znalostné systémy
DESCRIPTION
Znalostné systémy. Riešenie úloh a využívanie znalostí Ing. Július Štuller Ústav informatiky A V ČR. Príklad: „Lišiak“. Príklad: „Lišiak“. Príklad: „Lišiak“. Šachy. Šachy. Počiatočný stav C i eľový stav: Výhra bieleho Výhra čierneho Remíza - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
![Page 1: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/1.jpg)
Znalostné systémy
Riešenie úloh a využívanie znalostí
Ing. Július Štuller
Ústav informatiky AV ČR
![Page 2: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/2.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 2
Príklad: „Lišiak“
![Page 3: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/3.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 3
Príklad: „Lišiak“
1 2 3
4 5 6
7 8
![Page 4: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/4.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 4
Príklad: „Lišiak“
1 2 3
8 4
7 6 5
![Page 5: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/5.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 5
Šachy
![Page 6: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/6.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 6
Šachy
Počiatočný stav Cieľový stav:
Výhra bieleho Výhra čierneho Remíza
(nie explicitne, ale tzv. cieľovou podmienkou) Okamžitý stav
![Page 7: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/7.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 7
Inteligentné systémy
Dôležitý rys:
Schopnosť vytvárať si vnútorný (strojový) model prostredia (sveta)
a pracovať s ním.
![Page 8: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/8.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 8
Systémy umelej inteligencie
Nech je daný počiatočný (východzí) model prostredia a požadovaný koncový model.
Úlohou systémov umelej inteligencie jehľadať vhodnú postupnosť akcií, pomocou ktorých je možné prejsť od počiatočného modelu k cieľovému.
Takúto postupnosť nazývame plánom.
![Page 9: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/9.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 9
Metódy riešenia úloh
~ Metódy vytvárania plánov.
(Problem solving) Každému modelu odpovedá stav prostredia Množina všetkých stavov: stavový priestor Prechody medzi modelmi odpovedajú
prechodom medzi stavmi.
![Page 10: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/10.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 10
Stavový priestor
Dá sa reprezentovať orientovaným grafom. Uzol reprezentuje stav Orientovaná hrana prechod medzi stavmi.
Riešenie úloh: nájdenie prijateľnej cesty v orientovanom grafe medzi uzlom počiatočného stavu a uzlom cieľového stavu
grafu stavového priestoru.
![Page 11: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/11.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 11
Cieľový stav
môže ich byť obecne viac (šachy) nemusí byť popísaný explicitne
(~ podmienkami, ktoré má spĺňať … šachy)
![Page 12: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/12.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 12
Precíznejšia formulácia
Označme S konečnú množinu stavov si
s0 počiatočný stav
O konečnú množinu operátorov oj
- reprezentujúcich prechody medzi stavmi s1 = o1 (s0)
s2 = o2 (s1)
sn = on (sn-1)
![Page 13: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/13.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 13
Stavový priestor
(každý operátor je parciálnym zobrazením S do S :
oj : S -> S) Usporiadanú dvojicu (S, O) nazveme
stavový priestor a budeme značiť
S = (S, O)
![Page 14: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/14.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 14
Úloha
Úloha U nad stavovým priestorom S je dvojica U = ( s0, C), kde
s0 je počiatočný stav C je množina cieľových stavov (C S)
![Page 15: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/15.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 15
Plán pre danú úlohu
~ riešenie úlohy U Je postupnosť operátorov P = (o1, o2, …, on)
že k nej existujú stavy (s1, s2, …, sn) , také že s1 = o1 (s0)
s2 = o2 (s1) … sn = on (sn-1), sn C
![Page 16: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/16.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 16
Riadiaca stratégia
Procesy tvorby plánov ( ~ riešenia úloh) podľa určitej stratégie realizujú sa pomocou algoritmov riešenia úloh
![Page 17: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/17.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 17
Produkčný systém
Je definovaný: súborom produkčných pravidiel bázou dát riadiacou stratégiou
ktorá určuje, aké pravidlá sa majú aplikovať na bázu.
![Page 18: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/18.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 18
Báza dát
Popisuje aktuálny stav riešenej úlohy
( model riešenej úlohy;
dáta o riešenej úlohe) časť baze dát ( BD ) môže byť trvalá
(trvalo platné skutočnosti) časť zachycovať aktuálne platné údaje v danom
okamihu činnosti produkčného systému
(pracovná pamäť)
![Page 19: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/19.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 19
BD
Môže byť vhodným spôsobom členená
![Page 20: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/20.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 20
Produkčné pravidlá
Tvar
situácia - > akcia
(Ak nastane v báze dát situácia S ,
vykonaj akciu A ) Produkčný systém pracuje v cykloch:
rozpoznaj situáciu - > vykonaj akciu
![Page 21: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/21.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 21
Produkčné pravidlá
Cieľ akcie:
( ~ cieľ prevedenia určitého pravidla ) previesť operáciu nad BD a zmeniť obsah BD .
(Produkčné pravidlá odpovedajú operátorom oj môžu byť reprezentované
hranou grafu stavového priestoru ).
![Page 22: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/22.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 22
Riadiaci mechanizmus
Určuje ako a v akom poradí použiť pravidlá na BD
Rozlišujeme: Priamy režim (od počiatočného stavu
k niektorému zo stavov cieľových) Spätný ( od cieľa/cieľov k počiatočnému … )
![Page 23: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/23.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 23
Riadiaci mechanizmus
Priamy režim = stratégia riadená dátami( data driven strategy )
Spätný = stratégia riadená cieľom( goal driven strategy… )
Je možná i ich kombinácia …
![Page 24: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/24.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 24
Príklad: „Lišiak“
![Page 25: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/25.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 25
Príklad: „Lišiak“
1 2 3
4 5 6
7 8
![Page 26: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/26.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 26
Príklad: „Lišiak“
1 2 3
8 4
7 6 5
![Page 27: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/27.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 27
Príklad: „Lišiak“
Produkčné pravidlá:1. Cieľový stav -> STOP2. Prázdne pole nie je u horného okraja
-> pohni prázdnym polom smerom hore3. Prázdne pole nie je u pravého okraja
-> pohni prázdnym polom smerom doprava4. Prázdne pole nie je u dolného okraja
-> pohni prázdnym polom smerom dole5. Prázdne pole nie je u ľavého okraja
-> pohni prázdnym polom smerom doľava
![Page 28: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/28.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 28
Príklad: „Lišiak“
Riadiaca stratégia: Skúšaj použiť pravidlá v danom poradí Nedovoľ cykly v použití pravidiel Zastav, ak je dosiahnutý cieľ.
![Page 29: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/29.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 29
Šachy
Produkčné pravidlá: Pravidlá pre ťahy rôznymi figúrami V každom stave existuje obyčajne
väčší počet možných ťahov Podľa
dlhodobejšej koncepcie alebo stratégie hráča
Naviac:
![Page 30: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/30.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 30
Šachy
V každom nepárnom ťahu sa hrá podľa stratégie bieleho hráča
V každom párnom podľa stratégie čierneho Každý z nich (pokiaľ nehrajú na remízu …) má
inú (disjunktnú) podmnožinu cielových stavov.
![Page 31: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/31.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 31
Zobecnenie
Úlohy Umelo vymyslené Presne formulovane Dobre štruktúrované
(Obecne) Definovanie stavového priestoru, prípadne produkčného systému môže byť veľmi zložité … ( strojové NLP … )
![Page 32: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/32.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 32
Nejednoznačnosť
Voľba elementov stavového priestoru: stavy prechody medzi nimi počiatočné stavy cieľové stavy
Prípadne vhodného produkčného systému nie je jednoznačná úloha …
![Page 33: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/33.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 33
Kompromis
Obecne platí čím jednoduchšie stavy (štruktúra), tým zložitejšie ( ~ menej obecné) pravidlá
( ~ väčšie časové nároky na realizáciu prechodu medzi stavmi)
a naopak: čím obecnejšie pravidlá, tým väčšie množstvo stavov …
( ~ rozsiahlejší stavový priestor k prehľadávaniu)
![Page 34: Znalostné systémy](https://reader036.vdocuments.site/reader036/viewer/2022062314/56812b0a550346895d8eedde/html5/thumbnails/34.jpg)
23. februára 2006 Znalostné systémy 34
Nedeterminizmus
Riešenie úloh môže mať nedeterministický charakter,
pokiaľ nie je definované poradie pravidiel, ak ich je možné aplikovať viac v danom stave …
Konfliktná množina pravidiel