Формализмы как средство представления знаний

Лекция 9. Формализмы как средство
представления знаний
Содержание лекции:
1.
2.
3.
Теоретико-системное определение понятия «знание»
Формализм как средство представления знаний
Наиболее распространённые формализмы
4.
Прикладное значение теории формальных систем
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
1/11
1. Знание: теоретико-системное
определение
• Знания – это информация (как правило,
неполная и неточная) о структуре систем
• в отличие от информации о состоянии и поведении
систем
– По существу, знания представляют собой
модель окружающего мира
• Метазнания – это информация о способах
накопления, представления и
использования знаний
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
3/11
1. Знание: теоретико-системное
определение
База знаний включает:
знания, упорядоченные и закреплённые на
материальном носителе
метазнания
• включая знания о достоверности источников знаний
программное обеспечение, обеспечивающее:
• доступ к знаниям
• пополнение знаний (обучение)
• использование знаний для решения практических задач
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
4/11
2. Формализм как средство
представления знаний
Представление знаний
• трансляция знаний в форму, допускающую их
использование независимо от источника знаний
Один из способов представления знаний – их
формализация
• т.е. представление знаний средствами той или иной
формальной системы
• например, в форме предикатов или дифференциальных
уравнений
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
5/11
Как правило,
формализация знаний
выполняется человеком –
инженером по знаниям
Оболочки ЭС
Непроцедурный язык
программирования Prolog
В
Для реализации символьных качестпреобразований веметаязыка
Программная
реализация
Автоматизация
обучения
проблематична
Применяется
Исчисление предикатов первого порядка
2. Формализм как средство
представления знаний
в системах, требующих
определения
специализированных
формальных систем для
представления специфических
знаний
аналитическое интегрирование
и дифференцирование и т.п.
аналитическое упрощение
выражений
аналитическое решение
уравнений
В системах компьютерного
перевода текстов
и
В диагностических
Формализмы как средство
представления знаний
ЭС
советующих
© Н.М. Светлов, 2006-2010
6/11
3. Наиболее распространённые формализмы
Исчисление предикатов первого порядка
Как правило,
формализация знаний
выполняется человеком –
инженером по знаниям
Оболочки ЭС
Непроцедурный язык
программирования Prolog
в системах, требующих
определения
специализированных
формальных систем для
представления специфических
знаний
аналитическое интегрирование
и дифференцирование и т.п.
аналитическое упрощение
выражений
аналитическое решение
уравнений
В диагностических и
советующих ЭС
В системах компьютерного
перевода текстов
Для реализации символьных
преобразований
В
качестве метаязыка
7/11
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
Автоматизация
обучения
проблематична
Программная
реализация
Применяется
3. Наиболее распространённые
формализмы
Формализм условных вероятностей
Применяется
В спамфильтрах
В
диагностических
ЭС
Программная
реализация
Bayes Net
Learner
Обучение
базы
знаний
легко
поддаётся
автоматизации
Если для объекта
характерна неполнота
или недостаточная
достоверность данных
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
8/11
3. Наиболее распространённые формализмы
Нейронная сеть
Применяется для решения задач:
Но требует больших
вычислительных
ресурсов
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
NeuroPro
VieNet
OWL
Освобождения
информационного
сигнала от помех
В т.ч. для
прогнозирования
курсов ценных
бумаг, валют,
оценки рисков
кризисов
Распознавания образов
Краткосрочного
экономического
прогнозирования
Программная
реализация
обучение
поддаётся
автоматизации
9/11
3. Наиболее распространённые
формализмы
Семантические сети
• Теория исчисления предикатов I порядка содержит теорию
семантических сетей
Объектно-ориентированное программирование
Алгебра
• Пример программного средства – MathCad
Естественный язык
• Процедурный компонент зависит от субъекта
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
10/11
4. Прикладное значение теории
формальных систем
Прикладное значение теории формальных
систем
Разработка высокоэффективных алгоритмов решения
ряда распространённых вычислительных задач
• например, алгоритмы решения «плохо поставленных задач» на
основе метода резолюции
Экспертные системы
Самообучающиеся информационные системы
Автоматические решатели задач
Формализмы
как средство представления
знаний
• ПО автоматизированного
удовлетворения
© Н.М. Светлов, 2006-2010
потребности экономиста
информационной
11/11
Самообучающиеся информационные системы
Автоматические решатели задач
• ПО автоматизированного удовлетворения информационной
потребности экономиста
• ПО автоматической генерации экономико-математических
моделей
Генераторы компиляторов
Генераторы алгоритмов по заданной спецификации
задачи
• пример: найти алгоритм a: x  y | i k xi = yk, k < m  yk < ym
Разработка эффективных методов представления
данных и знаний в памяти ЭВМ
Разработка высокоэффективных
самомодифицирующихся (полиморфных)
программных кодов
Формализмы как средство представления знаний
© Н.М. Светлов, 2006-2010
12/11