Факультет информационных технологий утверждаю
|
Скачать 2.07 Mb.
|
|
Методические рекомендации Рассмотрим построение КМПО на примере задачи об обезьяне и бананах. Напомним ее формулировку: в комнате находятся обезьяна, ящик и бананы, причем бананы подвешены под потолком на недосягаемой с пола высоте. Пол комнаты размечен на пронумерованные клетки, таким образом, что на одной клетке могут одновременно находиться и обезьяна, и ящик, а бананы подвешиваются над одной из клеток. Спрашивается, какую последовательность действий должна совершить обезьяна (т.е. какие решения она должна принимать), чтобы достать бананы в зависимости от разных исходных ситуаций? 1 Анализ предметной области А. Построение структуры действия верхнего уровня Из условия задачи понятно, какой процесс должен моделироваться (достать), кто его субъект (Обезьяна), на какой объект он направлен (Бананы), какие объекты описывают место действия (Комната) и местоположение объекта действия (Потолок), какой объект служит средством выполнения действия (Ящик). В соответствии с этим строим структуру действия верхнего уровня (нулевую) Обезьяна достать Бананы, показанную на рисунке 2. Обратите внимание, что в данном случае под выражением «достать бананы» мы понимаем как саму задачу, алгоритм решения которой подразумевает выполнение нескольких действий, так и действие, выполняющееся в этом алгоритме последним и приводящее к целевой ситуации. Построим структуру действия, рассматривая его как последнее, завершающее действие (см. рис. 2).  Рисунок 2 На данной структуре (см. рис. 2) в формализованной форме отражена ситуация, когда обезьяна может достать бананы (т.е. взять их) – ситуация-предусловие и ситуация, которая сложится после выполнения этого действия – ситуация-постусловие, т.е. ситуация-результат. Ситуация-результат известна нам из постановки задачи – обезьяна будет держать бананы и, как следствие этого, бананы перестанут быть подвешены под потолком. Ситуация-предусловие получается как ответ на вопрос «Когда обезьяна может достать (взять) бананы?». Обезьяна может взять бананы, когда она еще не держит их и находится на ящике, который стоит под бананами. Все факты отражены на структуре оценкой истинности соответствующих отношений: На, Под, Держит, Подвешены под. В результате реализации действия возникает новая ситуация, в которой отношения Держит (Обезьяна, Бананы) и Подвешены под (Бананы, Потолок) принимают соответственно значения истина и ложь. На приведенной структуре показан также объект Комната и выделено отношение В между обезьяной, ящиком, бананами и комнатой. Кроме того, показано, что потолок является частью комнаты. Объект Комната, отношение В и отношение Часть раскрывают контекст моделируемого процесса и незримо присутствуют при реализации всех действий. Поэтому, если помнить об их присутствии, то в описании последующих действий от них можно абстрагироваться. Если мы подразумеваем наличие каких-либо объектов, свойств и отношений «по умолчанию», то берем их в квадратные скобки и на следующих структурах не изображаем. Как неизменяемые, эти отношения помечаются пустыми кружочками. Таким образом, структура целевого действия Достать (Обезьяна, Банан) формирует образ целевой ситуации, как результата выполнения условий активизации этого действии. В. Построение структур действий первого уровня Проанализируем условия реализации действия Обезьяна достать Бананы и зададимся вопросом, что обеспечивает их формирование? Каким образом ящик оказывается под бананами? Ящик оказывается под бананами посредством действия Обезьяна передвинуть Ящик. Каким образом обезьяна оказывается на ящике? Обезьяна оказывается на ящике посредством действия Обезьяна залезть на Ящик. Также мы должны спросить, в результате чего бананов у обезьяны не будет, т.к. в условии сказано, что для того, чтобы обезьяна могла взять бананы, их у нее еще быть не должно (Держит (Обезьяна, Бананы) = 0), и каким образом бананы оказываются подвешенными под потолком? Формальным ответом на эти вопросы являются действия «Обезьяна положить Бананы» и «Экспериментатор подвесить Бананы», однако эти действия нам не нужны. Действие «Обезьяна положить Бананы» нам не нужно, т.к. целью является, чтобы обезьяна взяла бананы, поэтому тот факт, что обезьяна не держит бананы, является исходными данными и не порождает новых действий. Действие «Экспериментатор подвесить Бананы» может быть отброшено на том основании, что мы хотим смоделировать именно поведение обезьяны, а не поведение экспериментатора по обеспечению эксперимента. Таким образом, у действия Обезьяна достать Бананы получается два поддействия: Обезьяна передвинуть Ящик (структура 3) и Обезьяна залезть на Ящик (структура 4). Проанализируем их последовательно. Результатом реализации действия Обезьяна передвинуть Ящик является изменение положения обезьяны и ящика относительно пола и бананов. Координаты обезьяны и ящика, определяемые по клеткам пола, становятся равными координатам бананов (если спроецировать их положение на пол) и, как следствие, отношение Под (Ящик, Бананы) принимает значение истина. Координаты бананов – это неизменяемое свойство (обозначено двойной рамкой). Бананы подвешиваются экспериментатором до начала эксперимента в произвольной точке комнаты и висят там все время, пока обезьяна их не достанет. Что является условиями реализации данного действия? Очевидно, что действие может быть осуществлено, если обезьяна находится не на ящике, но рядом с ним. Заметим, что отношение Рядом (Обезьяна, Ящик) также может быть выражено через координаты обезьяны и ящика. Обезьяна и ящик находятся рядом, если они одновременно находятся на одной клетке, т.е. их координаты равны. Структура действия Обезьяна передвинуть Ящик выглядит следующим образом (см. рис. 3).  Рисунок 3 Рассмотрим действие Обезьяна залезть на Ящик. Результатом реализации данного действия является то, что отношение На (Обезьяна, Ящик) принимает значение истина (см. рис. 4).  Рисунок 4 Что является условиями реализации действия? Обезьяна может залезть на ящик, если она еще не на нем, но находится рядом с ним. Заметим, что данное действие можно описать более узко, т.е. еще более конкретизировать условия его реализации, добавив, что обезьяна должна залезать на ящик только, если ящик под бананами. Но мы этого делать не будем, т.к. описываем действия обезьяны с точки зрения физической возможности их осуществления. В других задачах возможно формирование условий как с точки зрения возможности осуществления действий, так и с точки зрения целесообразности осуществления действий, либо с учетом того и другого. С. Построение структур действий второго уровня Анализ условий действия Обезьяна передвинуть Ящик выводит нас на следующие вопросы. Каким образом обезьяна оказывается рядом с ящиком? Каким образом обезьяна может оказаться не на ящике? Как ящик оказывается не под бананами, т.е. что может повлиять на координаты ящика таким образом, что он будет располагаться не под бананами? Ответ на последний вопрос может быть одним из двух: ящик располагается экспериментатором до начала эксперимента в произвольной точке комнаты (в том числе, и под бананами, но тогда данное действие вообще не понадобится) либо обезьяна сама передвигает ящик, куда ей вздумается. Последний случай не лежит в рамках целенаправленного поведения обезьяны по добыче бананов, поэтому его можно не рассматривать и считать, что ящик изначально располагается экспериментатором. Ответы на первые два вопроса дают нам поддействия действия Обезьяна передвинуть Ящик. Для того чтобы оказаться рядом, Обезьяна должна подойти к Ящику (см. рис. 5). Результатом этого действия является изменение координат обезьяны и, как следствие, установка значения отношения Рядом (Обезьяна, Ящик) в значение истина. Условие действия в том, что обезьяна должна быть не рядом с ящиком, т.е. координаты обезьяны и ящика не должны совпадать. Это условие определяется координатами обезьяны, которые к началу эксперимента могут быть любыми. Структура действия приведена на рисунке 5.  Рисунок 5 Действие Обезьяна подойти к Ящику является поддействием и для действия Обезьяна залезть на Ящик (в этом случае это будет уже рисунок 4). Это связано с тем, что, как уже было сказано, обезьяна может залезть на ящик и просто так, без всякой связи с бананами. Итак, мы проанализировали все условия всех действий и новых действий больше не выявлено, что является признаком завершения процесса анализа предметной области. В результате мы получили пространство решений, показанное на рисунке 6.  Рисунок 6 Концептуальная модель данной задачи будет, таким образом, представлять собой множество следующих имен понятий:
X = {Обезьяна, Ящик, Бананы, Потолок};
С (Обезьяна) = {координаты}, С (Ящик) = {координаты}, С (Бананы) = {координаты} (множество значений свойства «координаты» – ограниченный набор целых чисел);
R = {Держит (Обезьяна, Бананы), Подвешены под (Бананы, Потолок), На (Обезьяна, Ящик), Под (Ящик, Бананы), Рядом (Обезьяна, Ящик)};
G (Обезьяна) = {достать, передвинуть, подойти к, залезть на}. 2 Реализация концептуальной модели предметной области в среде системы «Помощник эксперта» Занесем знания, полученные в результате построения моделей действий, в машину с помощью системы «Помощник эксперта», играющей роль блока приобретения знаний в архитектуре ЭС. В результате объединения структур действий в единое понятийное пространство формируется понятийно-объектная модель ПО (ПОМ ПО) Текстовое описание ПОМ будет выглядеть следующим образом: Понятия-действия достать объект: Бананы субъект: Обезьяна компоненты: Ящик Потолок поддействия: Обезьяна залезть_на Ящик Обезьяна передвинуть Ящик условия активизации: Ящик Под Бананы = истина Бананы Подвешены_под Потолок = истина Обезьяна Держит Бананы = ложь Обезьяна На Ящик = истина результат: Бананы Подвешены_под Потолок = ложь Обезьяна Держит Бананы = истина действие верхнего уровня: отсутствуют залезть_на объект: Ящик субъект: Обезьяна компоненты: отсутствуют поддействия: Обезьяна подойти_к Ящик условия активизации: Обезьяна На Ящик = ложь Обезьяна Рядом Ящик = истина результат: Обезьяна На Ящик = истина действие верхнего уровня: Обезьяна достать Бананы передвинуть объект: Ящик субъект: Обезьяна компоненты: Бананы поддействия: Обезьяна подойти_к Ящик условия активизации: Ящик Под Бананы = ложь Обезьяна На Ящик = ложь Обезьяна Рядом Ящик = истина результат: Ящик координаты = Бананы координаты Обезьяна координаты = Бананы координаты действие верхнего уровня: Обезьяна достать Бананы подойти_к объект: Ящик субъект: Обезьяна компоненты: отсутствуют поддействия: отсутствуют условия активизации: Обезьяна Рядом Ящик = ложь результат: Обезьяна координаты = Ящик координаты действие верхнего уровня: Обезьяна залезть_на Ящик Обезьяна передвинуть Ящик Понятия-объекты Обезьяна свойства: координаты тип: Integer начальное значение: не задано отношения: Держит Бананы начальное значение: не задано На Ящик начальное значение: не задано Рядом Ящик начальное значение: не задано Потолок свойства: отсутствуют отношения: отсутствуют Ящик свойства: координаты тип: Integer начальное значение: не задано отношения: Под Бананы начальное значение: не задано Бананы свойства: координаты тип: Integer начальное значение: не задано отношения: Подвешены_под Потолок начальное значение: истина Понятия-свойства координаты объекты, имеющие это свойство: Обезьяна Ящик Бананы Понятия-отношения Держит объекты, имеющие это отношение: Обезьяна На объекты, имеющие это отношение: Обезьяна Под объекты, имеющие это отношение: Ящик отношение истинно, если: Ящик координаты = Бананы координаты Подвешены_под объекты, имеющие это отношение: Бананы Рядом объекты, имеющие это отношение: Обезьяна отношение истинно, если: Обезьяна координаты = Ящик координаты 3 Продукционная база знаний прикладной экспертной системы С помощью инструментальной системы «Решатель проблем», ПОМ ПО автоматически конвертируется в продукционную базу знаний. Текстовое описание базы знаний, приводится ниже. A) Правила, эквивалентные действиям над объектами предметной области: A.1) ИМЯ ПРАВИЛА: «Обезьяна_1_достать_Бананы_1_1» СОДЕРЖАНИЕ ПРАВИЛА: ЕСЛИ (Под (Ящик_1, Бананы_1) = истина) И (Подвешены_под (Бананы_1, Потолок_1) = истина) И (Держит (Обезьяна_1, Бананы_1) = ложь) И (На (Обезьяна_1, Ящик_1) = истина) ТО ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: Подвешены_под (Бананы_1, Потолок_1):= ложь Держит (Обезьяна_1, Бананы_1):= истина ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРАВИЛЕ: Приоритет: 0 Локальные переменные: Отсутствуют A.2) ИМЯ ПРАВИЛА: «Обезьяна_1_залезть_на_Ящик_1_1» СОДЕРЖАНИЕ ПРАВИЛА: ЕСЛИ (На (Обезьяна_1, Ящик_1) = ложь) И (Рядом (Обезьяна_1, Ящик_1) = истина) ТО ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: На (Обезьяна_1, Ящик_1):= истина ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРАВИЛЕ: Приоритет: 0 Локальные переменные: Отсутствуют A.3) ИМЯ ПРАВИЛА: «Обезьяна_1_передвинуть_Ящик_1_1» СОДЕРЖАНИЕ ПРАВИЛА: ЕСЛИ (Под (Ящик_1, Бананы_1) = ложь) И (На (Обезьяна_1, Ящик_1) = ложь) И (Рядом (Обезьяна_1, Ящик_1) = истина) ТО ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: Ящик_1.координаты:= Бананы_1.координаты Обезьяна_1.координаты:= Бананы_1.координаты ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРАВИЛЕ: Приоритет: 0 Локальные переменные: Отсутствуют A.4) ИМЯ ПРАВИЛА: «Обезьяна_1_подойти_к_Ящик_1_1» СОДЕРЖАНИЕ ПРАВИЛА: ЕСЛИ (Рядом (Обезьяна_1, Ящик_1) = ложь) ТО ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: Обезьяна_1.координаты:= Ящик_1.координаты ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРАВИЛЕ: Приоритет: 0 Локальные переменные: Отсутствуют B) Вспомогательные правила: B.1) ИМЯ ПРАВИЛА: «Определить_Отношение_Под (Ящик_1, Бананы_1)» СОДЕРЖАНИЕ ПРАВИЛА: ЕСЛИ (Ящик_1.координаты = Бананы_1.координаты) ТО ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: Под (Ящик_1, Бананы_1):= Истина ИНАЧЕ ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: Под (Ящик_1, Бананы_1):= Ложь ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРАВИЛЕ: Приоритет: 0 Локальные переменные: Отсутствуют B.2) ИМЯ ПРАВИЛА: «Определить_Отношение_Рядом (Обезьяна_1, Ящик_1)» СОДЕРЖАНИЕ ПРАВИЛА: ЕСЛИ (Обезьяна_1.координаты = Ящик_1.координаты) ТО ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: Рядом (Обезьяна_1, Ящик_1):= Истина ИНАЧЕ ВЫПОЛНИТЬ СЛЕДУЮЩИЕ ОПЕРАЦИИ: Рядом (Обезьяна_1, Ящик_1):= Ложь ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ПРАВИЛЕ: Приоритет: 0 Локальные переменные: Отсутствуют Цифровые индексы, приписываемые объектам и правилам, получаются в результате преобразования ПОМ в продукционную базу «Решателя проблем» (РП). Индексы при объектах обозначают номер экземпляра объекта, если при описании соответствующего понятия в ПОМ мы задали для него объем, больший единицы (т.е. имеем в задаче несколько объектов с одинаковым именем), а индексы в конце имен правил обозначают номер правила для правил с одинаковым именем. Полученная в результате преобразования база правил, при необходимости может дорабатываться средствами РП. 4 Логический вывод решений на продукционной базе знаний |
Похожие:
 |
Факультет информационных технологий, математики и физики Телефон: (4217) 59-14-48 (приёмная комиссия), 59-14-92 (центр профориентации и трудоустройства) |
|
Выпускная работа по «Основам информационных технологий» Перспективы использования информационных технологий при исследовании проблем гражданского права 14 |
 |
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Факультет Бизнес-Информатики Кафедра инноваций и бизнеса в сфере информационных технологий |
|
Правительство Российской Федерации Федеральное государственное автономное... Факультет бизнес-информатики Кафедра инноваций и бизнеса в сфере информационных технологий |
|
План Вступление Охрана труда в кабинете информационных технологий... Охрана труда в кабинете информационных технологий – довольно важная часть учебного процесса. Нарушение действующих норм охраны труда... |
|
Утверждаю Утверждаю Директор Департамента цифрового развития и информационных... Директор Департамента цифрового развития и информационных технологий Министерства здравоохранения Российской Федерации |
|
Применение информационных технологий в ювенальной юстиции Выпускная... Специальность: 12. 00. 09 – уголовный процесс, криминалистика; оперативно-розыскная деятельность |
|
Ооо "Ромашка" Отдел информационных технологий Протокол валидации компьютеризированной системы Обеспечивает эксплуатацию информационной системы подразделение информационных технологий |
|
Национальный исследовательский университет "Высшая школа экономики"... Разработка предметно-ориентированного языка описания структуры и содержания электронных документов |
|
1. теоретические основы применения новых информационных технологий в управлении 5 Основные тенденции и проблемы в области разработки и применения информационных технологий 7 |
|
«Изучение стандарта „Методы и средства обеспечения безопасности.... Санкт-петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики |
|
Автоматизированные системы обработки информации», «Электронные вычислительные... «Искусственный интеллект», «Программное обеспечение информационных технологий» |
|
Новых информационных технологий «ланит» утверждаю генеральный директор Аварийные ситуации и рекомендации по обеспечению надежности функционирования системы 63 |
|
Факультет бизнес-информатики Кафедра информационных технологий в... Постановка задачи, выбор методов реализации и описание технического задания. 14 |
|
Новых информационных технологий «ланит» утверждаю генеральный директор Настройка взаимодействия Портала с Единой системой идентификации и аутентификации (есиа) 50 |
|
Пояснительная записка к профессиональному стандарту «Менеджер продуктов... ... |