Разработка базы знаний с использованием сетевых языков предоставления знаний

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Название и цель работы

Название: "Разработка базы знаний с использованием сетевых ЯПЗ".

Цель: Ознакомиться с подходом к разработке БЗ ЭС с использованием сетевых языков представления знаний (семантических сетей, фреймов или сценариев).

2. Задания

Необходимо разработать семантическую (фреймовую, сценарную) сеть, которая включает не менее 15 основных понятий (фреймов) и не менее трех видов отношений, одно из которых имеет вид "Часть-Целое".

Реализовать возможность по запросу пользователя о конкретном параметре (значении, объекте, свойстве, понятии) на основе сети определять отношения (зависимости) с другими вершинами сети. При этом семантическая сеть должна храниться в БЗ, в которой ее можно редактировать, не изменяя программного кода интерпретатора (машины вывода).

Реализовать простейший вывод на семантической сети, который позволяет изменять свойство частей при изменении того же свойства у целого. Например, пусть имеется домашний кинотеатр, который состоит из DVD-проигрывателя, телевизора, радиоприемника, колонок и других частей. Пусть также каждая из частей домашнего кинотеатра имеет свойство цвет. Если в ЭС поступила информация о том, что кинотеатр должен иметь черный цвет, то это означает, что каждая из его частей также должна иметь черный цвет.

3. Краткое описание предметной области и выбранной задачи

В данной лабораторной работе поставлена задача реализовать семантическую сеть - набор понятий и связей между ними. Путем выбора объекта, необходимого для вывода, мы должны получить вывод всех связей данного объекта c другими объектами сети. В качестве рассматриваемой ПО для построения семантической сети были выбраны, как и в первых 2-х лабораторных работах, источники бесперебойного питания ИБП. Однако поскольку семантические сети характеризуются неоднозначностью и дублированием, то сеть разработанной БЗ охватывает не всю ПО, а только ее часть (в учебных целях). В частности, само понятие «ИБП», его составные части «Корпус», «Плата», «Аккумулятор», свойства ИБП и его частей «Цвет», «Виброустойчивость», «Защита от влаги», а также фирмы-производители и конкретные выпускаемые ими модели ИБП.

Для описания всей предметной области потребовалась бы более обширная семантическая сеть.

Лабораторная работа не имеет никакого практического применения и разработана исключительно в учебных целях.

4. Описание семантической сети

4.1. Понятия семантической сети

В семантической сети, описывающей данную предметную область, были выделены 4 типа понятий предметной области:

сущность (описывает абстрактный объект ПО);

экземпляр (конкретный представитель сущности);

свойство (характеристика сущности);

значение (конкретное значение свойства);

Перечислим все понятия ПО в соответствие с данной классификацией.

4.1.1 Сущности

1) ИБП;

2) Аккумулятор;

3) Плата;

4) Корпус;

5) Silcon;

6) LanPro;

7) SitePro.

4.1.2 Экземпляры

1) Silcon DP310E;

2) Silcon DP320E;

3) LanPro 5-11;

4) LanPro 6-11;

5) SitePro 10;

6) SitePro 20.

4.1.3 Свойства

В данной лабораторной работе для упрощения и более понятного простейшего вывода на семантической сети по отношениям между частями и целым свойства имеют только сущности

1) Цвет;

2) Устойчивость к вибрации;

3) Защита от влаги.

4.1.4 Значения

Значения характеризуют свойства. Причем для определенных свойств есть списки значений, из которых выбирается одно конкретное.

1) Белый;

2) Черный;

3) Есть;

4) Нет;

5) NULL.

4.2 Связи семантической сети

Все связи семантической сети разделены на 3 категории. Связи являются однонаправленными - нисходящими. «Нисходящие» связи направлены от главного понятия к зависимому. Таким образом, можно определить односторонние отношения между всеми связанными понятиями в семантической сети в виде «Главное понятие» -> «Зависимое понятие» по какому-либо отношению.

Выделены следующие типы связей:

1 тип: имеет свойство (связь сущности и его свойства);

2 тип: состоит из (связь целого и его частей);

3 тип: имеет разновидность (связь общего понятия и производных от него потомков);

4 тип: имеет значение (связь свойства и его значения);

Ниже приведены по группам все связи, выделенные между понятиями семантической сети.

4.2.1 Имеет свойство

1) имеет свойство.

4.2.2 Состоит из

1) состоит.

4.2.3 Имеет разновидность

1) выпускается;

2) продает.

4.2.4 Имеет значение

1) имеет значение.

4.3 Графическое представление семантической сети

семантический фреймовый алгоритм программа

На рисунке ниже представлена описанная семантическая сеть.

4.4 Реализация простейшего вывода на семантической сети

Поскольку вывод значений в семантической сети осуществлять труднее, чем с использованием продукционных правил, то в данной лабораторной работе ограничимся только некоторыми примерами правил вывода. В частности, это правила, которые определяют значение некоторого свойства части, если изменилось соответствующее свойство целого.

В данной БЗ представлены 3 основных примера таких правил вывода:

Свойство “Цвет” у ИБП изменилось, значит должно измениться значение свойства “Цвет” у сущностей, являющихся зависимыми понятиями по отношению «Состоит из» вида «Целое -> Часть».

Свойство “Защита от влаги” у ИБП изменилось, значит должно измениться значение свойства “Защита от влаги ” у сущностей, являющихся зависимыми понятиями по отношению «Состоит из» вида «Целое -> Часть».

Свойство “Защита от вибрации” у ИБП изменилось, значит должно измениться значение свойства “Защита от вибрации ” у сущностей, являющихся зависимыми понятиями по отношению «Состоит из» вида «Целое -> Часть».

Например, если свойства «Цвет» у ИБП меняется на белый, то свойство «Цвет» у всех частей ИБП, которые его имеют, также должно иметь цвет белый.

5. Описание структуры базы знаний

5.1 Обобщенная структура

База знаний экспертной системы хранится отдельно от машины вывода в виде файла СУБД Access. Название файла базы знаний - lab3.mdb.

Формально этот файл состоит из 3-х разделов-таблиц:

1) Things - перечень понятий ПО с их индексами.

2) Relations - перечень отношений ПО с их индексами и возможностью получения определенных типов отношений в соответствии с приведенной классификацией (4.2).

3) Structure - перечень всех связей между понятиями предметной области с указанием их типа.

5.2 Раздел Things

5.2 Раздел Relations

По данной таблице можно выделить отношение типа «Имеет свойство» (поле «Sv_otn») и типа «Состоит из» (поле «Sost_otn»).

5.3 Раздел Structure

Задана связь между понятиями семантической сети. Значение того или иного свойства сущности реализовано через двухсоставное отношение «Имеет свойство» - «Имеет значение», что позволяет определить отношение типа «Имеет значение» и присвоить значение свойству конкретного понятия.

Таблица, по сути, представляет из себя проиндексированный набор правил из ссылок на связи и понятия.

6. Алгоритм работы программы

6.1 Алгоритм поиска связанных понятий и отношений

6.2 Алгоритм простейшего вывода на семантической сети

После изменения какого-либо свойства «Целого» происходит изменение свойств всех его частей по данному алгоритму:

7. Инструкция по работе с сиcтемой

7.1 Инструкция по работе с программой

Экспертная система выполнена в виде Windows - приложения. Экранная форма для работы с программой имеет вид, представленный на рисунке.

Форма «Выберите понятие» содержит весь перечень понятий в заданной семантической сети. Выбрав понятие и сделав по нему 2 клика, справа от формы мы получим все нисходящие отношения от выбранного понятия. А снизу мы получим информацию в текстовом виде о связанных с выделенным понятием понятиях и типах связей между ними, в том числе и тех, по которым выделенное понятие является подчиненным.

Нижние 3 формы предназначены для организации простейшего вывода на семантической сети. После выбора «Целого», его свойства и изменения значение применяется описанный выше алгоритм простейшего вывода на семантической сети.

7.2 Инструкция по работе с базой знаний

Для исправления базы знаний необходимо открыть файл lab3.mdb СУБД «Access». После чего вручную исправить требуемые поля описанных в пункте 5 таблиц.

Добавление записей в указанные таблицы рекомендуется осуществлять по описанным ниже алгоритмам.

Добавление понятия:

1) Ввести имя понятия в поле «Имя сущности» таблицы Things.

Добавление отношения:

1) Ввести имя отношения в поле «Имя связи» таблицы Relations.

2) Если отношение имеет тип «Состоит из», то отметить это в поле “Sost_otn” (как для отношения «состоит из»)

3) Если отношение имеет типа «Имеет свойство», то отметить это в поле “Sv_otn” (как для отношения «имеет свойство»)

Изменение структуры сети:

1) Открыть таблицу “Structure”.

2) В поле «Сущность» выбрать главное понятие (например, «Аккумулятор»).

3) В поле «Имеет отношение» выбрать конкретное отношение (например, «имеет свойство»).

4) В поле «Сущность 2» выбрать подчиненное понятие (например, «Защита от влаги»).

5) Если указанное в поле «Имеет отношение» отношение отмечено в таблице отношений как отношение типа «Имеет свойство», то в поле «Имеет значение» необходимо выбрать отношение типа «Имеет значение» (например, «имеет значение»). В поле «Значение» при этом надо выбрать любое логически подходящее данному свойству понятие типа «значение» (например, «Есть»).

Размещено на Allbest.ru