ПРИОБРЕТЕНИЕ ЗНАНИЙ

ПРИОБРЕТЕНИЕ ЗНАНИЙ
Приобретение знаний
Процесс получения знаний от эксперта (или из каких-либо
других источников знаний) и передачи их экспертной системе
называют приобретением знаний. Обычно источником знания
является эксперт-человек, но могут быть и эмпирические данные
и тексты, в которых содержатся сведения об области экспертизы.
Модели приобретения знаний
Различают следующие модели приобретения знаний.
1. В ранних работах по искусственному интеллекту взаимодействие с разрабатываемой системой
осуществлял только программист. При разработке системы программисты не отделяли знания от
механизма вывода.
2. Последующие разработки систем искусственного интеллекта основывались на отделении знаний от
программ и оформлении знаний в виде простых информационных структур, называемых базами знаний.
В этом случае эксперт взаимодействует с системой либо непосредственно, либо через инженера по
знаниям.
3. Эксперт, минимально сведущий в вопросах программирования, может взаимодействовать с ЭС через
интеллектуальный редактор. Интеллектуальный редактор может быть включен в состав ЭС и должен
обладать развитыми диалоговыми способностями и значительными знаниями о структуре базы знаний.
4. Еще более развитой моделью приобретения знаний является модель с использованием индуктивной
программы. При этом ЭС приобретают знания аналогично тому, как это делает человек-эксперт. А
индуктивная программа анализирует данные, содержащие сведения о некоторой области экспертизы,
автоматически формируя значимые отношения и правила, описывающие предметную область.
Предполагается, что в базе знаний в явном виде хранятся конкретные факты о проблемной области, а
задача индуктивной программы - сделать значимые обобщения.
5. Перспективы развития ЭС направлены на приобретение знаний непосредственно из текстов на
естественном языке. При этом используется программа понимания текста и формирования знаний о
проблемной области. Сложность задачи состоит не только в обработке естественного языка, но и в
необходимости воссоздать по тексту модель некоторой проблемной области.
Фазы приобретения знаний
Разбиение на фазы осуществляется в соответствии с
изменением функций участников проектирования ЭС. Выделяют
следующие фазы :
I. предварительная фаза;
II. начальная фаза;
III.фаза накопления.
Предварительная фаза
приобретения знаний
Предварительная фаза приобретения знаний характеризуется тем, что ЭС еще не существует.
На этой фазе задача инженера по знаниям состоит в том, чтобы получить от эксперта основные
сведения об области экспертизы (основные понятия, отношения, подзадачи) и сформировать на
их основе общее представление о структуре данных и принципах построения ЭС.
Приобретение знаний на предварительной фазе в настоящее время не поддается
формализации и по этой причине осуществляется вручную. Для того, чтобы стандартизировать
деятельность эксперта и ускорить процесс проектирования предлагается документировать
деятельность эксперта. Знания, полученные от эксперта должны включать :
• общее описание задачи, для решения которой разрабатывалась ЭС;
• перечень библиографических ссылок на документы, содержащие детальное описание
проблемной области;
• словарь терминов проблемной области;
• используемые источники знаний;
• описание критериев, оценивающих качество и эффективность выполнения ЭС;
• описание "сценариев", то есть детальных примеров, поясняющих решение реальных задач из
области экспертизы;
• описание базовых объектов и отношений;
• описание базовых правил анализа и рассуждений;
• описание основных стратегий (метаправил).
Предварительная фаза
приобретения знаний
В настоящее время существуют четыре подхода к получению
знаний на данной фазе:
• моделирование сценария;
• декомпозиция цели;
• процедурное моделирование;
• реклассификация.
Предварительная фаза
приобретения знаний
В подходе "моделирование сценария" эксперт выбирает элементарный сценарий и на
естественном языке описывает рассуждения, необходимые для достижения цели. При этом
возникают следующие трудности:
 при описании сценария используются термины и определения, которые еще не были
детально представлены;
 правила, осуществляющие разветвления в решении задачи, распознаются, но
игнорируются, так как рассматривается та линия рассуждения которая соответствует
анализируемому сценарию;
 возможно смешение методов рассуждения и действий рассуждаемого (эксперта).
"Декомпозиция цели" представляет собой традиционный метод разбиения задачи на
подзадачи и наиболее полезен для перечисления целевых состояний. Указанный метод не пригоден
для приобретения детальных правил. В нем не используются случаи разветвлений в решении задачи.
"Процедурное моделирование" - это способ, в котором эксперт решает конкретную задачу
естественным способом и указывает на используемые им правила, а не констатирует их.
"Реклассификация" основана на предположении, что задача, решаемая ЭС, является
объектно-ориентированной. Идея реклассификации состоит в том, что конструируются правила,
которые позволяют отличить один объект от других. Этот подход подобен методу поиска решения от
цели.
Схема приобретения знаний на
основных фазах.
На начальной фазе осуществляется наполнение системы
знаниями о представлении, то есть значениями, определяющими
организацию, структуру и способ представления базы знаний. На
этой стадии необходимо владеть основами программирования и
детально понимать функционирование проектируемой ЭС.
В ходе фазы накопления осуществляется приобретение
основных знаний об области экспертизы. На фазе накопления
решаются следующие задачи:
 Обнаружение неправильности, неполноты, или
противоречивости знаний, используемых ЭС;
 Извлечение новых знаний, устраняющих неправильность,
неполноту или противоречивость;
 Преобразование новых знаний в вид, понятный ЭС;
 Объединение "новых" знаний со "старыми".
Схема приобретения знаний на
основных фазах.
В модели приобретения знаний, использующей интеллектуальный
интерфейс, взаимодействие эксперта или инженера по знаниям с
экспертной системой можно определить как процесс интерактивной
передачи знаний. Данный процесс сходен с взаимодействием учителя
(эксперта) с учеником (ЭС). Учитель задает ученику новые задачи и
наблюдает за тем, как ученик их решает. Учитель может прервать
процесс решения задачи учеником и потребовать объяснений тех или
иных действий, сделанных учеником в ходе решения задачи. Если
учитель обнаруживает ошибки в умозаключениях ученика, то он
выявляет, какие знания ученика явились причиной неудачи, и
корректирует эти знания. Аналогично процесс передачи знаний от
эксперта в ЭС осуществляется в контексте неудачи, обнаруженной
экспертом. При этом задачей эксперта является определение различий в
знаниях эксперта и системы, которые привели к результату,
оцениваемому экспертом как неудача. Таким образом контекст ошибки
облегчает системе процесс получения новых знаний
Схема приобретения знаний на
основных фазах.
На начальной фазе инженер по
знаниям в ходе диалога передает системе
знания о представлении. Приобретение
системой знаний о представлении
осуществляется автоматизировано на
основе исходных знаний, которые
готовятся вручную и содержат
метазнания. Следует обратить внимание
на иерархию знаний (0, 1, 2 уровень).
На фазе накопления эксперт в ходе
диалога осуществляет ввод в систему
знаний о проблемной области. Знания о
правилах проблемной области
приобретаются на основании модели
области и знаний о представлении.
Модель области формируется из
введенных правил автоматически.
Знания о базовых понятиях
приобретаются на основании знаний о
представлении. Рассмотрим подробнее
элементы представленной схемы.
Метод интерактивного
приобретения новых правил об
области экспертизы
Основная идея рассматриваемого подхода
базируется на следующем предположении. Знания о
проблемной области могут быть описаны на
некотором обобщенном уровне в виде "типичных"
правил (моделей правил), которые определяют
течение процесса приобретения знаний. Множество
моделей правил является моделью базы знаний.
Модели правил формируются системой автоматически
на основе анализа базы знаний.
Метод интерактивного
приобретения новых правил об
области экспертизы
Процесс формирования понятий на основании правил базы знаний
формирует модели правил, которые в свою очередь влияют на процессе
понимания новых правил. В результате получается процесс с обратной
связью. Существующие модели правил влияют на процесс приобретения
новых правил, а новые правила, добавленные к базе знаний, влекут за собой
изменение моделей правил.
Схема приобретения знаний использующая формирование
понятий и понимание направляемое моделью
Метод интерактивного
приобретения новых правил об
области экспертизы
Схема приобретения знаний включает следующие этапы :
 КОНТЕКСТ - выявление контекста неудачи;
 ПОНИМАНИЕ - преобразование нового правила, введенного
экспертом для устранения неудачи, из текста на естественном
языке во внутреннее представление;
 ПРОВЕРКА - контроль за правильностью "понимания"
системой нового правила;
 СОВЕТ - сопоставление "новых" знаний со "старыми" и
подсказки эксперту с целью уточнения нового правила;
 ОКОНЧАНИЕ - окончательная проверка, каталогизация
внесенных знаний и возврат к решению задачи, прерванному
обнаруженной ошибкой.
Метод интерактивного
приобретения новых правил об
области экспертизы
Контекст, полученный в ходе определения причины неудачи,
позволяет сформировать "ожидания", характеризующие
содержание нового правила, которое будет внесено экспертом для
устранения неудачи. "Ожидания" позволяют из множества
моделей правил выделить те модели правил, которые
соответствуют текущим "ожиданиям". Текст нового правила
позволяет получить множество интерпретаций, которые
ограничиваются сопоставлением их с моделью правил.
Наличие моделей правил позволяет системе не только
приобретать новые правила, но и давать "советы",
модифицирующие правила, вводимые экспертом. Если
происходит не полное, а частичное сопоставление правил с
моделью, то система предлагает эксперту уточнить правило с
точки зрения тех аспектов, которые оказались не
представленными.
Метод интерактивного
приобретения новых правил об
области экспертизы
То, что в описываемом подходе модели правил
конструируются системой на основе текущего содержимого базы
знаний имеет следствия :
это происходит автоматически;
создается на основе всего прошлого опыта;
модель базы знаний эволюционирует с ростом базы
знаний и отражает изменения в содержании базы;
анализ модели базы знаний позволяет сделать вывод,
что она знает, а что не знает.
Описанный выше метод имеет следующие особенности:
знания передаются в интерактивном режиме; знания
приобретаются в контексте неудачи; в текущий момент
приобретается одно правило.