1 / 22

Логическое программирование

Логическое программирование. Факультет Прикладной математики и физики Кафедра Вычислительной математики и программирования Московский авиационный институт (государственный технический университет). Экспертные системы. Экспертные системы.

kenda
Download Presentation

Логическое программирование

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Логическое программирование Факультет Прикладной математики и физики Кафедра Вычислительной математики и программирования Московский авиационный институт (государственный технический университет)

  2. Экспертные системы

  3. Экспертные системы • Системы, способные заменить или упростить работу специалиста в какой-то конкретной предметной области • Примеры • MYCIN • PROSPECTOR • CYC • Яндекс-Гуру

  4. Продукционные экспертные системы • В классической продукционной экспертной системе • База знаний представляет собой множество правил ЕСЛИ-ТО (продукций) • Рабочая память представляет собой множество пар атрибут-значение (троек объект-атрибут-значение), описывающих состояние решаемой задачи • Процесс логического вывода – это поиск в пространствесостояний множества комбиаций рабочей памяти, переходы в котором задаются правилами. пользователь Механизм логич. вывода База знаний (множество правил) эксперт Рабочая память (пары атрибут-значение) Инженер по знаниям

  5. Представление знаний • Дерево И-ИЛИ • Каждый узел дерева транслируется в продкукционное правило • ЕСЛИ цвет - рыжевато-коричневый И узор – тёмные пятна И класс – млекопитающее И отряд – хищник ТО животное - обезьяна • Листья дерева соответствуют элементарным фактам, которые являются исходными для решения задачи

  6. Процесс логического вывода Разрешение конфликта Конфликтное множество Отбор применимых правил Применяемое правило Цель получена? Применение правила База знаний Рабочая память

  7. Критерии разрешения конфликтов • Первое по тексту правило • Система приоритетов • Правило с максимальным (минимальным) числом посылок • Правило с максимальным числом заключений • ...

  8. Механизмы логического вывода

  9. Поиск и механизм логического вывода • Какой механизм поиска (в глубину/в ширину/эвристический) используется в прямом и обратном выводе? • Рассмотренные алгоритмы вывода использовали простейший метод поиска без возвратов (полу-случайным спуском) • Возможно использовать алгоритмы поиска в глубину и в ширину с обоими методами вывода • Но нужно помнить про размер пространства состояний и отдельного состояния!

  10. Почему продукционные ЭС? • Естественное представление правил – правила могут формулироваться даже экспертами самостоятельно • Возможность контроля непротиворечивости базы знаний на этапе добавления правил • Прозрачный и простой механизм логического вывода • Очевидный механизм объяснений

  11. Реализация экспертных систем на Прологе • 2 варианта реализации: • Напрямую кодирование правил на Прологе • Создание «оболочки» экспертной системы со специализированным языком представления знаний

  12. ЭС с обратным выводом – 1.0 • Проблема: • При выводе вопросы задаются многократно (предыдущие ответы пользователя не сохраняются) animal(обезьяна) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темпятна). animal(тигр) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темполосы). ... class(млекопит) :-has(волосы);prop(даетмолоко). type(хищник) :- prop(ест_мясо). type(хищник) :- has(острые_зубы), has(когти), has(вперед_см_глаза). has(X) :- write(‘У животного есть ‘), write(X), read(yes). color(X) :- write(‘Цвет: ‘), read(X). ... ?- animal(X).

  13. ЭС с обратным выводом – 1.1 • Проблема: • При выводе многие факты выводятся повторно, т.е. промежуточные результаты вывода не сохраняются в рабочей памяти animal(обезьяна) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темпятна). animal(тигр) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темполосы). ... class(млекопит) :-has(волосы);prop(даетмолоко). type(хищник) :- prop(ест_мясо). type(хищник) :- has(острые_зубы), has(когти), has(вперед_см_глаза). has(X) :- fact(has(X)), !. has(X) :- nfact(has(X)), !, fail. has(X) :- write(‘Унего есть ‘), write(X), read(Z), assert_fact(Z,has(X)). assert_fact(yes,X) :- asserta(fact(X)). assert_fact(no,X) :- asserta(nfact(X)). color(X) :- fact(color(Z)), !, Z=X. color(X) :- write(‘Цвет ‘), read(Z), asserta(fact(color(Z))), !, Z=X.

  14. ЭС с обратным выводом – 2.0 animal(обезьяна) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темпятна). animal(тигр) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темполосы). ... class(млекопит) :-has(волосы), asserta((class(млекопит):-!)). class(млекопит) :-prop(даетмолоко), asserta((class(млекопит):-!)). type(хищник) :- prop(ест_мясо), asserta((type(хищник):-!)). type(хищник) :- has(острые_зубы), has(когти), has(вперед_см_глаза), asserta((type(хищник):-!)). has(X) :- fact(has(X)), !. has(X) :- nfact(has(X)), !, fail. has(X) :- write(‘Унего есть ‘), write(X), read(Z), assert_fact(Z,has(X)). assert_fact(yes,X) :- asserta(fact(X)). assert_fact(no,X) :- asserta(nfact(X)). color(X) :- fact(color(Z)), !, Z=X. color(X) :- write(‘Цвет ‘), read(Z), asserta(fact(color(Z))), !, Z=X.

  15. ЭС с прямым выводом • Известно свойство, что прямой вывод эмулируется при помощи обратного перестановкой посылок и заключений правил • Для реализации на Прологе: • В качестве рабочей памяти будем использовать базу фактов Пролога • (хотя можно делать и более «правильно») • Вывод нового факта – модификация базы • Исходно все факты заносятся в базу фактов

  16. ЭС с прямым выводом – 1.0 solve(X) :- repeat, rule(_), animal(X). rule(1) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темпятна), asserta(animal(обезьяна)). rule(2) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темполосы), asserta(animal(тигр)). rule(3) :- has(волосы), asserta(class(млекопит)). rule(4) :-prop(даетмолоко), asserta(class(млекопит)). rule(5) :- prop(ест_мясо), asserta(type(хищник)). rule(6) :- has(острые_зубы), has(когти), has(вперед_см_глаза), asserta(type(хищник)). … color(рыжкор). pattern(темполосы). prop(даетмолоко). has(острые_зубы). has(когти). has(вперед_см_глаза). ?- solve(X).

  17. ЭС с прямым выводом – 1.1 solve(X) :- repeat, rule(_), animal(X). rule(1) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темпятна), !, retract((rule(1):-_)), asserta(animal(обезьяна)). rule(2) :- class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темполосы), !, retract((rule(2):-_)), asserta(animal(тигр)). rule(3) :- has(волосы), !,retract((rule(3):-_)), asserta(class(млекопит)). rule(4) :-prop(даетмолоко), !, retract(rule(4):-_)), asserta(class(млекопит)). rule(5) :- prop(ест_мясо), !,retract((rule(5):-_)), asserta(type(хищник)). rule(6) :- has(острые_зубы), has(когти), has(вперед_см_глаза), !, retract((rule(6):-_)), asserta(type(хищник)). …

  18. ЭС с прямым выводом – простейшая оболочка :-op(60,xfx,'--->'). [class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темпятна) ] ---> animal(обезьяна). [class(млекопит), type(хищник), color(рыжкор), pattern(темполосы) ] ---> animal(тигр). [has(волосы)] ---> class(млекопит). [prop(дает_молоко)] ---> class(млекопит). [prop(ест_мясо)] ---> type(хищник). [has(зубы),has(когти), has(вперед_см_глаза)] ---> type(хищник). ... run :- animal(X), write(X), !. run :- Cond ---> Act, test(Cond), retract(Cond--->Act), asserta(Act), run. test([]). test([A|T]) :- call(A), test(T).

  19. Специализированный ЯПЗ rule anumal eq обезьяна if class eq млекопит and type eq хищник and color eq рыжкор and pattern eq темпятна. rule anumal eq тигр if class eq млекопит and type eq хищник and color eq рыжкор and pattern eq темполосы. rule type eq млекопит if gives_milk eq y or has_hair eq y. … gives_milk ask ‘Оно даёт молоко? '. eats_meat ask ‘Оно ест мясо? '. color ask ‘Цвет? '. :- op(10,yfx, and), op(15,yfx,or), op(5,xfx,eq), op(5,xfx,neq). :- op(20,xfx, if). :- op(25,fx, rule). :- op(20,xfx, ask).

  20. Механизм вывода frule(Atr,Val,Todo) :- rule(if(eq(Atr,Val),Todo)). frule(Atr,Val,[]) :- rule(eq(Atr,Val)). infer(Atr,Val,AVL,[av(Atr,V)|AVL]) :- asked(Atr,V), !, V=Val. infer(Atr,Val,AVL,[av(Atr,V)|AVL]) :- ask(Atr,Q), write(Q), read(V), asserta(asked(Atr,V)), !, V=Val. infer(Atr,Val,AVL,AVL) :- member(av(Atr,V),AVL), !, Val=V. infer(Atr,Val,AVL,[av(Atr,Val)|AVR]) :- frule(Atr,Val,Todo), inferl(Todo,AVL,AVR). inferl([],AVL,AVL):-!. inferl(and(A,B),AVL,AVR) :- inferl(A,AVL,AV1), inferl(B,AV1,AVR), !. inferl(or(A,B),AVL,AVR) :- inferl(A,AVL,AV1); inferl(B,AV1,AVR), !. inferl(eq(A,V),AVL,AVR) :- infer(A,Val,AVL,AVZ), !, Val=V, AVR=AVZ. infer(A,V) :- infer(A,V,[],R),write(R).

  21. Мораль • Продукционные экспертные системы являются достаточно эффективным классом экспертных систем, применимым на практике (как реляционные базы данных). • На Прологе легко реализуются прототипы экспертных систем и оболочки для создания экспертных систем • Можно использовать непосредственно Пролог как язык представления знаний, для продукционных систем оказывается более эффективным реализация специализированных ЯПЗ поверх синтаксиса Пролога

More Related