MSI-w2_2009/10_1
Metody sztucznej inteligencji
Politechnika Śląska
Katedra Podstaw Konstrukcji Maszyn
Rok akademicki 2009/10
Wykład 2
MSI-w2_2009/10_2
Plan wykładu
• Reprezentacja danych w systemach
sztucznej inteligencji,
• Reprezentacja wiedzy w systemach
sztucznej inteligencji,
• Reguły,
• Reguły przybliżone,
• Sieci semantyczne,
• Logika I rzędu,,
• Logika rozmyta (zbiory rozmyte).
MSI-w2_2009/10_3
Reprezentacja danych
Dane są gromadzone w wyniku obserwacji lub pomiarów.
Wyróżnia się:
dane ilościowe (np. temperatura = 37
°C)
dane jakościowe (np. temperatura = podwyższona).
Przykładami reprezentacji danych są:
•struktura relacyjna,
•struktura sieciowa,
•struktura obiektowa.
Reprezentacja danych powinna umożliwiać zapis wartości
różnych cech obiektu i nie wymaga zwiększenia
szczegółowości opisu.
MSI-w2_2009/10_4
Reprezentacja wiedzy
Wiedza to informacje pozyskane od specjalistów oraz konkluzje
uzyskane w procesie z zastosowaniem dostępnej wiedzy i danych
Reprezentacja wiedzy powinna być:
•prosta,
•kompletna (wyczerpująca),
•zwięzła,
•zrozumiała (niezawierająca elementów domyślnych
i niejednoznacznych).
Założenia te nie zawsze są spełnione.
Reprezentacja wiedzy powinna uwzględniać ograniczenia.
MSI-w2_2009/10_5
Typy reprezentacji wiedzy
Reprezentacja proceduralna polega na określeniu zbioru
procedur, których działanie reprezentuje wiedzę o dziedzinie (np.
procedura obliczania pierwiastka kwadratowego);
Zaleta: wysoka efektywność.
Reprezentacja deklaratywna polega na określaniu
specyficznych dla danej dziedziny faktów, i reguł.
Zaleta: każdy fakt i reguła zapisywane są tylko raz, co umożliwia
szybką modyfikację bazy wiedzy.
MSI-w2_2009/10_6
Reguły
Reguły zapisuje się w postaci implikacji:
if PRZESŁANKA then KONKLUZJA
lub
jeżeli PRZESŁANKA to KONKLUZJA
Przesłanka jest wyrażeniem złożonym z prostych zdań logicznych
połączonych funktorami „and” lub „or” (koniunkcje lub
alternatywy).
Przesłanka określa warunki, dla których są spełnione konkluzje.
Warunki są określane dla stwierdzeń o postaci: <A,V,O> lub
<A,V,O,CF>.
MSI-w2_2009/10_7
Stwierdzenia i reguły przybliżone
W większości przypadków reguły stosowane
w systemach doradczych są prawdziwe w większości
przypadków ale nie we wszystkich, co oznacza, że są one
niepewne i niedokładne.
Zapis stwierdzeń przybliżonych lub reguł przybliżonych
charakteryzuje się wprowadzeniem stopnia prawdziwości.
Stopień prawdziwości to liczba rzeczywista T
z przedziału [0,1], która określa stopień przekonania o
prawdziwości stwierdzenia lub reguły.
MSI-w2_2009/10_8
Sieci semantyczne
Zapis stwierdzeń bez informacji o relacjach występujących między
nimi utrudnia lub uniemożliwia przeprowadzenie skutecznego
wnioskowania.
Do opisu relacji między stwierdzeniami stosuje się między innymi
sieci semantyczne.
Sieć semantyczna to graf S zapisywany jako trójka
uporządkowana S=<P,T,R> (P – zbiór pojęć, wierzchołków
grafu, T- zbiór relacji, zbiór typów gałęzi grafu, R – zbiór relacji,
zbiór wszystkich gałęzi grafu).
Związki między relacjami są rozpatrywane jako relacje na iloczynach
kartezjańskich zbiorów: obiektów, nazw cech oraz wartości cech.
MSI-w2_2009/10_9
MSI-w2_2009/10_10
MSI-w2_2009/10_11
Logika rozmyta (LR) jest zbiorem matematycznych
zasad określających reprezentację wiedzy i stopień
przynależności do zbioru.
W odróżnieniu od dwuwartościowej logiki
Boolowskiej, logika rozmyta jest wielowartościowa.
Zastosowanie LR polega na wyliczaniu stopni
przynależności i stopni prawdziwości.
Podobnie jak w logice Boolowskiej, w LR 0 oznacza
fałsz, a 1 prawdę.
MSI-w2_2009/10_12
Zbiory rozmyte (ZR)
Teoria zbiorów jest jedną z podstawowych teorii
w matematyce.
W języku naturalnym posługujemy się również
pojęciami zaliczanymi do teorii zbiorów.
Przykładowo, kiedy mówimy samochód mamy na
myśli zbiór samochodów. Kiedy mówimy ten
samochód mamy na myśli jeden z samochodów ze
zbioru samochodów.
MSI-w2_2009/10_13
Reguły rozmyte
W
1973 Lotfi Zadeh opublikował drugi znaczący
referat poświęcony nowemu podejściu do analizy
złożonych systemów (w tym reprezentacji wiedzy).
Zgodnie z tym podejściem wiedza reprezentowana
jest w postaci reguł rozmytych.