Сценарии

Л. В. Литвинцева

Основные определения

Особую роль в системах представления знаний играют стереотипные знания, описывающие известные стандартные ситуации реального мира. Такие знания позволяют восстанавливать информацию, пропущенную в описании ситуации, предсказывать появление новых фактов, которых можно ожидать в данной си­туации, устанавливать смысл происхождения ситуации с точки зрения более общего ситуативного контекста.

Для описания стереотипного знания используются различные модели. Среди них наиболее распространенными являются сценарии. Сценарием называется формализованное описание стандартной последовательности взаимосвязанных фактов, определяющих типичную ситуацию предметной области. Это могут быть последовательности действий или процедур, описывающие способы достижения целей действующих лиц сценария (например, обед в ресторане, командировка, полет самолета, поступление в вуз). В ИС сценарии используются в процедурах понимания естественно-языковых текстов, планирования поведения, обучения, принятия решений, управления изменениями среды и др.

Краткая история

Впервые понятие сценария было введено Р. Шенком и Р. Абельсоном [Schank et al., 1975] при разработке новых средств понимания истории. Сценарии в их системе понимания представлялись в виде фреймоподобных структур и исполь­зовались для связывания событий истории. Каждый сценарий состоял из набора

слотов и их значений, описывающих роли, причины и последовательности сцен, которые, в свою очередь, являлись последоиательностью определенных дейст­вий. Слот «роль» задавал исполнителей сценария, слот «цель» — мотивировку предпринимаемых действий.

Приведем пример представления сценария. ^сценарий: ресторан

роли: посетитель, официант, кассир

цель: принятие пищи, чтобы насытиться и получить удовольствие сцена 1: вход в ресторан

войти в ресторан

осмотреть места

мысленно выбрать свободное место

пройти к свободному столику

сесть сцена 2: заказ

взять меню

прочитать меню

решить, что заказать

заказ меню официанту сцена 3: прием пищи

получение пищи

съедение пищи сцена 4: уход

просьба рассчитать

получение чека

движение к кассиру

передача денег кассиру

выход из ресторана}.

Каждая последовательность действий в сценах обладает свойством каузаль­ных цепочек: всякое предшествующее действие создает условия для совершения последующего действия. Такие сценарии были использованы в программе выво­да SAM по связыванию частей текста в процессе понимания истории [Schank et al., 1975].

В [Поспелов Д., 1981, 1986; Литвинцева, 1985] сценарии используются для пополнения знаний о ситуации. Так называется процедура обогащения входной информации сведениями, хранящимися в памяти системы. В [Поспелов Д., 1986] сценарий представляется некоторой сетью, вершинам которой соответствуют фак­ты, а дугам — связи, описывающие отношения специального типа, например «причина — следствие:», «цель — подцель>, «часть — целое».

На рис. 1.17 приведен пример сценария, в котором в качестве связей между вершинами сети выступает причинно-следственное отношение. Вершины сети за­дают следующие факты: Ф1—станок простаивает; Ф2— на рабочем месте нет рабочего; ФЗ — станок неисправен; Ф4 — в цехе нет заготовок; Ф5 — обеденный перерыв; Ф6 — рабочий покинул станок в рабочее время; Ф7 — рабочий нахо­дится в столовой.

В [Литвинцева, 1985] сценарии рассматриваются как средство представле­ния проблемно-зависимых каузальных знаний и задаются в виде фреймопо­добных списочных структур. Значения слотов в таких сценариях отражают сле­дующую семантику: роли сценария {деятель и участники сценария), цели и мотивы поведения деятеля и участников, ключевое событие сценария, посылки и следствия ключевого события, место, время, средства проведения сценария, побочные действия, закономерности.

В [Литвак и др., 1981] используются сходные со сценариями структуры знаний, называемые гиперсобытиями. Гиперсобытия описывают типичные ситуа­ции из области юриспруденции (кража, грабеж, продажа и т. п.). С их помощью в системе ТАРЛУС происходит анализ связных текстов, в результате которого выявляются соответствующие тексту гиперсобытие, его участники и их роли.

Кроме гиперсобытий в ИС ис­пользуются такие структуры высоко­го уровня представления, как МОР, TOP, TAU, PLOTUNIT, STORY-POINTS, КСЦ.

MOP (Memory Organization Packets) —пакет организации памя­ти, в котором связываются знания из разных фрагментов (эпизодов) реальной картины мира [Schank, 1982]. Функции МОР: помощь в организации сценариев; помощь в ор­ганизации вывода и нахождения шаблона; управление поиском соот­ветствующей информации. МОР от­личаются от сценариев двумя основ­ными параметрами: количествен-

Рис. 1.17

ным — охватывают гораздо больший объем знаний; уровнем обобщения знаний — включают такие категории, как цели и мотивы. Кроме того, сценарии ограничены последовательностью действий, происходящих в одном гло­бальном контексте. МОР могут содержать информацию относительно нескольких глобальных ситуативных контекстов. С каждым МОР ассоциируется набор МОР-связей, которые определяют отношения между ними. Примером использо­вания таких структур знаний является система BORIS [Lehnert et al., 1981], понимающая короткие связные тексты.

TAU (Thematic Abstraction Unit) абстрактные тематические структуры, раз­работанные для понимания различных пословиц и поговорок [Dyer, 1982]. В TAU содержится информация о ситуациях, встречающихся в пословицах и поговорках; о возможных эмоциональных реакциях их героев; о «морали» или «соли> поговорок.

TOP (Thematic Organization Point)—точки тематической организации, яв­ляющиеся высокоуровневыми независимыми от предметной области структурами знаний, описывающими сходство между ситуациями в различных областях [Schank, 1982]. Назначение ТОР: предсказание последствий встретившейся си­туации; выявление информации об одной ситуации, применимой к другой; рас­познавание известного сюжета в новой форме; обоснование взаимоотношений участников ТОР.

PLOTUNIT — единицы сюжета, описывающие знания об эмоциональных ре­акциях и состояниях (так называемых состояниях аффекта) действующих лиц [Lehnert et al., 1982]. Событиям в PLOTUNIT приписываются две оценки: по­ложительная и отрицательная в зависимости от эмоциональной реакции дейст­вующего лица на события. В PLOTUNIT содержатся правила, которые указы­вают, как можно связывать между собой разные эффектные состояния. Рассма­триваются четыре типа связей. Одна из них — каузальные отношения между отрицательными событиями и эффектными состояниями — описывает;мотивацию поведения действующего лица.

STORYPOINTS — точки истории, представляющие собой структуры, в кото­рых в обобщенном виде описываются основные компоненты истории: содержа­ние истории (совокупность событий) и ее «интерес» или общий смысл (совокуп­ность точек истории) [Wilensky, 1983]. Каждая «точка истории» задает общий контекст (один или несколько), в котором происходит восприятие сюжета исто­рии. С их помощью можно предсказывать появление новых событий, которых следует ожидать в данном контексте, производить умозаключения относительно взаимосвязи событий, описывать основные моменты (резюме) текста истории. Поедставление знаний в виде STORYPOINTS использовалось в программах РАМ (Plan AppHer Mechanism) и FAUSTUS (Frame Activated Unified Story Understanding System), понимающих рассказы.

Каузальные сценарии

Каузальные сценарии (КСЦ) разработаны для представления проблемно-за-виси'мых каузальных знаний о событиях, действиях и процедурах [Кандрашина и др., 1989]. КСЦ задает в обобщенном и структурированном виде типичную последовательность действий (или процедур) в заданной предметной области и описывается в виде фрейма следующего вида;

(КСЦ имя:

имя слота! (значение слота!); имя слота₂ (значение слота₂);

имя слота_п (значение слота_п)).

Имена слотов (сценария) отражают следующие понятия: деятель и участ­ники сценария, цели и мотивы деятеля и участников, время, место, средства реализации сценария, ключ, посылки, следствия, побочные действия закономер­ности, системное имя сценария.

Формально -«значение слота» описывается в нотации Бэкуса — Науэра сле­дующим образом:

<значсние слота>:: — <спецификация значения слота>: <значение>J <слецификзция значелия>: «^последовательность значе­ний >\NIL

<спецификация значений слота>:: =n\s\p\ClX\f\u\low\sys <значение>:: = «имя»

-^последовательность значений>:: = (<значенве>,<значение>,..., <значение>) | (<значение) ##)

Спецификация значения слота указывает класс значений данного слота. Символы п, s, р, СЦ, f, с, low, sys обозначают следующие классы значений: числа, субъекты действий, события, сценарии, процедуры, объекты, закономер­ности, системные имена. Символы Ru R?, ■ ■ ■, Rh задают временные или каузаль­ные отношения. Значение слота NIL говорит о его неопределенности.

Рассмотрим пример сценария

(КСЦ «посадка на рейс»: № рейса (л: 861); деятель (s: дежурная); участники (5: пассажиры);

цель деятеля (р: нахождение пассажиров в самолете); цель участника (р: нахождение пассажиров в конечном пункте полета); время (/: расчетное время проведения посадки); посылки (СЦ: (регистрация пассажиров R\ сбор на посадку Ri прохождение

контроля Ri подача автобуса Ri подача трапа)); ключ (р: посадка в самолет);

следствия (р: нахождение пассажиров на самолете); побочные действия (СЦ: (формирование багажа Ri погрузка багажа на

рейс));

закономерности, (tow: (схема 1, схема 2, схема 3)); системное имя (sys: СЦ 3)).

Здесь /?i — отношение «быть раньше». Слот «ключ» 'задает основное событие, определяющее тип ситуации. Реализация ключевого события обеспечивает до­стижение цели деятеля и участников сценария. Слот «посылки» описывает необ­ходимые условия реализации сценария. В посылках содержится последователь­ность действий, которые надо выполнить, чтобы создать необходимые условия для осуществления ключевого события. Слот «следствия» задает результаты его выполнения. Слот «побочные действия» описывает действия, реализующиеся па­раллельно с выполнением действий в посылках сценария. Сценарий считается завершенным, если реализовано ключевое событие и достигнута цель деятеля.

Кроме КСЦ встречаются и иные типы сценариев. Наиболее распространен­ными являются сценарии в виде дерева целей и классифицирующие сценарии. В сценариях первого типа описывается, как некоторая цель может быть деком­позирована в систему подцелей. Такие сценарии применяются при планировании решений (см. § 7.1). Классифицирующие сценарии используются при обобщении знаний (см. § 2.3) и представляют собой сети, между вершинами которых име­ются отношения типа «часть~целое*, «элемент-—класс» или «род — вид».

Ленемы

Е. Ю. Кандрашина

Основные определения

В искусственном интеллекте принято выделять три парадигмы представле­ния и обработки знаний: логическую, структурную и процедурную. К первой от­носят языки логического программирования и системы продукций, ко второй — семантические сети и фреймы, последняя представлена так называемыми функ­циональными сетями [Тыугу, 1984; Нариньяни, 1986а], а также частично отра­жена в языках фреймового типа.

Опыг разработки ИС убеждает в том, что языки представления знаний (ЯПЗ), разрабатываемые в рамках какой-либо одной парадигмы, т. е. базиру­ющиеся на одной концепции обработки знаний, хороши для решения задач-в простых, однородных предметных областях. При переходе к сложным моде­лям, включающим знания различных типов, возникает необходимость совмеще­ния в одном ЯПЗ различных концепций. В то же время на характер ЯПЗ при его разработке влияет конфликтность двух точек зрения: разработчика и поль­зователя (инженера знаний). В первом случае возникает требование максималь­ной простоты и однородности языка, во втором — удобства (в частности, нали­чие развитых средств поддержки методологии создания моделей предметных областей).

Рассмотрим модель представления знаний, в которой этот конфликт в ка­кой-то мере устранен. В основу модели положена двухуровневая схема, состоя­щая из языка спецификации знаний (£-язык) и базовой формальной системы (БФС). БФС представляет собой самостоятельный ЯПЗ, который объединяет все той концепции обработки знаний.

Семантика L-языка полностью описывается в терминах БФС. Как и всякий ЯПЗ, он включает средства для формирования модели предметной области (МПОБ) и подъязык для спецификации конкретных фактов, сигнатура которого формируется в процессе ввода МПОБ. Специфической единицей I-языка явля­ется ленема — конструкция, задающая схему описания понятия. Спецификации МПОБ и конкретных фактов в форме выражений £-языка существуют только на внешнем, пользовательском уровне, а собственно хранение и обработка ин­формации осуществляются на уровне БФС.

Базовая формальная система

Базовая формальная система состоит из трех компонентов: библиотеки по­нятий, функционально-семантической сети (фс-сеть) и продукционной системы над фс-сетью.

Библиотека содержит описания классов (сортов) объектов, отношений и функций. Описания понятий включают два уровня: декларативный и интерпре­тационный (последний может отсутствовать). На первом вводится обозначение понятия, на втором — интерпретация; для класса объектов—носитель (множе­ство значений), возможно, неполный; для отношений и функций — способ (про­цедура) их «вычисления». Описание функции дополнительно несет информацию о существовании и единственности ее значения при всяком фиксированном на-

"\

Поиск по сайту: