Зв'язок нейронних мереж з штучним інтелектом (стр. 3 из 7)
Мал.1. Деякі із станів пошуку, що генеруються при спробах вирішити головоломку з восьми плиток. Цільовий стан знаходиться в нижньому ряду зліва. Для початкового стану переміщення порожнього квадрата вгору еквівалентно переміщенню "двійки" вниз, але опис головоломки в термінах руху порожнього квадрата виявляється зручнішим
Алгоритми пошуку усліпу легко реалізуються на комп'ютері. Труднощі зазвичай полягають в з'ясуванні того, від чого залежать стани і як краще ці стани представити. Для головоломки з восьми плиток представлення станів виявляється простим, але для реальних завдань знайти відповідне уявлення буває досить непросто.
Якщо ви самі вирішуєте головоломку з восьми плиток, то, ймовірно, знайдете рішення швидше, ніж це зробив би ваш друг із зав'язаними очима. Ви робитимете для себе виводи про те, чи наближає кожне конкретне переміщення вас до кінцевої цілі. Цей інформований варіант гри називається евристичним пошуком. Пошук відповідного маршруту за розкладом з використанням знання географії є евристичним: для напряму пошуку використовуються відповідні знання. Розробка алгоритмів для здійснення евристичного пошуку є не складнішим ніж програмування пошуку усліпу. Найскладнішим моментом тут є визначення евристик, тобто правил пошуку.
Пошук є основою штучного інтелекту. Як зразок пошуку може бути представлена діагностика стану здоров'я пацієнта за допомогою застосування правил, і деякі аспекти проблеми розуміння мови.
2.2 Продукційні системи
Продукційна система несе в собі фундаментальні ідеї, на яких "виросли" експертні системи і мови типу Рrоlog. "Серцем" продукційної системи є процедура управління, що залишається незмінною у всіх застосуваннях. Обчислення, які виконує продукційна система, управляються набором продукційних правил і конкретними даними. Продукційні правила утворюють безліч пар "умова-дія", що визначають умови, які повинні бути виконані для того, щоб правило виявилося дозволеним до застосування, і дію, яка повинна бути виконана, якщо це правило застосувати. Робоча пам'ять зберігаєпоточний стан, і саме від поточного стану залежить, чи виконуватиметься умова конкретного правила. Продукційний цикл виключно простий: за станом робочої пам'яті слід спочатку перевірити, які правила можуть бути задоволені, зробити дозволеними до застосування всі задоволені правила, з більшості дозволених до застосування правив вибрати правило, яке слід застосувати, і відновити стан робочої пам'яті відповідно до дії застосованого правила.
Більшість дозволених до застосування правил називається безліччю суперечностей, а стратегія вибору з цієї множини правила, яке слід застосувати, називається стратегією вирішення протиріч.
Весь процес вибору правила для застосування повторюється до тих пір, поки не буде задоволено деяку умову зупинки. Простий приклад такого процесу показаний на мал.2. В даному прикладі, стратегія вирішення протиріч є стратегією новизни, що означає простий вибір правила, умова якого раніше ще не була задоволена, а у разі декількох таких правил - довільний вибір будь-якого з них. Визначення стратегії вирішення протиріч виявляється завданням розробника. Існує декілька стандартних стратегій, наприклад вже згадувана стратегія новизни або стратегія конкретності (коли перевагу має правило, що має більше число умов), але читач повинен зрозуміти, що деталі конструкції будь-якої системи створюються на розсуд її розробника: продукційна система являється загальною обчислювальною процедурою, яку можна налаштовувати так, як цього вимагає конкретне завдання. Приклад послідовності дій продукційної системи, показаний в таблиці.
Продукційна множина:
| Цикл | Робоча пам'ять | Множина суперечностей | Вибране правило |
| 0 | Т, W,Р | 3,4 | 3 |
| 1 | Т, W, Р, Q | 3,4 | 4 |
| 2 | Т,W, Р, Q, S | 2, 3,4 | 2 |
| 3 | Т,W, Р, Q, S, R | 1,2,3,4 | 1 |
| 4 | Т,W, Р,Q, S, R мета | 1,2,3,4 | Зупинка |
3. Представлення за допомогою символів
Щоб будувати інтелектуальні системи, мова представлень повинна відповідати наступним вимогам.
Бути досить виразною, щоб дозволяти представлення всіх реальних станів.
Бути стислою настільки, щоб обчислення піддавались управлінню.
Мати форму, відповідну для міркувань, щоб модель реальності могла міняти свій стан.
Мал.2. Цикл продукційної системи
Логіка використовується математиками для того, щоб доводити правильність, або неправильність тверджень. Всі головні умови представлень, включаючи Rules, Semanticnets і Frames, можуть бути переведені у форму логіки, відому як числення предикатів першого порядку. Коротке обговорення числення предикатів першого порядку дається відразу після розгляду більш простої форми логіки, названої пропозиційним численням або численням висловів.
3.1 Числення висловів
Висловом є пропозиція, якій може бути привласнене значення ІСТИНА або ХИБНІСТЬ. Наприклад, "Сьогодні йде дощ" або "Мідь є метал" є або правильними, або помилковими твердженнями. В рамках числення висловів можна представляти пропозиції в символьному вигляді, створювати складні пропозиції з інших пропозицій, використовуючи зв'язки, і виводити висновки, щоб знайти значення пропозиції. Синтаксис числення висловів описує те, як створюються пропозиції (включаючи складні вирази), граматика визначає правила, по яких з'ясовується синтаксична коректність пропозиції. Семантика числення висловів визначає те, як визначити співвідношення між пропозицією і значеннями ІСТИНА або ХИБНІСТЬ.
Елементарною пропозицією є простий вислів типу "Сьогодні йде дощ", і такі пропозиції часто представляються прописними буквами, наприклад Р або Q. Складна пропозиція створюється за допомогою зв'язку, що сполучає два або декілька елементарних пропозицій. Круглі дужки використовуються для того, щоб вказати пріоритет операцій при комбінуванні елементарних пропозицій за допомогою зв'язків. У табл.1 дано пояснення зв'язку, а в табл.2 приведені правила граматики для логіки висловів. Граматика може використовуватися для аналізу речення і перевірки того, що воно синтаксично правильне. Наприклад, неформальний опис перевірки синтаксичної правильності виразу ( (P/\Q) \/R) =>S пропонується в табл.3.
Таблиця 1. Логічні зв'язки
| Зв'язка | Приклад |
| /\ (І) Звана кон'юнкцією | Сьогодні йде дощ І я промокР/\Q, де Р позначає кон'юнкт "Сьогодні йде дощ”;а Q - кон'юнкт "Я промок" |
| \/ (АБО), Звана диз'юнкцією | Салі пішла в магазин АБО Том пішов в магазин Р\/Q, де Р позначає диз'юнкт "Салі пішла в магазин",а Q - диз'юнкт "Том пішов в магазин" |
| ¬ (НЕ) Звана запереченням | Слон НЕ розовий.¬Р, де Р позначає "Слон розовий" |
| => (ВАБИТЬ) Звана імплікацією або твердженням "якщо..., то... " | ЯКЩО я на вулиці І йде дощ, ТО я промокну (P/\Q) =>R, де Р позначає "Я на вулиці",Q позначає "Йде дощ", а R - "Я промокну" |
| <=> (ЕКВІВАЛЕНТ) Еквівалентністю або подвійною імплікацією | Вирази по обидві сторони цього зв'язку повинні бути логічно еквівалентними |
Таблиця 2. Правила граматики для логіки висловів
| Привило граматики | Пояснення |
| Пропозиція→Елементарна- пропозиція | Складна - пропозиція | Пропозиція є або елементарною або складною |
| Елементарна - пропозиція →Р|Q|R|... | Елементарнапропозиція позначається прописною буквою, як правило з останньої третини алфавіту |
| Елементарна - пропозиція Істина | Брехня | Елементарна пропозиція може представлятися також значеннями ІСТИНА або БРЕХНЯ |
| Складна - пропозиція Пропозиція Зв'язок Пропозиція¬Пропозиція | (Пропозиція) | Складна пропозиція будується з двох інших пропозицій і зв'язку. Заперечення пропозиції теж є пропозицією, і поміщення пропозиції в дужки теж в результаті дає пропозицію |
| Зв'язок →/\ | \/ | ¬ | => | <=> | Зв'язком є будь-який з логічних символів, представлених в табл.1 |
Таблиця 3. Приклад синтаксичного аналізу
| Кроки | Пояснення |
| ( (Р/\Q) /\R) =>S | Відповідно до першого правила пропозиція є або елементарною, або складною. Очевидно, що цей вираз не є елементарною пропозицією, тому ми повинні перевірити, чи воно є складною пропозицією |
| ( (Р/\Q) /\R) =>S | Правою стороною виразу єS, а S є елементарною пропозицією відповідно до другого правила |
| ( (Р/\Q) /\R) | Ми повинні показати, що (P/\Q) /\Rє складною пропозицією |
| (Р/\Q) /\R | Порівнюючи з правилом "Пропозиція Зв'язок Пропозиція" робимо вивід, що R є пропозицією, оскільки воно є елементарним |
| (Р/\Q) | Ми повинні показати, що Р/\Q є складною пропозицією |
| Р/\Q | Знову порівнюючи з правилом "Пропозиція Зв'язок Пропозиція" робимо вивід, що і Р, і Q єпропозиціями |
Семантика числення висловів визначається за допомогою таблиці істинності. Всі зв'язки, за винятком заперечення, є бінарними відносинами, тому у визначеннях потрібно використовувати два символи. Пропозиція може приймати значення ІСТИНА або ХИБНІСТЬ, тому для бінарних зв'язків є чотири можливі комбінації, як показано в табл.4.