Разработка обучающего модуля по информатике

Машины, реализующие алгоритмы  искусственного интеллекта, называются машинами, основанными на знаниях, а подраздел теории искусственного интеллекта, связанный с построением экспертных систем, - инженерией знаний.

Знания о предметной области, ее объектах и закономерностях описываются  на некотором формальном языке, называемом языком представления знаний (ЯПЗ) При этом язык представления знаний должен обеспечивать не только возможность формальной записи знаний, но и необходимую обработку элементов этой записи.

Совокупность знаний, хранящаяся во внешней памяти электронно-вычислительных машин, называется системой знаний, над ней производятся различные операции: поиск необходимой информации, ее модификация, интерпретация знаний, вывод новых знаний на основе имеющихся и т.д. Организация интеллектуальных компьютерных систем работы со знаниями в той или иной прикладной области зависят не только от специфики самих систем, но и в существенной мере от используемых языков представления знаний и метода хранения системы знаний в электронно-вычислительных машинах. В современных искусственных интеллектуальных системах знания хранятся в специальных базах знаний (БЗ).

Процесс построения баз  знаний на основе информации эксперта состоит из трех этапов:

• Описание предметной области;
• Выбор способа и модели представления знаний;
• Приобретение знаний.

Сам процесс построение базы знаний достаточно сложен, как  правило, плохо структурирован и  носит итеративных характер, заключающийся  в циклической модификации базы знаний на основе результатов ее тестирования. На первом шаге построения базы знаний четко очерчивается предметная область, на решение задач которой ориентируется проектируемая экспертная система, т.е. инженер знаний определяет область применения будущей системы и класс решаемых ею задач. В перечень работ данного шага входят:

• Определение характера решаемых экспертных систем задач и основных понятий, объектов предметной области, а также отношений между ними;
• Установление специфических особенностей предметной области;
• Выбор модели представления знаний.

После решения первых двух вопросов инженер знаний формально  описывает предметную область на языке представления знаний, т.е. создает модель представления знаний. В настоящее время универсальный  способ представления знаний отсутствует, поэтому инженер знаний должен максимально учитывать специфику исходной предметной области.

Полученная после формализации предметной области база знаний может  быть уже конкретно реализована  программными средствами, например, на языках высокого уровня (ЯВУ) таких, как Pascal, C, Prolog, Fortran, Forth и др.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Классификация баз знаний

 

В зависимости от уровня сложности систем, в которых применяются  базы знаний, различают:

1. Базы знаний всемирного масштаба – например, Интернет;

2. Базы знаний национальные – например, Википедия;

3. Базы знаний отраслевые – например, Автомобильная энциклопедия;

4. Базы знаний организаций;
5. Базы знаний экспертных систем;
6. Базы знаний специалистов.

 

 

 

 

 

 

 

Система управления базами знаний

 

Система управления базами знаний – это объектная база данных с возможностями интеллектуального поиска и автоматического переупорядочивания структура в зависимости от действий пользователей.

Характерные черты:

• Иерархическая организация знаний;
• Специализированные средства для обработки конструкторских данных и знаний;
• Средства реорганизации и адаптации без знаний к специфике задач;
• Расширяемая библиотека функций и команд для разработки приложений;

Система управления базой  знаний (СУБЗ) объектно-ориентированной  обладает следующими возможностями:

1. Сохранять текущее состояние графа объектов или нейронной сети в сетевой объектно-ориентированной системе управления базой знаний (СООБЗ) между сеансами работы с пользователем. В том числе сохраняется текущая топология сети объектов. При повторном запуске приложения не понадобится создавать сеть объектов заново.
2. При большем количестве экземпляров объектов ограничить объем памяти, используемый графом объектов или нейронной сетью. Наиболее часто используемые объекты остаются в оперативной памяти, остальные вытесняются в файловое хранилище и загружаются в оперативную память по мере необходимости. При загрузке экземпляра в оперативную память он вытесняет другие, редко используемые объекты. Ограничение объема памяти позволяет избавиться от использования файла подкачки операционной системы, что значительно повышает производительность моделирования сетей с большим количеством экземпляров объектов (при суммарном размере всех экземпляров большем, чем размер текущей свободной памяти в системе). В случае если объем сети объектов меньше чем размер текущей свободной памяти в системе, вся сеть находится в оперативной памяти и потерь производительности не происходит.

Основные функции системы управления базами знаний – это определение данных (описание структуры баз данных), обработка данных и управление данными.

Система управления базами знаний представляет собой программное обеспечение, которое управляет доступом к базе знаний. Это происходит следующим образом:

1. Пользователь выдает запрос на доступ к базе знаний, применяя определенный подъязык данных (например, SQL).
2. Система управления базами знаний перехватывает этот запрос и анализирует его.
3. Система управления базами знаний просматривает внешнюю схему для этого пользователя, соответствующее отображение внешний – концептуальный, концептуальную схему, отображение концептуальный – внутренний и определение структуры хранения данных.
4. Система управления базами знаний выполняет необходимые операции над хранимой базой данных.

Любая система управления базой знаний позволяет выполнять  четыре простейшие операции с данными:

1. Добавлять в таблицу одну или несколько записей;
2. Удалять из таблицы одну или несколько записей;
3. Обновлять значения некоторых полей в одной или нескольких записях;
4. Находить одну или несколько записей, удовлетворяющих заданному условию.

Для выполнения этих операция используется механизм запросов. Результатом  выполнения запросов является отобранное по определенным критериям множество  записей, либо изменения в таблицах. Запросы к базе формируются на специально созданном для этого языке, который так и называется язык структурированных запросов (SQL – Structured Query Language).

Еще одной функцией систему  управления базами знаний является – управление данными. Под управлением данными обычно понимают защиту данных от несанкционированного доступа, поддержку многопользовательского режима работы с данными и обеспечение целостности и согласованности данных. Защита от несанкционированного доступа обычно позволяет каждому пользователю видеть и изменять только те данные, которые ему разрешено видеть или менять. Средства, обеспечивающие многопользовательскую работу, не позволяют нескольким пользователям одновременно изменять одни и те же данные. Средства обеспечения целостности и согласованности данных не дают выполнять такие изменения, после которых данные могут оказаться несогласованными.

Применение  баз знаний

 

Простые базы знаний могут использоваться для создания экспертных систем и хранения данных об организации: документации, руководств, статей технического обеспечения. Главная цель создания таких баз – помочь менее опытным людям найти существующее описание способа решения какой-либо проблемы предметной области.

База знаний – важный компонент интеллектуальной системы. Наиболее известный класс таких программ – экспертные системы. Они предназначены для построения способа решения специализированных проблем, основываясь на записях базы знаний и на пользовательском описании ситуации.

Создание и использование  систем искусственного интеллекта потребует огромных баз знаний.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Таким образом, базы знаний являются мощным средством для хранения, накопления и манипулирования информацией  в информационных системах. Ни одна современная информационная система не обходится без использования баз данных и их компонентов.

Концепция баз знаний, являясь логическим развитием монопольно-файловых систем и систем, основанных на концепции  баз данных, создает предпосылки  для расширения возможностей отображения  закономерностей предметной области и получения новых знаний путем их вывода.

В заключении можно отметить, чтоб большинство исследователей искусственного интеллекта рассматривают задачу разработки моделей представления знаний как  задачу программной реализации концепции баз знаний. Это означает, что модели представления знаний должны обладать всеми свойствами, присущими знаниям.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ключевые понятия

 

Активность – способность порождать новые знания;

База знаний – совокупность систематизированных основополагающих сведений, относящихся к определенной области знания, хранящихся в памяти электронно-вычислительных машин (ЭВМ), объем которых необходим и достаточен для решения заданного круга теоретических или практических задач. В системе управления баз знаний используются методы искусственного интеллекта, специальные языки описания знаний, интеллектуальный интерфейс;

Внутренняя  интерпретируемость – означает наличие в памяти электронно-вычислительной машины сведений не только и значении, но и о наименовании информационной единицы;

Знания – это:

• вид информации, отражающей знания, опыт и восприятие человека – специалиста (эксперта) в определенной предметной области;
• множество всех текущих ситуаций в объектах данного типа и способы перехода от одного описания объекта к другому;
• осознание и толкование определенной информации, с учетом путей наилучшего ее использования для достижения конкретных целей;

Инженерия знаний - подраздел теории искусственного интеллекта, связанный с построением экспертных систем;

Машины, основанные на знаниях - машины, реализующие алгоритмы искусственного интеллекта;

Предметная область - совокупность знаний нужных для принятия решения;

Связность – принципиальный отказ от рассмотрения чего бы то ни было вне контекста окружающей информации и связи рассматриваемого объекта с другими сущностями;

Система знаний - совокупность знаний, хранящаяся во внешней памяти электронно-вычислительных машин;

Система управления базами знаний – это объектная база данных с возможностями интеллектуального поиска и автоматического переупорядочивания структура в зависимости от действий пользователей.

Структурируемость – наличие связей, характеризующих степень осмысления и выявление основных закономерностей и принципов, действующих в данной предметной области;

 

Тест

 

1. Характеристикой знаний является:
1. Активность;
2. Функционирование;
3. Пассивность;
4. Переходность;
2. Утверждения и определения основаны на:
1. Последовательности действий;
2. Базовых элементах;
3. Продукционных правилах;
4. Концепциях;
3. Какие модели представления знаний являются наиболее популярными:
1. Продукционные;
2. Логические;
3. Сетевые;
4. Фреймовые;
4. К базам знаний всемирного масштаба относится:
1. Википедия;
2. Книга;
3. Интернет;
4. Энциклопедия;
5. Активность – это (с точки зрения искусственного интеллекта):
1. Число распадов радиоактивных ядер в единицу времени;
2. понятие, указывающее на способность живых существ производить спонтанные движения и изменяться под воздействием внешних или внутренних стимулов-раздражителей;
3. Свойство катализатора ускорять химическую реакцию;
4. Способность порождать новые знания;
6. База знаний содержит:
1. Ответы на все вопросы;
2. Базу данных;
3. Факты и правила, используемые для вывода других знаний;
4. Набор произвольных высказываний;
7. В отличие от базы данных база знаний содержит:
1. Правила;
2. Ответы;
3. Записи;
4. Стратегии решения задачи;
8. База знаний – это:
1. Совокупность систематизированных основополагающих сведений;
2. Совокупность программ для хранения информации;
3. Специальным<span class="dash041e_0431_044b_0447_043d_044b_0439__Char" style="