stringtranslate.com

Системы, основанные на знаниях

Система , основанная на знаниях ( KBS ), — это компьютерная программа , которая рассуждает и использует базу знаний для решения сложных задач . Системы, основанные на знаниях, были в центре внимания ранних исследователей искусственного интеллекта в 1980-х годах. Этот термин может относиться к широкому спектру систем. Однако все системы, основанные на знаниях, имеют два определяющих компонента: попытку явно представить знания, называемую базой знаний , и систему рассуждений , которая позволяет им выводить новые знания, известную как машина вывода .

Компоненты

База знаний содержит факты и правила, специфичные для домена [1] о проблемной области (а не знания, неявно встроенные в процедурный код, как в обычной компьютерной программе). Кроме того, знания могут быть структурированы с помощью онтологии категоризации , фреймов , концептуального графа или логических утверждений. [2]

Механизм вывода использует методы рассуждения общего назначения для вывода новых знаний и решения проблем в проблемной области. Чаще всего он использует прямую или обратную цепочку . Другие подходы включают использование автоматизированного доказательства теорем , логического программирования , систем досок и систем переписывания терминов , таких как правила обработки ограничений (CHR). Эти более формальные подходы подробно описаны в статье Википедии о представлении знаний и рассуждениях .

Аспекты и развитие ранних систем

Системы, основанные на знаниях, против экспертных систем

Термин «система, основанная на знаниях» часто использовался взаимозаменяемо с « экспертной системой », возможно, потому, что почти все самые ранние системы, основанные на знаниях, были разработаны для экспертных задач. Однако эти термины говорят нам о различных аспектах системы:

Сегодня практически все экспертные системы основаны на знаниях, при этом архитектура систем, основанных на знаниях, используется в широком спектре типов систем, предназначенных для решения различных задач.

Системы, основанные на правилах

Первые системы, основанные на знаниях, были в первую очередь экспертными системами, основанными на правилах. Они представляли факты о мире как простые утверждения в плоской базе данных и использовали доменно-специфические правила для рассуждений об этих утверждениях, а затем для их дополнения. Одной из самых известных из этих ранних систем была Mycin , программа для медицинской диагностики.

Явное представление знаний с помощью правил имело ряд преимуществ:

  1. Приобретение и обслуживание. Использование правил означало, что эксперты в предметной области часто могли определять и поддерживать правила самостоятельно, а не через программиста.
  2. Объяснение. Явное представление знаний позволило системам рассуждать о том, как они пришли к выводу, и использовать эту информацию для объяснения результатов пользователям. Например, чтобы проследить цепочку выводов, которая привела к диагнозу, и использовать эти факты для объяснения диагноза.
  3. Рассуждение. Разделение знаний и их обработки позволило разработать универсальные механизмы вывода. Эти системы могли разрабатывать выводы, которые следовали из набора данных, о котором первоначальные разработчики могли даже не знать. [3]

Мета-рассуждение

Позже [ когда? ] архитектуры для рассуждений, основанных на знаниях, такие как архитектура доски BB1 ( система доски ), [4] позволили самому процессу рассуждения быть затронутым новыми выводами, обеспечивая рассуждения метауровня. BB1 позволяла контролировать сам процесс решения проблем. Различные виды решения проблем (например, сверху вниз, снизу вверх и оппортунистическое решение проблем) могли выборочно смешиваться на основе текущего состояния решения проблем. По сути, решатель проблем использовался как для решения проблемы уровня предметной области, так и для решения своей собственной проблемы управления, которая могла зависеть от первой.

Другими примерами системных архитектур, основанных на знаниях и поддерживающих метауровневые рассуждения, являются MRS [5] и SOAR .

Расширение применения

В 1980-х и 1990-х годах, в дополнение к экспертным системам, другие приложения систем, основанных на знаниях, включали управление процессами в реальном времени, [6] интеллектуальные обучающие системы, [7] и решатели проблем для определенных областей, таких как анализ структуры белка, [8] планировка строительной площадки, [9] и диагностика неисправностей компьютерных систем. [10]

Достижения, обусловленные усовершенствованной архитектурой

По мере того, как системы, основанные на знаниях, становились все более сложными, методы, используемые для представления базы знаний, становились все более изощренными и включали логику, системы переписывания терминов, концептуальные графы и фреймы .

Например, фреймы — это способ представления знаний о мире с использованием методов, которые можно рассматривать как аналоги объектно-ориентированного программирования , в частности, классов и подклассов, иерархий и отношений между классами и поведения [ уточнение необходимо ] объектов. С более структурированной базой знаний рассуждения теперь могут происходить не только с помощью независимых правил и логического вывода, но и на основе взаимодействий внутри самой базы знаний. Например, процедуры, хранящиеся как демоны на [ уточнение необходимо ] объектах, могут запускаться и могут реплицировать поведение цепочки правил. [11]

Достижения в области автоматизированного мышления

Другим достижением 1990-х годов стала разработка автоматизированных систем рассуждений специального назначения, называемых классификаторами . Вместо того, чтобы статически объявлять отношения категоризации в базе знаний, классификатор позволяет разработчику просто объявлять факты о мире и позволять классификатору выводить отношения. Таким образом, классификатор также может играть роль машины вывода. [12]

Самым последним [ на? ] достижением систем, основанных на знаниях, стало принятие технологий, особенно вида логики, называемой логикой описания , для разработки систем, использующих Интернет. Интернету часто приходится иметь дело со сложными, неструктурированными данными , на которые нельзя положиться, чтобы они соответствовали определенной модели данных. Технология систем, основанных на знаниях, и особенно способность классифицировать объекты по требованию, идеально подходит для таких систем. Модель для таких видов систем, основанных на знаниях, известна как Семантическая паутина . [13]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Смит, Рид (8 мая 1985 г.). «Концепции, методы, примеры систем, основанных на знаниях» (PDF) . reidgsmith.com . Schlumberger-Doll Research . Получено 9 ноября 2013 г. .
  2. ^ Сова, Джон Ф. (2000). Представление знаний: логические, философские и вычислительные основы (1-е изд.). Pacific Grove: Brooks / Cole. ISBN 978-0-534-94965-5.
  3. ^ Хейс-Рот, Фредерик; Дональд Уотерман; Дуглас Ленат (1983). Построение экспертных систем. Эддисон-Уэсли. ISBN 0-201-10686-8.
  4. ^ Хейс-Рот, Барбара ; Кафедра компьютерных наук Стэнфордского университета (1984). BB1: Архитектура для систем с доской, которые контролируют, объясняют и изучают свое собственное поведение. Кафедра компьютерных наук Стэнфордского университета.
  5. ^ Дженесерет, Майкл Р. «1983 — Обзор архитектуры метауровня». Труды AAAI-83 : ​​6.
  6. ^ Ларссон, Ян Эрик; Хейс-Рот, Барбара (1998). «Guardian: интеллектуальный автономный агент для медицинского мониторинга и диагностики». IEEE Intelligent Systems . 13 (1) . Получено 11 августа 2012 г.
  7. ^ Кланси, Уильям (1987). Обучение на основе знаний: программа GUIDON . Кембридж, Массачусетс: Издательство MIT.
  8. ^ Хейс-Рот, Барбара ; Бьюкенен, Брюс Г.; Лихтарж, Оливье; Хьюитт, Майк; Альтман, Расс Б.; Бринкли, Джеймс Ф.; Корнелиус, Крейг; Дункан, Брюс С.; Джардецкий, Олег (1986). PROTEAN: Выведение структуры белка из ограничений. AAAI. стр. 904–909 . Получено 11 августа 2012 г.
  9. ^ Роберт Энгельмор и др., ред. (1988). Blackboard Systems . Addison-Wesley Pub (Sd).
  10. ^ Беннетт, Джеймс С. (1981). DART: Экспертная система для диагностики неисправностей компьютеров . IJCAI.
  11. ^ Меттри, Уильям (1987). «Оценка инструментов для построения больших систем, основанных на знаниях». Журнал AI . 8 (4). Архивировано из оригинала 10.11.2013 . Получено 10.11.2013 .
  12. ^ МакГрегор, Роберт (июнь 1991 г.). «Использование классификатора описаний для улучшения представления знаний». IEEE Expert . 6 (3): 41–46. doi :10.1109/64.87683. S2CID  29575443.
  13. ^ Бернерс-Ли, Тим; Джеймс Хендлер; Ора Лассила (17 мая 2001 г.). «Семантическая паутина. Новая форма веб-контента, значимая для компьютеров, откроет революцию новых возможностей». Scientific American . 284 : 34–43. doi :10.1038/scientificamerican0501-34. Архивировано из оригинала 24 апреля 2013 г.

Дальнейшее чтение