Автоматизация производственных систем (стр. 13 из 26)
Таким образом, архитектура агента Agопределяется парой
Ag=< shm P, M>(2)
Метод агента может быть реализован с помощью традиционных технологий процедурного типа с использованием алгоритмических языков. В таком случае агент не может быть отнесен к числу интеллектуальных.
Наиболее прогрессивной технологией реализации метода является использование баз знаний продукционного типа. В этом случае метод представляет собой систему, состоящую из множества продукционных правил R, связанных в семантическую сеть N, которая определяет структуру метода.
M=<R, N>(3)
Определение выходных атрибутов агента при его функционировании осуществляется посредством логического вывода на этой сети.
Метод агента, функционирующего в решающей сети, состоит из трех подфункций [5]: восприятия, решения и трансформирования (рис.12). Подфункция восприятия
Per: E®Ai
обеспечивает отбор информации из среды и присвоение значений входным атрибутам. Подфункция решения
Dec: Ai®Ao
определяет значения выходных переменных по значениям входных. Подфункция трансформирования
Tran: Ao®E'
изменяет состояние среды (рис.6.14).
Рис. 13. Принципиальная схема мультиагентной системы
Из рассмотренных выше агентов строятся коллективные формирования ¾ мультиагентные системы. МАС как и любая система может быть представлена следующей шестеркой:
МАС = {Ind, Prp, Atr, Inp, Out, Str}
Здесь Ind¾ наименование системы; Prp¾ цели системы; Atr¾ общесистемные характеристики; Inp¾ вход системы; Out¾ выход системы; Str¾ структура системы. Str = {E, R}, где E¾ компонент системы, а R¾ связи компонентов.
Онтология инженерных знаний
В последнее время в области работ по искусственному интеллекту (ИИ), включая интеллектуализацию информационного поиска и создание мультиагентных систем, возрастающее внимание привлекают исследования онтологий и онтологических систем. Термин онтология происходит от древнегреческих слов онтос – сущее и логос – учение.
Первоначально термин онтология был введен в философскую литературу для обозначения учения о бытии, о сущем в отличие от гносеологии – учении о познании. Предметом онтологии являлось изучение абстрактных философских понятий, таких как бытие, субстанция, причина, действие, явление и т.п. В философском плане онтология представляет систему категорий, являющихся следствием определенного взгляда на мир [1].
С точки зрения проблем, связанных с ИИ, онтология – это эксплицитная (явная) спецификация концептуализации знаний [1]. Формально онтология состоит из иерархии понятий, их определений и атрибутов, а также связанных с ними аксиом и правил вывода.
Под формальной моделью онтологии O понимают упорядоченную тройку вида
O= <C, R, F>,
где C – конечное множество концептов (понятий) предметной области, которую представляет онтология O; R – конечное множество отношений между концептами (понятиями) заданной предметной области (ПрО); F – конечное множество функций интерпретации (аксиоматизация), заданных на концептах и/или отношениях онтологииO[1].
Естественными ограничениями, накладываемыми на множество C, являются конечность и непустота. Что касается множеств R и F, то они могут быть пустыми, что соответствует частным видам онтологии, классификация которых приведена в табл.1.
Онтология первого класса при R=Æ и F=Æ (табл.1) трансформируется в простой словарь. Онтологии - словари полезны для спецификации, пополнения и поддержки словарей ПрО. Такие словари не вводят явно смысла терминов. В области технических знаний, в которых смыслы понятий хорошо согласованы и во многом стандартизованы, такие онтологии применяются на практике. Другими примерами таких онтологий являются индексы машин поиска информации в сети Интернет [1].
Таблица 1 Классификация моделей онтологии инженерных знаний
| Класс | Компоненты модели | Формальное определение модели | Пояснение | |
| R | F | |||
| 1 | R=Æ | F=Æ | O=<C,{},{}> | Словарь понятий |
| 2 | R=Æ | F¹Æ | O=<C1È C2,{}, F > | Пассивный словарь |
| 3 | R={is a} | F=Æ | O=<C,{is a},{}> | Таксономия понятий |
| 4 | R={part of} | F=Æ | O=<C,{part of},{}> | Мерономия понятий |
| 5 | R={is a, part of} | F=Æ | O=<C,{is a, part of},{}> | Метасистема понятий |
В более общих случаях необходимо явно определять смысл терминов словаря с помощью соответствующей аксиоматизации F, целью применения которой является исключение нежелательных моделей и единство интерпретации для всех пользователей.
Онтология второго класса соответствует непустому множеству функций интерпретации, т.е. наличию аксиоматизации. В этом случае каждому понятию из C может быть поставлена в соответствие функция интерпретации f из F. Формально такие функции вводятся следующим образом[1].
Пусть C =C1ÈC2, где C1 – множество интерпретируемых понятий, а C2 – множество интерпретирующих терминов. Тогда
$ (yÎC1; x1, x2,¼, xkÎC2)
такие, что
y = f(x1, x2,¼, xk),
где fÎF.
Введение в рассмотрение функции k аргументов призвано обеспечить более полную интерпретацию, Вид отображения fÎF определяет выразительную мощность и практическую полезность этого вида онтологии
Если считать, что функция интерпретации f задается оператором присваивания (C1:=C2), то онтология трансформируется в пассивный словарь Vp[1].
O= Vp = <C1ÈC2,{}, {:=}>.
Такой словарь пассивен, так как формируется с помощью декларативной функции присваивания, не содержащей каких-либо процедур преобразований. Примеры функций интерпретации приведены в табл.2.
Таблица 2 Примеры функций интерпретации
| F | yÎ C1 | x1, x2,¼, xkÎ C1 |
| f1 | Изделие | Предмет или набор предметов, подлежащих изготовлению на предприятии |
| f2 | Комплекс | Два или более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных эксплуатационных функций |
| f3 | Комплект | Два или более специфицированных изделия, не соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями и представляющих собой набор изделий, имеющих общее эксплуатационное назначение вспомогательного характера |
| f4 | Сборочная единица | Изделие, составные части которого подлежат соединению между собой на предприятии-изготовителе сборочными операциями |
| f5 | Деталь | Изделие, изготовленное из однородного по наименованию и марке материала без применения сборочных операций |
В инженерном деле функции интерпретации во многом стандартизованы или унифицированы. Их описания содержатся в обширных терминологических справочниках, издаваемых издательством стандартов [2].
Онтологии класса словарей (R=Æ) полезны, но малопродуктивны для автоматизации инженерного проектирования. Для создания интеллектуальных САПР необходимы семантические сети, в которых понятия связываются друг с другом различными отношениями.
К числу основных отношений такого типа относится родовидовое отношение ЕСТЬ-НЕКОТОРЫЙ или в английской нотации “isa”. На базе родовидовых отношений строятся обобщения понятий и разного рода классификаторы. Иерархическая система понятий, связанных между собой отношением isa (быть элементом класса) называется таксономической структурой. Этой структуре соответствует специальный подкласс онтологий,- простая таксономия (табл.1):
O=To= <C, {isa},{}>.
Отношение isa имеет фиксированную заранее семантику и позволяет организовать структуру понятий онтологии в виде дерева. Понятия, приведенные в табл.2, связаны родовидовыми отношениями. Родовым является понятие «изделие». Разновидности его составляют понятия «комплекс», «комплект», «сборочная единица» и «деталь».
Вторым важнейшим классом отношений между понятиями является отношение типа целое-часть, с помощью которого осуществляется абстракция агрегации понятий. В русской нотации это отношение обозначается СОСТОИТ-ИЗ, а в английской “partof”. С помощью этого отношения сложное понятие раскрывается посредством его декомпозиции на составляющие компоненты.
Иерархическая система понятий, связанных между собой отношением “partof” («быть частью») называется мерономической структурой [3]. Этой структуре соответствует подкласс онтологий – простая мерономия (табл.1)
O= Mo =<C, {part of}, {}>
Понятия из табл.2 могут быть связаны между собой не только родовидовыми отношениями, но и отношениями включения partof. При этом отношение целое-часть образует следующую иерархию: комплекс (комплект), сборочная единица, деталь.
На рис.1 приведена семантическая сеть понятий, связанных обоими типами отношений. При этом использована графическая нотация, принятая в стандарте IDEF1X. На этом рисунке обозначено наличие родовидовых декомпозиций понятий. Декомпозиции понятий «сборочная единица» и «деталь» по отношению isa, не раскрытые на рисунке, зафиксированы в классификаторах ЕСКД.