только в случае изменения какого-либо параметра.

Таблица 2.3 – Фрейм «Администратор»

АДМИНИСТРАТОР (АКО ЧЕЛОВЕК)
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Ф.И.О.		Из внешних источников
Должность		Из внешних источников
Телефон		Из внешних источников
Место работы	Фрейм-объект	Из внешних источников

 

Таблица 2.4 – Фрейм «Мастер по ремонту»

МАСТЕР ПО РЕМОНТУ (АКО ЧЕЛОВЕК)
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Ф.И.О.		Из внешних источников
Должность		Из внешних источников
Телефон		Из внешних источников
Место работы	Фрейм-объект	Из внешних источников

Фреймы-образцы описывают конкретную ситуацию: информацию о компании, кто работает компании и т.д. Поэтому определим следующие фреймы-образцы, являющиеся наследниками фреймов-прототипов:

 

Таблица 2.5 – Фрейм-образец «Сервисный центр»

ИП «СЕРВИСГАРАНТ» (АКО СЕРВИСНЫЙ ЦЕНТР)
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Название	СервисГарант	Из внешних источников
Директор	Пошелюк А.А.	Из внешних источников
Адрес	ул. Ленина, 15	Из внешних источников

 

Таблица 2.6 - Фрейм-образец «Администратор»

ЛЕВКЕВИЧ АНАСТАСИЯ ИГОРЕВНА (АКО АДМИНИСТРАТОР)
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Пол	Женский	Из внешних источников
Возраст		Из внешних источников
Ф.И.О.	Левкевич А.И.	Из внешних источников
Должность	Администратор СЦ	Из внешних источников
Телефон	128-55-86	Из внешних источников
Место работы	ИП «СЕРВИСГАРАНТ»	Из внешних источников

 

Таблица 2.7 - Фрейм-образец «Мастер по ремонту»

ПОТОЦКИЙ АРКАДИЙ ОЛЕГОВИЧ (АКО МАСТЕР ПО РЕМОНТУ)
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Пол	Мужской	Из внешних источников
Возраст		Из внешних источников
Ф.И.О.	Потоцкий А.О.	Из внешних источников
Должность	Мастер по ремонту СЦ	Из внешних источников
Телефон	528-75-86	Из внешних источников
Место работы	ИП «СЕРВИСГАРАНТ»	Из внешних источников

 

Ситуации возникают после наступления каких-то событий, выполнения условий и могут следовать одна за другой. Динамику предметной области можно отобразить в виде фреймов-сценариев. Их может быть множество, опишем наиболее общий и типичный сценарий обслуживания клиента:

 

Таблица 2.8 - Фрейм-сценарий образец «Обслуживание клиента»

ОБСЛУЖИВАНИЕ КЛИЕНТА
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Сервисный центр	Фрейм-объект	Из внешних источников
Администратор	Фрейм-объект	Присоединенная процедура (определяет по выбранной компании)
Мастер по ремонту	Фрейм-объект	Присоединенная процедура (определяет по выбранной компании)
Сцена 1	Оформление заявки	Из внешних источников
Сцена 2	Принятие решения	Из внешних источников
Сцена 3	Ремонт объекта	Из внешних источников

 

Таблица 2.9 - Фрейм-сценарий «Обслуживание клиента»

РЕМОНТ ХОЛОДИЛЬНИКА (АКО ОБСЛУЖИВАНИЕ КЛИЕНТА)
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения
Сервисный центр	СЕРВИСГАРАНТ	Из внешних источников
Администратор	ЛЕВКЕВИЧ АНАСТАСИЯ ИГОРЕВНА	Присоединенная процедура (определяет по выбранной компании)
Мастер по ремонту	ПОТОЦКИЙ АРКАДИЙ ОЛЕГОВИЧ	Присоединенная процедура (определяет по выбранной компании)
Сцена 1	Оформление заявки	Из внешних источников
Сцена 2	Принятие решения	Из внешних источников
Сцена 3	Ремонт объекта «Холодильник»	Из внешних источников

 

Взаимосвязь различных видов фреймов отображается графически в виде графа. Граф представлен на рисунке 2.3.

 

Рисунок 2.3 – Фреймовая модель