Программирование на языке Пролог для искусственного интеллекта - Иван Братко

% Процедура

% рассмотреть( Цель, Трасса, Ответ)

%

% находит степень правдоподобия утверждения "цель это правда".

% Оценка правдоподобия содержится в объекте Ответ. Трасса - это

% цепочка целей-предшественников и правил, которую можно

% использовать в объяснении типа "почему"

рассмотреть( Цель, Трасса, ( Цель: Вер) было

 'выведено по' ПравОтв) :-

 bagof( Прав: если Условие то Цель с Сила, Правила),

  % Все правила, относящиеся к цели

 априори( Цель, Вер0),

  % Априорная вероятность цели

 модиф( Вер0, Правила, Трасса, Вер, ПравОтв).

  % Модифицировать априорные вероятности

рассмотреть( Цель1 и Цель2, Трасса,

 ( Цель1 и Цель2 : Вер было 'выведено из'

   ( Ответ1 и Ответ2) ) :-

 !,

 рассмотреть( Цель1, Трасса, Ответ1),

 рассмотреть( Цель2, Трасса, Ответ2),

 вероятность( Ответ1, В1),

 вероятность( Ответ2, В2),

 мин( В1, В2, Вер).

рассмотреть( Цель1 или Цель2, Трасса,

 ( Цель или Цель2:Вер) было 'выведено из'

   ( Ответ1 и Ответ2) ) :-

 !,

 рассмотреть( Цель1, Трасса, Ответ1),

 рассмотреть( Цель2, Трасса, Ответ2),

 вероятность( Ответ1, В1),

 вероятность( Ответ2, В2),

 макс( В1, В2, Вер).

рассмотреть( не Цель, Трасса,

 ( не Цель:Вер) было 'выведено из' Ответ) :-

 !,

 рассмотреть( Цель, Трасса, Ответ),

 вероятность( Ответ, В),

 обратить( В, Вер).

рассмотреть( Цель, Трасса, ( Цель: Вер) было сказано) :-

 ответпольз( Цель, Трасса, Вер).

% Ответ, выведенный пользователем

% Отношение

%

% модиф( Вер0, Правила, Трасса, Вер, ПравОтв)

%

% Существует Цель с априорной вероятностью Вер0. Правила имеют

% отношение к утверждению Цель; суммарное влияние этих правил

% (точнее, их условных частей) на Вер0 приводит к тому,

% что Вер0 заменяется на апостериорную вероятность Вер;

% Трасса - список целей-предков и правил, использовавшихся

% при выводе утверждения Цель;

% ПравОтв - результаты анализа условных частей

% правил из списка Правила.

модиф( Вер0, [], Трасса, Вер0, []).

  % Нет правил - нет модификации

модиф( Вер0,

 [ Прав : если Усл то Цель с Сила | Правила],

 Трасса, Вер, [Прав из Ответ | ПравОтв] ):-

 рассмотреть( Усл, [Цель по Прав | Трасса], Ответ),

  % Условие из первого правила

 априори( Усл, В0),

 вероятность( Ответ, В),

 импликация( В0, В, Сила, Вер0, Вер1),

  % "Мягкая" импликация

 модиф( Вер1, Правила, Трасса, Вер, ПравОтв).

Рис. 14.16. Определение степени правдоподобия гипотезы при помощи распространения информации об оценке уверенности по сети вывода.

14.7. Заключительные замечания

Нашу оболочку экспертной системы можно развивать в целом ряде направлений. В данный момент уместно сделать несколько критических замечаний и высказать предложения по усовершенствованию нашей программы.

В нашей программе, являющейся упрощенной реализацией, не уделено достаточного внимания вопросам эффективности. В более эффективной реализации потребовалось бы использовать более сложные структуры данных, ввести индексирование или иерархическую структуризацию множества правил и т.п.

Наша процедура рассмотреть подвержена зацикливанию в тех случаях, когда в правилах базы знаний "циклически" упоминается одна и та же цель. Этот недостаток легко исправить, предусмотрев в рассмотреть соответствующий контроль, т.е. проверку, не является ли текущая цель частным случаем некоторой цели, уже введенной в состав объекта Трасса.

Наше объяснение типа "как" выводит дерево доказательства целиком. В случае больших деревьев, удобнее было бы вывести только верхнюю часть дерева, а затем дать пользователю возможность "гулять" по остальной части дерева по своему желанию. Тогда пользователь смог бы просматривать дерево выборочным образом, используя команды, такие как "Вниз по ветви 1", "Вниз по ветви 2", …, "Вверх", "Достаточно".

В объяснениях типа "как" и "почему" наша оболочка ссылается на правила, указывая их имена, и не показывает их в явном виде. Необходимо, чтобы во время консультационного сеанса пользователь мог, по желанию, запрашивать те или иные правила и получать их явные изображения.

Известно, что придать диалогу с пользователем естественный характер при помощи умелой постановки вопросов - сложная задача. Наш способ ее решения работает только в определенных пределах и во многих случаях приводит к самым разным проблемам, например:

Это правда: сьюзен летает?

нет.

Это правда: сьюзен летает хорошо?

Конечно же нет, раз она совсем не летает! Другой пример:

Есть (еще) решения для: Кто-нибудь летает?

да.

Кто-нибудь = птица.

Это правда: альбатрос летает?

Для того, чтобы справиться с подобными нежелательными эффектами, следует ввести в экспертную систему дополнительные отношения между понятиями вместе с механизмами их обработки. Обычно эти новые отношения задают иерархию объектов и их свойств.

Возможно еще одно усовершенствование процедуры взаимодействия с пользователем, предусматривающее планирование оптимальной стратегии постановки вопросов. Целью оптимизации является минимизация количества вопросов, которые необходимо задать пользователю для достижения некоторого окончательного логического заключения. Разумеется, возникнут различные варианты таких стратегий, и то, какая из них окажется оптимальной, будет зависеть от ответов пользователя. Принятие решения о выборе той или иной альтернативной стратегии можно основывать на априорных вероятностях, являющихся вероятностными оценками "стоимостей" альтернатив. Величины оценок, возможно, придется пересчитывать после каждого ответа пользователя.

Существует еще одна величина, поддающаяся оптимизации: длина цепочки вывода. Такая оптимизация позволила бы давать более простые объяснения типа "как". Сложность объяснений можно также уменьшить за счет селективного подхода к правилам. Некоторые из правил можно было бы не включать в состав объектов Трасса и Ответ, порождаемых процедурой рассмотреть. С этой целью необходимо указывать в базе знаний, какие из правил "трассируемы", а следовательно, должны появляться в объяснениях, а какие можно опускать.

В "разумной" экспертной системе следует предусмотреть вероятностные механизмы, заставляющие ее концентрировать свое внимание на наиболее правдоподобных гипотезах среди всех конкурирующих между собой гипотез. Такая экспертная система должна запрашивать у пользователя ту информацию, которая позволила бы распознать наилучшую среди наиболее правдоподобных гипотез.

Наша экспертная система была классификационного или "анализирующего" типа, в противоположность системам "синтезирующего" типа, в которых ставится задача построить что-либо. В последнем случае результат работы - это план действий, предпринимаемых для выполнения этой задачи, например план действий робота, компьютерная конфигурация, удовлетворяющая заданным требованиям, или форсированная комбинация в шахматах. Наш пример, относящийся к локализации неисправностей, можно естественным образом расширить, чтобы включить в рассмотрение действия. Например, если система не может прийти к определенному выводу, поскольку приборы выключены, она даст рекомендацию: "Включить лампу 3". Здесь сразу возникнет задача построения оптимального плана: минимизировать число действий, необходимых для достижения окончательного вывода.

Завершите программирование нашей оболочки в части, касающейся неопределенной информации (процедура ответпольз и другие).

Рассмотрите перечисленные выше критические замечания, а также возможные расширения нашей экспертной системы. Разработайте и реализуйте соответствующие усовершенствования.

Резюме 

• Обычно от экспертных систем требуют выполнения следующих функций:

  решение задач в заданной предметной области,