Продукционные правила. Общее представление. Принципы работы продукционнойсистемы

Наиболее простой и самой распространенной моделью является модель в виде продукционных знаний. В общем виде под продукцией понимают выражение типа

где (i) – имя продукции;

Q – элемент, характеризующий сферу применения продукции;

В – элемент, характеризующий условия применения ядра продукции;

ядро продукции;

знак следования (импликации);

N –элемент, характеризующий постусловия продукции.

Центральным элементом продукции является ядро. Парами А и В могут быть «посылка – действие», «посылка – вывод», «явление – реакция». В упрощенном виде правило записывается так:

ЕСЛИ А₁, А₂,….А_m; то В (*),

Выражение (*) читается так: если все условия А₁ - А_m – истина, то В – тоже истина. В другой интерпретации: если имеют место ситуации А₁ - А_m, то необходимо выполнить действие В.

Более сложные конструкции ядра допускают в правой части альтернативный выбор:

ЕСЛИ А; то В₁, ИНАЧЕ В₂.

Если имеет место недетерминированный вывод, то

ЕСЛИ А; то ВОЗМОЖНО В;

или

ЕСЛИ А; то с ВЕРОЯТНОСТЬЮ Р МОЖНО ОЖИДАТЬ В.

В качестве имени продукции обычно выступает номер продукции из какой – то группы.

Элемент Q позволяет ускорить нахождение искомого правила в базе знаний.

При реализации ядра продукции (при выполнении В) часто бывает необходимым актуализировать необходимую процедуру, т.е. выполнить постусловия. При этом постусловие может быть реализовано с некоторым запаздыванием. Классическая продукционная система состоит из трех частей:

ü глобальная база данных, содержащая факты или утверждения из области решаемой задачи (рабочее поле);

ü база правил, содержащая знания о предметной области;

ü интерпретатор правил, осуществляющий процесс решения задачи (машина вывода).

Продукционная система работает циклически. На каждом цикле (в соответствии с выбранной стратегией) левая или правая части ядра сравниваются на соответствие с текущим состоянием рабочей памяти. В случае совпадения правила применяются. Интерпретатор правил использует стратегию управления для нахождения нужных правил, пока не окажется ни одного правила, которое удовлетворяло бы заданным условиям, либо пока не будет найдена команда останова.

В настоящее время используются различные механизмы (стратегии) управления выполнением продукции:

1. Принцип «стопки книг». основывается на предположении, что наиболее часто используемая продукция является наиболее полезной, т.е. на самом верху «стопки» оказывается продукция используемая чаще всего.

2. Принцип наиболее длинного условия – заключается в выборе из набора продукции той, у которой стало истинным наиболее «длинное» условие выполнимости ядра. При этом подразумевается, что при рассмотрении узкого класса ситуации наиболее важны частные условия (правила), чем более общие.

3. Принцип метапродукции, т.е. в данном случае используется так называемые знания о знаниях, что позволяет эффективно использовать декомпозицию знаний для более быстрого решения задачи.

4. Принцип школьной доски. В этом случае в рабочем поле памяти выделяется область, в которой параллельно выполняющиеся процессы находят информацию и туда же выносят информацию о своей работе, которая необходима другим процессам.

Преимущества продукционной системы:

ü легко понятна экспертам и расцениваются как наиболее эффективное средство кодирования информации для компонентов;

ü обладает выразительностью и модульностью, что обеспечивает простоту пополнения и модификации базы знаний;

ü обеспечивает эффективное объяснение хода рассуждений эксперта.

Вместе с тем данная модель знаний имеет недостатки:

ü нельзя быть уверенным в полноте и непротиворечивости баз знаний, основанных на данной модели, а также в данном случае нельзя обеспечить гибкий логический вывод;

ü наблюдается потеря целостности образа знаний в предметной области.

Для построения модели предметной области в соответствии с внешним признаком неисправности необходимо:

Ø назначить параметры и установить их значения (предлагается формулировать параметры, принимающие значения только "истина" и "ложь");

Ø назначить возможные причины появления данного внешнего признака неисправности (в соответствии с причиной указать метод устранения неисправности);

Ø на основе параметров и причин составить дерево решений;

Ø записать в стандартном виде набор правил.