Модель доски объявлений

В ряде случаев реализуются ситуации, когда решаемая проблема конструируется из нескольких частных проблем с различными свойствами. Эти частные проблемы могут быть зависимыми. Например, разделить частные проблемы невозможно при наличии между ними слабой связи, когда результатом решения одной частной проблемы инициируется решение следующей.

Одной из подобных проблем является проблема распознавания речи. Она заключается в понимании разговора и состоит из нескольких, различающихся по свойствам частных проблем, начиная с этапа обнаружения сигналов с детекторов и вплоть до понимания на высоком уровне абстракции, когда последовательно проводится вычленение фонем, распознавание слов, построение предложения и понимание предложения.

Существует система HEARSAY–II, которая разработана в американском Университете Карнеги–Меллона и ориентирована на решение подобного рода проблем. Характерной особенностью ее построения является использование модели доски объявлений [9].

В этой модели для каждой отдельной проблемы имеется соответствующее множество знаний. При этом все множества знаний через общую рабочую область памяти, называемую доской объявлений, управляются так, что все знания используются согласованно, как единое целое. Такие отдельные множества знаний называются обычно источником знаний (ИЗ). Каждый ИЗ сам по себе строится как продукционная система. В качестве примера модели доски объявлений на рис. 2.4 показана структура системы HEARSAY–II [9].

Рис. 2.4. Модель доски объявлений на примере системы HEARSAY–II

Здесь каждая частная проблема связана только со смежными проблемами. Правила преобразования частных проблем представлены продукционными правилами в форме ЕСЛИ … ТО.

В системе HEARSAY–II доска объявлений состоит из ряда иерархических уровней, и данные на каждом уровне сохраняются до тех пор, пока обработка не достигнет этого уровня. Данные обрабатываются последовательно, начиная c обработки акустических параметров на самом нижнем уровне, далее они проходят уровень вычлененных фонем, находящийся над ним уровень слогов, построенных из фонем, затем более высокий уровень отдельных слов и уровень синтаксических единиц предложений.

Результаты обработки на каждом уровне показывают только одну из возможностей понимания, и в этом смысле они называются гипотезами. Когда, используя определенную гипотезу, конструируется гипотеза для более высокого уровня, то она переносится на уровень, на который переходит и обработка данных. Например, если удается из фонем образовать отдельное слово, имеющее смысл, то эта гипотеза считается в дальнейшей обработке достоверной. Некоторый источник знаний, имеющий отношение к гипотезе соответствующего уровня, принимает гипотезу нижнего уровня за посылку и с помощью механизма восходящих выводов генерирует гипотезу для более высокого уровня. Приняв гипотезу верхнего уровня как заключение, этот ИЗ осуществляет нисходящий вывод и проводит проверку результата обработки, передавая его как обратную связь на более низкий уровень.

Следует отметить, что все источники знаний могут работать независимо, асинхронно и параллельно. Для эффективной реализации процесса обработки знаний в целом система содержит механизм управления запуском источников знаний в соответствии с текущей ситуацией.

В рассматриваемой модели действия механизма управления чрезвычайно важны: он анализирует сложившуюся на доске объявлений ситуацию, выносит решение о том, какой уровень обработки должен обладать наивысшим приоритетом. Механизм управления осуществляет планирование запуска источников знаний. Считается, что в системе HEARSAY–II управляющая часть соответствует интеллектуальным возможностям и методам мышления человека.

Представленная на рис. 2.4 структура, которую имеет система HEARSAY–II, соответствует сложности решаемых проблем. К таким проблемам можно отнести не только понимание речи, но и автоматическое программирование, автоматическое планирование, планирование эксперимента, понимание текстов, обработку изображений.

Все эти проблемы непросты. Они требуют более универсальной по функциям системы. Для доски объявлений необходимо использовать структуру данных общего вида, не зависящих от проблемы. Это сделает еще более сложным все управление, которое в результате будет полностью возложено на самого пользователя. Такие системы, как AGE, ART, ESHELL, унаследовавшие идеи HEARSAY–II, являются еще более универсальными системами, чем она [9].