Согласование_ТЗ

вка Иванова» строится относи-всех атрибутов являются тер- РАБОТАЕТ

Ситуацией будем называть выделенную в соответствии с определенным принципом совокупность фреймов. В чае; нес in, один фрейм представляет со­бой пример элементарной ситуации. Ситуация, все фреймы которой факты, называется фактуальной, или экстенсиональной. Ситуация, включающая всю модель, может быть охарактеризована как глобальная, а любое ее собственное подмножество — как локальная. На рис. 1.7 зафиксирована экстенсиональная ситуация: «Иванов, работающий в НИИ, был командирован с целью согласо­вания ТЗ, чему он был рад. Остаток командировочного фонда после указанной командировки составил 1000 руб., что Иванову известно. Следствием рассмат­риваемой командировки явилось начало работ». Факты С7—СЮ, примыкаю­щие к зафиксированному десигнату командирования Иванова, расширяют и уточняют коннотативную семантику конкретной командировки.

Формально ситуация на рис. 1.7 'может быть трансформирована в один фрейм, являющийся расширением фрейма рис. 1.6 соответствующими атрибу­тами: следствие, остаток-фонда, рад~ли_командируемый, известен-ЛИ-оста-ток-фонда. Обращает на себя внимание искусственность этого приема. Ясно, что такое расширение приведет либо к резкому возрастанию набора атрибутов фрейма КОМАНДИРОВАН, либо к появлению нескольких его вариантов. Оба решения непрактичны. Неудобства возрастают при сведении в один фрейм эле­ментарных фреймов модального, статусного или референтного характера (на­пример, СЮ на рис. 1.7) и становятся непреодолимыми при дальнейшем усложнении ситуации. Это показывает, что ситуации — мощное изобразительное средство задания коннотативной семантики в СМ, значительно более богатое ло изобразительным возможностям, чем фреймы.

Введем понятие замкнутой ситуации для заданного объекта СМ. Если си­туацию в СМ представить как предельно ассоциированную, то замкнутой ситуа­цией будем называть компонент связности сети, в который входит данный объ­ект, т. е. полный набор фреймов, образующих этот компонент связности. Гло­бальным свойством М-объекта называется замкнутая относительно него ситуа­ция. Локальным свойством М-объекта называется любая подситуация из си­туации, определяющая его глобальное свойство и включающая данный объект.

Приведенная на рис. 1.7 сеть представляет собой ситуацию, замкнутую от­носительно каждого из фигурирующих в ней термов. Таким образом, локаль­ными свойствами «Иванова» является, в частности, то, что он работает в НИИ, был командирован с целью согласования ТЗ, что привело к началу работ, был рад своей командировке и т. д. Объединение всех этих локальных свойств бу­дет глобальным свойством «Иванова». Никаких других свойств «Иванов» со­гласно данному состоянию сети не имеет. Приведенные определения являются исчерпывающими лишь для десигнатов. Другие терминальные объекты помимо этого, как правило, наделяются определенной операционной семантикой. На­пример, числам приписаны свойства, определяющие способ вычисления резуль­тата арифметических операций, сравнений и т. п.

В отдельных работах по искусственному интеллекту свойство трактуется как эквивалент одноместного предиката: (КРАСНЫЙл;), (БОЛЬШОЙл:), (ИС­ПРАВНЫЙ д:). Подобная интерпретация является упрощенной формой записи представления

(<ИМЯ-ХАРАКТЕРИСТИКИ>

объект<десигнат объекта> | значение —характеристики<значение>).

Уточним представление о возможных объектах в СМ, формально квалифи­цируя их как значения атрибутов. Терминальные объекты (за исключением де­сигнатов) семиотически наиболее просты несмотря на специфицированную опе­рационную семантику. Таковы, например, числа, которые могут легко извле­каться из БД, подвергаться арифметическим преобразованиям и вновь поме­щаться в базу. Правила работы с десигнатами могут быть и более сложными, так как они — лишь ассоциаторы пучка свойств, определяющих модель неко­торого П-объекта. Манипуляция подобными объектами зачастую бывает не­тривиальной, Так, в отличие от классических реляционных моделей, где в от­вет на запрос к базе данных по кадрам: «Выдай данные об Иванове» выдается

2-6943

соответствующая запись, в которой заранее предусмотрен набор определенных полей, в СМ речь может идти о замыкании десигната Иванова либо о том или ином его подсвойстве. Точно так же достаточно сложными могут оказаться правила исключения. Исключение Иванова из состава сотрудников конкретной организации не ограничивается локальным исправлением (например, Иванов должен рассчитаться с библиотекой, однако Иванов может сохранить за собой право на жилье, если оно не служебное, и т. д.).

Особые правила работы с объектами влекут за собой необходимость в иерархиях, строящихся на основе отношений типа «часть — целое». Так, ат­рибутивные пары являются частями фреймов, фреймы — частями ситуаций. Двигатель автомобиля состоит из узлов и механизмов; те, в свою очередь, из подузлов и деталей, причем связь между ними фиксируется с помощью раз­нообразных фреймов: ВХОДИТ В СОСТАВ, КРЕПИТСЯ К..., НАХОДИТСЯ ВНУТРИ, ЯВЛЯЕТСЯ ЧАСТЬЮ и т. п. Сложность описания возрастает, когда одни и те же объекты входят одновременно в несколько иерархических струк­тур: тот же Иванов является сотрудником определенного отдела, членом кол­лектива некоторой комнаты и т. д. В то же время он —член семьи, множества пассажиров определенного автобуса и т. д. Поэтому на Иванова должны рас­пространяться правила поведения, которым подчиняются члены упомянутых коллективов. При манипулировании объектами должны правильно обрабаты­ваться последствия тех или иных действий.

Одним из способов задания иерархических структур является представле­ние множеств в качестве объектов. Необходимость в этом возникает, в част­ности, если запретить, как это обычно и делается, фреймам иметь более одного атрибута с тождественными именами. Например: «Иванов был командирован в Ленинград и Таллинн». На граф-схемах условимся использовать однократно помеченное (здесь: «куда») разветвляющееся ребро, а в символьных записях введем новый вид объекта — список с типизирующей пометкой :&. Приведен­ный факт при этом запишется так:

(С29 КОМАНДИРОВАН кто ИВАНОВ куда (:& Ленинград Таллинн)).

Семантика использования конъюнктивных множеств определяется их на­значением: по сути, это сокращенная форма записи конъюнкции соответствую­щих высказываний: «Командирован... в Ленинград» и «Командирован... в Тал­линн». Повышение выразительных возможностей в СМ достигается также вве­дением в формализм средств представления недоопределенной, неполной, не­точной информации [Zadeh, 1973; Лозовский, 1983; Нариньяни, 1986а]. В тех случаях, когда текущие знания позволяют указать лишь множество объектов, из которого извлекается пока неопределенная выборка, естественно употребле­ние объектов типа дизъюнктивного множества (OR-множества), например:

(СЗО ОТПРАВИЛСЯ кто (:V Катя Маша Зина Нина) куда кино).

Подобная конструкция формализует ситуацию: «Подруги отправились в кино» в том случае, если круг подруг известен, но кто из них конкретно мог принять участие в данном мероприятии, не ясно. Аналогично вводятся XOR-множества («Исключающее ИЛИ»), когда речь идет о выборке одного объекта из совокупности. Множество всех указанных типов могут фигурировать в каче­стве самостоятельных объектов, задаваемых десигнатами. При этом фреймами могут специфицироваться их мощность, теоретико-множественные соотношения вхождения, пересечения, указания конкретных элементов.

Статусы н логическая структура модели предметной области

Использование фреймов требует фиксации их статусов в модели проблем­ной области. Простейшим статусом является статус истинности, а в нем тот статус, при котором фрейму, хранящемуся в базе, приписывается значение абсолютной истинности. Предполагается, что все фреймы, которые в данный момент имеются в базе, абсолютно истинны, а те, которых там сейчас нет,— абсолютно ложны. Такая база называется замкнутой, и ей соответствует зам- 34

кнутля модель представления знаний [Reiter, 1978]. Примером может явиться БД авиарейсов, включающая фреймы с атрибутами: номер-рейса, исх-пункт, пункт-назначения, время_вылета и т. д.

Конъюнктивность модели постулирует одновременную истинность всех со­ставляющих ее утверждений. Под утверждением будем понимать фрейм в па­ре с истинным значением, определяющим его истинностный статус. В рассмат­риваемых моделях не возникает необходимости в логической операции отрица­ния. Оно реализуется исключением соответствующих утверждений из базы зна­ний. Бедность замкнутых моделей проявляется в том, что в них отсутствует статус фреймов, рассматриваемых в отрыве от своей истинной оценки, а так­же возможность работы с неопределенно-истинными утверждениями.

От этих недостатков избавлена открытая модель, в которой фреймам, от­сутствующим в БД, присваивается истинностный статус «неопределен». Лож­ные факты в БД хранятся явно [Reiter, 1978]. Возможны и более сложные способы приписывания статусов истинности фреймам. Могут, например, ис­пользоваться статусы с набором градаций истинности, большим трех, или с бесконечным числом градаций, определенных на отрезке [0, 1], когда значе­нию 0 соответствует статус «ложь», а значению 1—статус «истина». Статус истинности в СМ часто понимается шире, чем в моделях логического типа. Ча­сто «истинность» интерпретируется в них как синоним «правильности». Приве­дем несколько примеров подобной интерпретации.

Синтаксическая правильность. Соответствие языковых выражений выбран­ному синтаксису языка представления знаний. Как правило, ИС требуют син­таксической правильности входных конструкций.

Семантическая правильность. В модели предметной области должны при­сутствовать специальные процедуры, которые называют процедурами ассими­ляции. Процедуры ассимиляции соотносят синтаксически правильные фреймы с текущим состоянием дедуктивного замыкания модели без учета истинных значении. Успешное выполнение процедур ассимиляции похоже на человеческое понимание, когда говорят: «Я понял точку зрения собеседника», т. е. о чем идет речь безотносительно к тому, согласен ли слушающий с этим. Осмыслен­ными будем считать фреймы, по отношению к которым выполнимы процедуры ассимиляции.

Вопрос конструирования процедур ассимиляции далеко не тривиален. Как, в частности, воспринимать высказывания, для которых нет соответствующих процедур, и оценивать степень достаточности, авторитетности процедур асси­миляции? В свое время известный советский лингвист И. Ревзин показал, что в множестве поэтических текстов фраза Хомского «Зеленые идеи яростно спят» вполне может оказаться осмысленной (например, в стихотворении «Зеленые идеи яростно спят, ворочаются во сне. Зеленые идеи чего-то ворчат, нашепты­вают мне»).

Возможны случаи частичной осмысленности, а также тактика, при которой система на время допускает неосмысленные фреймы «в надежде», что впослед­ствии процедуры ассимиляции смогут выполняться успешно. Или происходит пробное включение фрейма в модель, после чего дальнейшая работа продол­жается в предположении, что ничего плохого не произойдет. Если не возника­ет противоречий, то фрейм сохраняется, иначе происходит возврат и исследу­ется другой вариант ассимиляции, если он есть. В противном случае данный фрейм считается неосмысленным.

Модельная истинность связана с понятием вывода' на сети (см. гл. 2). Вы­вод в СМ есть последовательное применение правил вывода из заданной си­стемы правил. Он позволяет получать утверждения, ранее в базе не зафикси­рованные (виртуальные утверждения). Вывод позволяет дать ответ на вопрос о существовании некоторого виртуального утверждения в данном состоянии базы лнс"о определить значения атрибутов некоторого утверждения. Наличие вывода расширяет диапазон решаемых задач, не перегружая модель проблем­ной области множеством явных и легко выводимых утверждений.

Введем еще два понятия: дедуктивное замыкание модели и модельная не­противоречивость. Первое есть модель, пополненная всеми ее виртуальными

утверждениями, а второе — модель знаний, дедуктивное замыкание которой не содержит пары утверждений, отрицающих друг друга, Операции вывода долж­ны быть такими, чтобы их применение для получения виртуальных утвержде­ний не приводило к нарушению свойства модельной непротиворечивости.

Модельно-непротиворечивым утверждением называется такое, включение которого в модель не нарушает ее свойства модельной непротиворечивости. Мпдельно-истинным называется утверждение, входящее в дедуктивное замыка­ние и имеющее абсолютный истинный статус t-val^Undefined. Абсолютно ис­тинным (ложным) считается модельно-истинное утверждение, присутствующее в модели с абсолютным истинным статусом t-val = True (False). Подобные утверждения характеризуются абсолютным истинным статусом. Эксплицитно модельно-истинным называется множество утверждений, входящих в модели явно. Введенные определения позволяют уточнить требования к операциям по­полнения модели: пополняющие утверждения не должны быть модельно-истин-ными. Требование модельной непротиворечивости для больших моделей на прак­тике трудно выполнимо.

На рис. 1.8 приведена структура конъюнктивной и открытой модели проб­лемной области (она выделена штриховкой и обозначена МПОБ). При перехо­де к дедуктивному замыканию этой модели, т. е. к множеству моделыш-истин-ных утверждений, необходимо отнести все утверждения, истинный статус ко­торых неизвестен, к тем или иным областям, возникающим при дедуктивном замыкании отдельных утверждений. Несколько различных вариантов такого отнесения показаны на рис. 1.8 (для утверждений А_и А₂ и А₃). При замыка­нии модели необходимо избегать появления противоречий. В связи с этим вво­дится специальный статус утверждений в МПОБ, который называется Д-ста-тус. Утверждения, имеющие такой статус истинности, называются Д-истинными или денотационно истинными. Их истинность в рамках данной модели счита­ется достаточной для решения интересующих систему задач. Д-статус опреде­ляется той измерительной процедурой, которая порождает модельное утверж­дение, или теми ограничениями исходного описания, которые зафиксированы при вводе этого утверждения в базу.

Можно считать, что утверждения с Д-статусом являются утверждениями об эмпирических фактах, а утверждения с абсолютным истинным статусом яв­ляются утверждениями некоторой теории.

Так, в базах знаний возникают как бы две истинные системы: теоретиче­ская и эмпирическая. Теоретически истинные утверждения, как правило, не мо­гут быть эмпирически обоснованы. Например, утверждение «Все люди смерт­ны», не может быть проверено на практике. А утверждение «Все женщины, ко­торых я встретил в этом городе, одеты в белое и, следовательно, тут все жен­щины ходят в белой одежде» может иметь статус эмпирической истины, но нет никаких оснований приписывать ему статус абсолютной, т. е. теоретической, истины.

Истинный статус помимо абсолютного может иметь частный, или относи­тельный, характер, отражать различные точки зрения на систему утверждений, составляющую конкретную МПОБ. В этом проявляется основное свойство си­стем представления знаний: многоаспектное моделирование действительности. Замкнутая конъюнктивная абсолютно истинная МПОБ является «наивной» од-новариантной копией фрагмента реального мира. В общем случае полезно под­держивать множественный истинный статус утверждений. Множественность истинных оценок является частным случаем механизма множественных точек зрения.

Точка зрения есть способ формирования структуры утверждений о ситуа­ции, при котором вводятся особые утверждения — высказывания точек зрения, несущие в себе редактирующую систему атрибутов для этой ситуации. Резуль­тат редактирования ситуации с помощью таких утверждений и представляет собой точку зрения. При этом соблюдаются следующие правила достула к ут­верждениям ситуации через утверждения точек зрения:

Поиск по сайту: