УДК 004.89(075.8)
ББК 32.813я73
Б79
доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой
«Информационные технологии в управлении»
Российской Академии Государственной службы
при Президенте РФ;
РЕЦЕНЗЕНТЫ:
Данчул А.Н.,
доктор технических наук, доктор экономических наук,
профессор кафедры «Экономика и информационные системы»
Московского государственного университета
приборостроения и информатики
Комаров М.А.,
Б79
Болотова Л.С.
Системы искусственного интеллекта: модели и технологии,
основанные на знаниях: учебник. – М.: Финансы
и статистика, 2023. – 664 с.: ил.
ISBN 978-5-00184-097-8
В учебнике представлено систематизированное изложение основ
теории представления знаний в системах искусственного интеллекта
(СИИ). Даётся описание наиболее значимых в настоящее время моделей
и технологических аспектов проектирования систем, основанных
на знаниях (СОЗ). Особое внимание уделено проблемам инженерии
знаний в СОЗ, а в качестве основного подхода к их решению
рассматривается авторский метод ситуационного анализа и проектирования
модели предметной области (БАЗЫ ЗНАНИЙ).
Для студентов и аспирантов специальностей, связанных с изучением
СИИ, интеллектуальных информационных систем, научных
работников, а также для всех интересующихся вопросами построения
и применения СИИ.
УДК 004.89(075.8)
ББК 32.813я73
ISBN 978-5-00184-097-8
© Болотова Л.С., 2012, 2023
© ООО «Издательство «Финансы
и статистика», 2023
Стр.3
СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Cписок принятых сокращений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Глава 1
Основные понятия ИИ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.1. Клас си фи ка ция за дач, ре ша е мых че ло ве ком . . . . . . . . . . . . . . . . 35
1.2. Ос нов ные по ня тия и оп ре де ле ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
1.3. Зна ние как си с те ма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
1.4. Свой ства зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
1.5. Зна ние как зна ко вая си с те ма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
1.5.1. Ес те с т вен ный язык как сред ство опи са ния зна ний . . . . 43
1.5.2. Знак и его свой ства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
1.5.3. Зна ко вые си ту а ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
1.5.4. Зна ко вые си с те мы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
1.5.5. Ви ды зна ков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
1.6. Мо дель пред мет ной об ла с ти как зна ко вая си с те ма . . . . . . . . . . 50
1.7. Про це ду ра ре ше ния за да чи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
1.8. При ме ры ре ше ния за дач . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
При мер 1. Об обе зь я не и ба на нах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
При мер 2. О на пол не нии ве д ра во дой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Во про сы для са мо п ро вер ки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Глава 2
Методы поиска решений в пространстве состояний . . . . . . . . . . . . 60
2.1. Про стран ство со сто я ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
2.2. Ме тод пол но го пе ре бо ра в ши ри ну . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
2.3. Ме тод пол но го пе ре бо ра в глу би ну . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
2.4. Эв ри с ти че с кие ме то ды по ис ка в про стран стве со сто я ний . . . . 65
Во про сы для са мо п ро вер ки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Стр.4
4
Содержание
Глава 3
Решение задач методом разбиения на подзадачи . . . . . . . . . . . . . . 69
3.1. Пред став ле ние за да чи в ви де И/ИЛИ гра фа . . . . . . . . . . . . . . . . 70
3.2. Ме ха низм све де ния за да чи к под за да чам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
3.3. При мер ре ше ния за да чи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
3.4. До сто ин ства и не до стат ки ме то дов по ис ка
в про стран стве со сто я ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
Глава 4
Модели представления знаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
4.1. Клас си фи ка ция мо де лей пред став ле ния зна ний . . . . . . . . . . . . . 83
4.2. Фор маль ные мо де ли пред став ле ния зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . 83
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85
Глава 5
Модель представления знаний в исчислении высказываний . . . . 86
5.1. По ня тие «вы ска зы ва ние» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
5.2. Ал фа вит ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5.3. Син так сис ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
5.4. Ак си о мы ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.4.1. Се ман ти ка ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
5.4.2. За ко ны пре об ра зо ва ния фор мул ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
5.4.3. Ба зо вые ак си о мы ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92
5.5. Пра ви ла вы во да . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
5.6. Ло ги че с кий вы вод в ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.6.1. Нор маль ные фор мы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95
5.6.2. Ло ги че с кий вы вод в ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98
5.7. Свой ства ИВ как ак си о ма ти че с кой си с те мы . . . . . . . . . . . . . . . 100
5.8. Ал го рит ми че с кая проб ле ма раз ре ше ния в ИВ . . . . . . . . . . . . . 102
5.9. Те о ре ма де дук ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
5.10. Прин цип де дук ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105
5.11. Прин цип ре зо лю ций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
5.12. Свой ства ме то да ре зо лю ций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109
5.13. При мер по стро е ния мо де ли пред мет ной
об ла с ти в ИВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112
Уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
Стр.5
Содержание
5
Глава 6
Исчисление предикатов как метод представления знаний . . . . . 117
6.1. По ня тие пре ди ка та . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
6.2. Ал фа вит ИП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
6.3. Син так сис ИП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
6.4. Базовые аксиомы ИП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
6.5. Правила вывода в ИП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.6. Примеры предикатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122
6.7. Преобразование формул в ИП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124
6.8. Стан дар ти за ция пе ре мен ных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126
6.9. Ис клю че ние кван то ра су ще с т во ва ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127
6.10. Пред ва рен ная фор ма . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
6.11. Ис клю че ние кван то ров об щно с ти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.12. При ве де ние ма т ри цы к КНФ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129
6.13. Под ста нов ки и уни фи ка ция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131
6.14. Ло ги че с кий вы вод в ИП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133
6.15. Примеры применения метода резолюций в ИП . . . . . . . . . . . 135
6.16. Стра те гии ре зо лю ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
6.17. Де ре во оп ро вер же ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
6.18. При мер по стро е ния мо де ли пред мет ной
об ла с ти в ИП . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
Уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146
Глава 7
Продукционная модель представления знаний . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.1. Фор ма пред став ле ния зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147
7.2. Про дук ци он ная мо дель зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
7.3. Ме ха низм вы во да в про дук ци он ной си с те ме зна ний . . . . . . . 151
7.4. Стра те гии уп рав ле ния вы во дом ре ше ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
7.5. Вза имо дей ствие пра вил в про цес се рас суж де ний . . . . . . . . . . . 156
7.6. Эв ри с ти че с кие прин ци пы уп рав ле ния пра ви ла ми . . . . . . . . . 162
7.7. До сто ин ства и не до стат ки про дук ци он ной мо де ли . . . . . . . . . 163
7.8. При мер ра бо ты ме ха низ ма про дук ци он ной мо де ли . . . . . . . . 165
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171
Глава 8
Представление знаний в виде семантической сети . . . . . . . . . . . . 174
8.1. Об щие по ня тия и оп ре де ле ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174
Стр.6
6
Содержание
8.2. Роль от но ше ний в СС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177
8.3. Свой ства от но ше ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179
8.4. Пре ди кат ные се ман ти че с кие се ти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
8.5. Ат ри бу тив ные се ман ти че с кие се ти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
8.6. Вы вод на се ман ти че с ких се тях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
8.7. Ис то ри че с кие при ме ры СС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191
8.8. Ме то ди ка по стро е ния пре ди кат ной СС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198
8.9. До сто ин ства и не до стат ки се ман ти че с ких се тей . . . . . . . . . . . . 200
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201
Глава 9
Пред став ле ние зна ний в ви де фрей мов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202
9.1. Фрейм, его струк ту ра и свой ства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203
9.2. Вы вод на фрей мах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206
9.3. Ме то ди ка по стро е ния мо де ли пред мет ной об ла с ти
в ви де се ти фрей мов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209
9.4. До сто ин ства и не до стат ки фрей мо во го пред став ле ния . . . . . 211
9.5. Ги б рид ные мо де ли пред став ле ния зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . . 211
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
Глава 10
Представление нечетких знаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.1. Об щие по ня тия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214
10.2. Не чет кие мно же с т ва . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
10.3. Опе ра ции над не чет ки ми мно же с т ва ми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
10.4. От но ше ния и опе ра ции над ни ми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
10.5. Не чет кие от но ше ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
10.6. Лин г ви с ти че с кая пе ре мен ная . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233
10.7. Не чет кий вы вод . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235
10.8. Не чет кая им пли ка ция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . 238
Глава 11
Псевдофизическая логика времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
11.1. Свой ства вре ме ни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 240
11.2. Мо дель вре ме ни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
11.2.1. Точечные события . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
11.2.2. Интервальные события . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
11.2.3. Логика вывода . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
Стр.7
Содержание
7
11.3. При мер ре а ли за ции ПЛВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
11.3.1. Мо дель вре мен ных от но ше ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
11.3.2. Ар хи тек ту ра си с те мы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251
11.3.3. Струк ту ра не чет кой ней рон ной се ти . . . . . . . . . . . . . . . 251
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
Глава 12
Неточные рассуждения на основе фактора уверенности . . . . . . 255
12.1. Стэнд форд ская мо дель фак то ра уве рен но с ти . . . . . . . . . . . . . 255
12.2. Байесовская модель субъективной вероятности . . . . . . . . . . . 259
12.3. Байесовская сеть представления и вывода
вероятностных знаний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261
Вопросы для самопроверки и упражнения . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
Глава 13
Экс перт ные си с те мы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
13.1. Ар хи тек ту ра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 267
13.2. Эво лю ция ЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269
13.3. Ста дии раз ра бот ки ЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272
13.4. Фа зы раз ра бот ки ЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
Во про сы для са мо п ро вер ки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
Глава 14
Нечёткие экспертные системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
14.1. Ар хи тек ту ра не чет ких си с тем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
14.2. Пример работы нечеткой ЭС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 288
14.3. Па ке ты не чет кой ло ги ки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294
Во про сы для са мо п ро вер ки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Глава 15
Ин же не рия зна ний в интеллектуальных системах . . . . . . . . . . . . 304
15.1. Ме то ды ин же не рии зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304
15.1.1. Те о ре ти че с кие ас пек ты по лу че ния зна ний . . . . . . . . . 305
15.1.2. Ме то ды из вле че ния яв ных зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . . 307
15.1.3. Ме то ды вы яв ле ния скры тых зна ний . . . . . . . . . . . . . . . 313
15.2. Проб ле мы струк ту ри ро ва ния зна ний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315
15.3. Проб ле ма сбор ки зна ний в еди ную мо дель
пред мет ной об ла с ти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 317
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . 318
Стр.8
8
Содержание
Глава 16
Ме то до ло ги че с кие и те о ре ти че с кие ос но вы си ту а ци он но го
ана ли за и про ек ти ро ва ния мо де ли пред мет ной об ла с ти . . . . . . . 319
16.1. Ба зо вые идеи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
16.2. Си ту а ци он ная аб страк ция и ее свой ства . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319
16.3. Се мио ти че с кий под ход к опи са нию объ ек тов
уп рав ле ния и мо де ли ро ва ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321
16.4. Ме тод си ту а ци он но го уп рав ле ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323
16.5. Ме то до ло гия кон цеп ту аль но го ана ли за
и про ек ти ро ва ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324
Во про сы для са мо п ро вер ки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
Глава 17
Ме тод си ту а ци он но го ана ли за и про ек ти ро ва ния
мо де ли пред мет ной об ла с ти . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
17.1. Концептуальная структура единичного решения . . . . . . . . . . 329
17.2. Концептуальная модель предметной области . . . . . . . . . . . . . 334
17.2.1. Операции над КСЕР . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
17.2.2. Взаимодействие концептуальных структур
единичных решений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
17.3. Концептуальная модель предметной области . . . . . . . . . . . . . 348
17.4. Особенности элементов знания КМПрО . . . . . . . . . . . . . . . . . 352
17.5. Схе ма тех но ло гии про ек ти ро ва ния КМПрО . . . . . . . . . . . . . . 354
17.6. Си с те ма при об ре те ния зна ний «По мощ ник Экс пер та» . . . . 356
17.7. Ин стру мен таль ная си с те ма
«Ма лый Ре ша тель Проб лем» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 364
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . 366
Глава 18
Он то ло гии и он то ло ги че с кие си с те мы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
18.1. По ня тие он то ло гии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368
18.2. Фор маль ная мо дель он то ло гии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371
18.3. Формальная модель онтологической системы . . . . . . . . . . . . 373
18.4. Тех но ло гия про ек ти ро ва ния он то ло гий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 375
18.5. Ви ды он то ло гий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 376
18.6. Опе ра ции над он то ло ги я ми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378
18.6.1. Опе ра ции по ре дак ти ро ва нию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 379
18.6.2. Ал ге б ра он то ло гий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380
Стр.9
Содержание
9
18.6.3. Опе ра ции по ин те г ра ции он то ло гий . . . . . . . . . . . . . . . 381
18.6.4. Опе ра ции де ком по зи ции и аг ре ги ро ва ния . . . . . . . . . 383
18.6.5. Опе ра ции по пре об ра зо ва нию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383
18.6.6. Опе ра ции по срав не нию, про вер ке и оцен ке . . . . . . . . 384
18.7. Ос нов ные за да чи, ре ша е мые с по мо щью он то ло гии . . . . . . . 385
18.8. Ин стру мен ты ин же не рии он то ло гий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 390
18.9. Ме то до ло гия ин же не рии зна ний в он то ло ги че с ких
си с те мах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
18.9.1. Тре бо ва ния к он то ло ги ям . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393
18.9.2. Ме то до ло гии ор га ни за ции зна ний в он то ло ги ях . . . . 398
18.10. Про ек ти ро ва ние он то ло гий в сре де Protégé . . . . . . . . . . . . . 401
18.10.1. Опи са ние сре ды Protégé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401
18.10.2. Ре а ли за ция он то ло гии для си с те мы
уп рав ле ния ин ци ден та ми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . 418
Глава 19
Введение в мно го агент ные си с те мы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420
19.1. По ня тие аген та . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 422
19.2. Ок ру же ние аген тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 425
19.3. Ар хи тек ту ры аген тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
19.3.1. Об щая клас си фи ка ция ар хи тек тур . . . . . . . . . . . . . . . . . 426
19.3.2. Ар хи тек ту ры, ос но ван ные на зна ни ях . . . . . . . . . . . . . . 426
19.3.3. Ар хи тек ту ры на ос но ве пла ни ро ва ния . . . . . . . . . . . . . 428
19.4. Язы ки про грам ми ро ва ния аген тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 432
19.4.1. Тре бо ва ния к язы кам про грам ми ро ва ния аген тов . . . 432
19.4.2. Клас си фи ка ция язы ков про грам ми ро ва ния
аген тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434
19.5. Мно го агент ные си с те мы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436
19.6. Ком му ни ка ции меж ду аген та ми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437
19.7. Ар хи тек ту ра мно го агент ных си с тем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 440
19.7.1. Ар хи тек ту ра вза имо дей ствия си с те мы аген тов . . . . . 440
19.7.1.1. Од но уров не вая ар хи тек ту ра
вза имо дей ствия аген тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441
19.7.1.2. Ие рар хи че с кая ар хи тек ту ра
вза имо дей ствия аген тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442
19.7.2. Про то ко лы и язы ки ко ор ди на ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443
19.8. Проб ле мы по стро е ния мно го агент ных си с тем . . . . . . . . . . . . 444
Стр.10
10
Содержание
19.9. При мер раз ра бот ки МАС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
19.9.1. По ста нов ка за да чи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 445
19.9.2. Кон цеп ту аль ный ана лиз по ве де ния аген тов . . . . . . . . 445
19.9.3. Кон цеп ту аль ная мо дель за да чи «Фаст фуд» . . . . . . . . 448
19.9.4. Вспо мо га тель ные аген ты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449
19.9.5. Про грам мная ре а ли за ция в сре де Jason . . . . . . . . . . . . 450
19.9.5.1. Убеж де ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
19.9.5.2. Це ли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 452
19.9.5.3. Пла ны . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 453
19.9.6. Ис сле до ва ние ра бо то с по соб но с ти МАС . . . . . . . . . . . . 454
19.10. Со ве ты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460
Во про сы для са мо п ро вер ки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 461
Глава 20
Си с те мы ко гни тив но го мо де ли ро ва ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
20.1. Сущ ность ко гни тив но го мо де ли ро ва ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464
20.2. Ко гни тив ная мо дель: оп ре де ле ние и струк ту ра . . . . . . . . . . . 466
20.2.1. Ко гни тив ная кар та си ту а ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 466
20.2.2. Мо де ли ро ва ние и сце на рии функ ци о ни ро ва ния
ко гни тив ной мо де ли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468
20.2.3. Ме то ди ка ко гни тив но го ана ли за
проб лем ных си ту а ций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 470
20.3. При мер си с те мы ко гни тив но го мо де ли ро ва ния . . . . . . . . . . . 476
20.3.1. Ме то ди ка ра бо ты с экс пер та ми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 478
20.3.2. Раз ра бот ка сце на ри ев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 486
20.4. Про грам мная ре а ли за ция ко гни тив ной мо де ли . . . . . . . . . . . 490
20.4.1. Об щие све де ния о про грам мном ком плек се
«Кан ва» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 490
20.4.2. Ис сле до ва ние сце на ри ев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 492
20.5. При ме не ние ко гни тив ных тех но ло гий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 505
Глава 21
Ма шин ное обу че ние и ин тел лек ту аль ный ана лиз дан ных . . . . . 507
21.1. Проб ле мы обу че ния КС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507
21.2. Обу че ние с учи те лем и без учи те ля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 508
21.3. Типы закономерностей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 510
21.4. Ти пы мо де лей обу че ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512
21.5. Ме то ды из вле че ния зна ний из дан ных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 513
21.6. Ин тел лек ту аль ный ана лиз дан ных – Data Mining . . . . . . . . . 515
Стр.11
Содержание
11
21.6.1. Кла с те ри за ция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 516
21.6.2. Клас си фи ка ция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 525
21.6.3. Ас со ци а ция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 528
21.6.4. Ана ли ти че с кая плат фор ма Deductor . . . . . . . . . . . . . . . 531
21.6.5. Ин тел лек ту аль ный ана лиз дан ных в си с те ме
под держ ки при ня тия ре ше ний для про ти во дей ствия
рас про стра не нию эпи де мий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 539
21.6.5.1. Проб ле ма про ти во дей ствия
рас про стра не нию эпи де мий . . . . . . . . . . . . . . . 539
21.6.5.2. Струк ту ра си с те мы про ти во дей ствия
эпи де ми ям грип па . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541
21.6.5.3. Под го тов ка ис ход ных дан ных . . . . . . . . . . . . . 543
21.6.5.4. Ин тел лек ту аль ный ана лиз дан ных . . . . . . . . . 550
21.6.5.5. Мо де ли ро ва ние раз ви тия эпи де мии грип па . . 557
21.7. Прав до по доб ные рас суж де ния . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
21.7.1. Эм пи ри че с кие дан ные, мо де ли, за ви си мо с ти
и ги по те зы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 569
21.7.2. Ин дук ция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 570
21.7.3. Роль де дук ции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572
21.7.4. Фаль си фи ци ру е мость . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577
21.7.5. По вто ря е мость и аб дук ция . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 578
21.7.6. Фор ма ли за ция ППВ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 580
21.7.6.1. Формализация дедуктивного рассуждения . . 581
21.7.6.2. Формализация индуктивного рассуждения . . 582
21.7.6.3. Формализация абдуктивного рассуждения . . 585
21.7.6.4. Формализация рассуждения по аналогии . . . 587
21.8. Ме тод ДСМ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590
Во про сы для са мо п ро вер ки и уп раж не ния . . . . . . . . . . . . . . . . . 600
Литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 605
Приложение А . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616
А.1. Фраг мент мно же с т ва КСЕР си с те мы
ад ми ни с т ри ро ва ния Ин тер нетка фе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 616
А.2. Фраг мент мно же с т ва КСЕР си с те мы уп рав ле ния
ин тел лек ту аль ным до мом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619
А.3. Фраг мент мно же с т ва КСЕР си с те мы уп рав ле ния
му ни ци паль ным об ра зо ва ни ем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621
Стр.12
12
Содержание
Приложение B . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624
B.1. Фраг мент по ня тий нообъ ект ной мо де ли си с те мы
уп рав ле ния ин тел лек ту аль ным до мом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 624
B.2. Фраг мент по ня тий нообъ ект ной мо де ли си с те мы
уп рав ле ния му ни ци паль ным об ра зо ва ни ем . . . . . . . . . . . . . . . . 629
Приложение C . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633
C.1. Фраг мент БА ЗЫ ЗНА НИЙ си с те мы
ад ми ни с т ри ро ва ния Ин тер нетка фе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 633
C.2. Фраг мент БА ЗЫ ЗНА НИЙ си с те мы уп рав ле ния
ин тел лек ту аль ным до мом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 635
C.3. Фраг мент БА ЗЫ ЗНА НИЙ си с те мы уп рав ле ния
му ни ци паль ным об ра зо ва ни ем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636
Приложение D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640
D.1. Опи са ние си с те мы уп рав ле ния ин ци ден та ми . . . . . . . . . . . . . 640
D.2. Ме ха низм уп рав ле ния ин ци ден та ми . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 640
D.3. Кон цеп ту аль ная мо дель под си с те мы «Поч та»
ИТИ КСУ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 644
D.4. Ме то ди ка по стро е ния со бы тий ных мо де лей
ин ци ден тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 645
D.5. Фраг мент кон цеп ту аль ных мо де лей поч то вых
ин ци ден тов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 647
Приложение Е . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654
E.1. Кон цеп ту аль ные струк ту ры еди нич ных ре ше ний
для МАС «ФАСТ ФУД» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 654
Стр.13