Файл: Учебник Макаровой.pdf

Такое полуформализованное описание называется полем знаний. Обычно оно создается в графической форме.

Поле знаний Pz можно описать следующим образом:

где Sk – концептуальная структура предметной области; Sf – функциональная структура предметной области.

Концептуальная структура, или модель предметной области, служит для описания ее объектов и отношений между ними, т.е. можно сказать, что концептуальная модель Sk представляет собой следующее:

где А – множество объектов предметной области;

R – множество отношений, связывающих объекты.

Множество отношений представляет собой связи между объектами. При помощи этих отношений инженер по знаниям фиксирует концептуальное устройство предметной области, иерархию понятий, свойства и структуру объектов. Разработка концептуальной структуры имеет самостоятельное значение, не зависимое от конечной цели – разработки экспертных систем. Эта структура может служить для целей обучения, повышения квалификации, для прогнозирования, объяснения, реструктурирования и т.п.

Основными из них являются АКО, A-part-of, Has-attribute, Value и др.

АКО (A-Kind-OF) – "это есть", например, [MacII] → (АКО) → [ПК]. АКО отражает родовидовые отношения и иерархию понятий предметной области. Обязательно присутствует в любой концептуальной структуре.

A-part-of – "часть от", например, [процессор] → (A-part-of) → [компьютер]. Это отношение

служит для отражения физической структуры и декомпозиции сложных объектов на составляющие.

Has-attribute – "имеет свойство", например, [память] → (Has-attribute) → [объем памяти]. Value – "значение", например, [объем памяти] → (Value) → [16 Мбайт].

Поле знаний может напоминать семантическую сеть (см. подразд. 16.1), но оно менее формализовано. Если в сети жестко оговорены возможные виды связей, то в поле знаний они произвольны.

Краткий алгоритм формирования концептуальной структуры.

Шаг1. Определить все результирующие понятия, или выходы системы. Это может быть набор диагнозов, рекомендаций, советов системы.

Шаг2. Определить все входные понятия, или факторы, от которых зависит результат работы системы. Шаг3. Установить промежуточные понятия, участвующие в рассуждениях экспертов, если они есть. Шаг4. Для всех понятий найти обобщающие и уточняющие понятия, т.е. установить иерархии

объектов.

Шаг5. Для объектов, участвующих в рассуждениях, определить свойства и их значения. Шаг6. Попытаться определить другие связи, и все в целом отразить графически.

Шаг7. Убрать лишние связи, объекты, обсудить структуру с экспертом, дополнить, если надо, с возвратом к шагам 1 - 6.

Пример 17.1. Здесь рассматривается пример структурирования знаний для экспертной системы, которая советует, где лучше всего отдохнуть в отпуске. Сначала создается концептуальная структура, описывающая понятия данной предметной области (рис. 17.14).

На рис. 17.14 использованы связи АКО и Value. Дополните самостоятельно данное поле знаний.

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СТРУКТУРА ПРЕДМЕТНОЙ ОБЛАСТИ

536

Функциональная структура отражает модель рассуждений и принятия решений, которой пользуется эксперт при решении задачи. Обычно функциональная структура представляется в виде каузальных отношений (cause) и может быть позднее формализована в виде коротких правил "если – то" (см. продукционные модели в подразд. 16.1), или в виде семантических сетей.

Представить функциональную структуру можно в виде таблицы, графа или предложений на естественном языке. Наглядные формы предпочтительны.

Часто в моделях рассуждений присутствуют нечеткие понятия – "часто", "много", "очень", "высокий", "большой" и др. Для их представления базе знаний используется так называемая нечеткая логика, автор которой – Л. Заде, предложил простой формализм для таких понятий. Этот формализм использует понятие нечеткой функции принадлежности, которая отражает численно на шкале [0, 10] или [0, 1] степень уверенности эксперта в том, что конкретное значение можно отнести к данному нечеткому понятию. Подробнее см. [10,14].

Также степени уверенности используются при множественных рекомендациях. Например, эксперт советует "покупать акции компании X со степенью уверенности 9, а компании Y со степенью уверенности 6".

Рис. 17.14. Концептуальная структура предметной области

Пример 17.2. Для предметной области, описанной в примере 17.1, создается функциональная структура и представляется в виде табл. 17.1. В структуре предлагается до трех рекомендаций с разной степенью уверенности на шкале [0,10].

Таблица 17.1. Функциональная структура предметной области

537

Нарисуйте структуру познания.

В чем состоит установление связей и закономерностей?

Для чего необходимо построение идеализированной модели? Назовите пассивные методы извлечения знаний.

Назовите активные групповые методы извлечения знаний. Назовите активные индивидуальные методы извлечения знаний.

Подготовьте анкету извлечения знаний по лечению простуды народными методами. Назовите текстологические методы извлечения знаний.

Что могут потребовать сеансы наблюдений от инженера по знаниям? В чем заключается протоколирование мыслей вслух?

Назовите достоинства и недостатки каждого из пассивных методов извлечения знаний.

Вчем заключается метод анкетирования?

Вчем заключается метод интервьюирования?

Какова схема подготовки к свободному диалогу?

Назовите достоинства и недостатки каждого из активных индивидуальных методов извлечения знаний.

В чем заключается метод круглого стола? Что такое мозговой штурм?

Дайте классификацию экспертных игр. Что такое игры с экспертом?

Что такое ролевые игры?

Назовите достоинства и недостатки каждого из видов экспертных игр. Нарисуйте схему извлечения знаний из текста.

Как образуется семантическая структура текста? Что такое набор ключевых слов?

Что называется структурированием знаний?

Что представляет собой концептуальная и функциональная структура предметной области? Опишите концептуальную структуру для экспертной системы "Как делать подарки".

Создайте функциональную структуру, отражающую модель рассуждений эксперта по выбору подарка.

ЛИТЕРАТУРА

1.Алексеевская М.А., Недоступ А.В. Диагностические игры в медицинских задачах // Вопросы кибернетики. Задачи медицинской диагностики и прогнозирования с точки зрения врача, 1988, №112.

2.Берн Э. Игры, в которые играют люди. Люди, которые играют в игры: Пер. с англ. - М.: Прогресс,

1988.

3.Величковский Б.М. Когнитивная психология. - М.: Наука, 1987.

4.Гаврилова Т.А., Червинская К.Р. Извлечение и структурирование знаний для экспертных систем. - М.: Радио и связь, 1992.

5.Гинкул Г.П. Игровой подход к приобретению знаний и его реализация в системе КАПРИЗ. Проблемы применения экспертных систем в народном хозяйстве. Тез. докл. респ. школы-семинара. - Кишинев, 1989.

6.Карнеги Д. Как приобретать друзей и оказывать влияние на людей: Пер. с англ. - М.: Прогресс,

1989.

7.Комаров В.Ф. Управленческие имитационные игры. - Новосибирск: Наука, 1989.

8.Коршунов A.M., Манталов В.В. Диалектика социального познания. - М.: Политиздат, 1988.

9.Мицич П.П. Как проводить деловые беседы. - М.: Экономика, 1987.

10.Нейлор К. Как построить свою эспертную систему. - М.: Атомиздат, 1991.

11.Ноэль Э. Массовые опросы: Пер. с нем. - М.: Прогресс, 1978.

12.Пажитнов Л.А. Логическая структура компьютерной игры. // Микропроцессорные средства и

системы, 1987, №3.

13.Погосян Г.А. Метод интервью и достоверность социологической информации. - Ереван: АН Арм. ССР, 1985.

14.Поспелов Д.А. Моделирование рассуждений. Опыт анализа мыслительных актов. - М.: Радио и

539

связь, 1989.

15. Ребельский И.В. Азбука умственного труда //ЭКО, 1989, №7.

16. Построение экспертных систем / Под ред. Ф. Хейес-Рота, Д. Уотермена, Д. Лената., - М.: Мир, 1987.

17.Соколов А.Н. Внутренняя речь и мышление. - М.: Просвещение, 1968.

18.Таунсенд К., Фохт Д. Проектирование и реализация экспертных систем на ПЭВМ. - М., Финансы и статистика, 1991.

19.Шепотов Е.Г., Шмаков Б.В., Крикун П.Д. Методы активизации мышления. - Челябинск: ЧПИ,

1985.

20.Шумилина Т.В. Интервью в журналистике. - М.: МГУ, 1973.

Глава 18. СОЗДАНИЕ ПРОГРАММНОГО ПРОДУКТА

18.1.МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ

18.2.СТРУКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ПРОГРАММИРОВАНИЕ

18.3.ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ

Создание программных продуктов – трудоемкий процесс, основанный на определенной технологии и инструментарии его разработки. В главе рассматриваются подходы к проектированию внутренней структуры и логики обработки данных (алгоритмов), этапы и содержание работ по созданию программных продуктов, используемый набор инструментальных средств и технологий проектирования и программирования.

Цель главы – сформировать представления о методологии создания программного продукта, используемых технологиях проектирования и программирования.

ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ ГЛАВЫ ВЫ ДОЛЖНЫ ЗНАТЬ:

Классификацию методов и подходов к проектированию программных продуктов Этапы создания программного продукта Техническое задание на программирование Работы на этапе технического проекта Виды документации на программный продукт

Понятие о внутренней структуре и организации программного продукта Основы метода структурного проектирования алгоритмов и программ

Основы объектно-ориентированного подхода к проектированию алгоритмов и

программ Особенности различных технологий создания программных продуктов

Понятие о CASE-технологии

18.1. МЕТОДОЛОГИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ

Классификация методов проектирования программных продуктов Этапы создания программных продуктов Структура программных продуктов Проектирование интерфейса пользователя

КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ПРОГРАММНЫХ ПРОДУКТОВ

Проектирование алгоритмов и программ – наиболее ответственный этап жизненного цикла программных продуктов, определяющий, насколько создаваемая программа соответствует спецификациям и требованиям со стороны конечных пользователей. Затраты на создание, сопровождение и эксплуатацию программных продуктов, научно-технический уровень разработки, время морального устаревания и многое другое – все это также зависит от проектных решений.

540