Базы знаний на ЭВМ

Основная перспективаразвития механизмов поиска информации в Интернет и баз данных на ЭВМ — создание более универсальных языков запросов, все более приближающихся по выразительным возможностям к обычным естественным языкам. Эта идея лежала в основе японского проекта ЭВМ пятого поколения.

Одним из основных в японском проекте ЭВМ являлось понятие баз знаний, принятых в языке Пролог, а также экспертных систем, моделирующих поведение экспертов в некоторой предметной области знаний или профессиональной деятельности.

База знаний в ЭВМ — это совокупность фактов и правил вывода, хранящихся в памяти ЭВМ. С математической точки зрения базы знаний могут описываться в форме наборов предикатов и правил логического вывода.

Содержание баз знаний составляют конкретные и обобщенные факты и сведения об определенной предметной области или сфере деятельности. Примеры предметных областей — семья, школа, вуз, магазин, рынок, ферма, фирма, завод, офис, банк и т. п.

Любая база данных в ЭВМ может быть описана набором предикатов, описывающих имеющиеся в ней сведения. Примеры записи конкретных фактов в форме предикатов:

Перечисленные предикаты в языке Пролог называются фактами. Факты в Прологе — это конкретные предикаты с конкретными значениями. В качестве значений предикатов могут выступать слова, числа и словосочетания, в которых слова соединяются знаком подчеркивания.

Вопросы в языке Пролог — это запросы к базам данных и базам знаний в ЭВМ. С точки зрения математики любой вопрос на Прологе — это некоторое суждение об объектах, хранящихся в базе знаний.

Эти суждения могут быть истинными или ложными. Задача системы Пролог состоит в том, чтобы найти такие конкретные значения, которые дают положительные ответы на указанные вопросы.

Примеры простых вопросов на языке Пролог и ответов на них ЭВМ, в памяти которой содержится указанная выше группа фактов (предикатов):

Здесь буквы х, у — обозначения переменных, а числа и слова — конкретные значения аргументов в соответствующих предикатах. Знак подчеркивания «_» представляет неопределенное значение, которое несущественно для ответа на вопросы.

Запись вопросов в языке Пролог начинается со знака?, за которым записывается предикат либо группа предикатов, разделяемых запятыми. Запятая в сложносоставных вопросах на языке Пролог играет роль логической связки «И» («AND»).

Примеры сложносоставных вопросов на языке Пролог:

Правила в Прологе — это правила логического вывода. Слева в правилах записывается следствие, а справа — предусловие. Предусловие может состоять из одного или нескольких предикатов, разделяемых запятыми. Примеры записи правил вывода на Прологе:

В правилах со сложносоставными определениями запятая также играет роль логической связки и объединяет условия, образующие определение. Такого рода правила позволяют создавать сложные базы знаний по различным предметным областям и применениям.

Базы знаний на ЭВМ могут содержать правила вывода следующих видов:

—правила определения понятий;

—правила принятия решений;

—способы решения задач;

—правила поведения и т. п.

Обобщенные сведения в базах знаний записываются в форме правил вывода, выражающих определения понятий. Примеры обобщенных сведений:

Используя совокупность конкретных и обобщенных фактов и правил, компьютеры могут давать ответы на широкий круг осмысленных вопросов. Для этого база знаний с соответствующей системой понятий и правил вывода должна храниться в памяти ЭВМ.

При определении новых понятий необходимо различать их объем и содержание. Объем понятия — это совокупность вещей или явлений, отвечающих данному понятию. Объем понятий соотносит слова и термины с соответствующими объектами предметной области.

Содержание понятия — это совокупность логических признаков, выделяющих объекты, отвечающие данному понятию, среди других объектов. С логической точки зрения определение понятия представляет описание совокупности признаков, характеризующих его содержание.

Приведем примеры определения понятий.

1. Понятие «мама». Объем понятия — совокупность всех мам. Содержание понятия — женщина, имеющая детей. Формализация понятия на Прологе может выражаться конкретными фактами. Примеры:

2. Понятие — «бабушка». Объем понятия — совокупность всех бабушек. Содержание понятия — «бабушка — это мама мамы или папы». Формализация этого понятия на Прологе:

Для создания сложных баз знаний может понадобиться целая система понятий, характеризующих объекты в заданной предметной области. Эта система определений базируется на наборе признаков, где каждый признак является характеристикой некоторого объекта