2.1. СИСТЕМЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЗНАНИЯХ

В литературе существуют разные определения термина «знание» [2, 3, 11, 13, 18 и др.] . Есть и определения энциклопедические. Следует иметь ввиду,  что речь идет не о знаниях вообще, а о том, что понимается под этим термином именно в компьютерных системах, в ИИС.

Так, в [3] дается следующее определение:

Знания – это закономерности предметной области (принципы, связи, законы), полученные в результате практической деятельности и профессионального опыта, позволяющие специалистам ставить и решать задачи в этой области.

Часто определяют понятие «знания» отличиями от  понятия «данные».

Данные – это отдельные факты, характеризующие объекты, процессы и явления предметной области,  а также их свойства [3].

Сравнение функций данных и знаний позволяет дать следующее, достаточно общее определение.

Знания (в компьютерной системе) – закодированные некоторым образом сведения об объектах предметной области, их взаимосвязях и особенностях поведения, а также о способах  решения задач. Эти сведения в условиях, характеризуемых некоторыми данными, служат инструментом решения задач.

То есть можно сказать, что знания – это инструмент решения задач, а данные - информационное обеспечение такого решения.

Знания – это высокоструктурированные сведения, самодостаточные, не требующие дополнительных программ для интерпретации. Знания обладают семантикой (смыслом) и прагматикой (руководством к действию) в контексте определенной задачи. Данные – это конкретные значения атрибутов объектов, процессов  или отношений (констант и переменных, числовых и символьных).

Так,  в компьютере могут присутствовать знания о временах года, о том, когда в данном городе летом начинает темнеть, о том, какие районы города и в какое время считаются небезопасными и т.п. Конкретная ситуация может характеризоваться такими данными, как время года, время суток, место нахождения человека. «Наложение» этих данных  на знания может привести к суждению о том, что в данном месте в данное время находиться этому человеку опасно (и насколько, опасно). В более сложном случае вывод об опасности нахождения человека в сложившейся ситуации может продолжиться поиском и предложением вариантов действий для этого человека, в том числе, с учетом его цели и его предпочтений.

Классификация знаний выполняется по разным признакам. По характеру и трудности выявления и последующей формализации знаний в компьютере их разделяют на два типа:

- знания 1-го рода (называют еще артикулируемые). Это знания, которые хорошо представляются в виде текстов. Они, соответственно, воплощены в разных учебниках, документах, технологических картах, рекомендациях и т.п.;

- знания 2-го рода (неартикулируемые). Эти знания отражают индивидуальный опыт решения профессиональных задач, они трудно формализуются и, как правило, непредставимы или труднопредставимы с помощью обычных текстов. Эти знания представляются в ИИС с помощью специальных моделей представления знаний, позволяющих не только закодировать их в памяти компьютера. Но и использовать для имитации рассуждения и автоматизированном выводе решений.

По степени объективности знаний они разделяются на глубинные (общепризнанные, отражающие объективные закономерности) и эмпирические, опытные, которые отражают опыт отдельного человека или коллективов людей.

В зависимости от того, что характеризуют знания, они разделяются на фактуальные (декларативные, предметные знания) и процедурные (операционные).  Первые – это описания фактов и явлений, а также взаимосвязей между ними. Вторые есть описания способов действий, которые возможно при манипулировании фактами для достижения поставленных целей. Если фактуальные знания отвечают на вопрос «Что (делать)?», то процедурные – на вопрос «Как (как делать)?»

В ИИС различают также знания коллективные и знания индивидуальные. Индивидуальные знания имеют особое значение в экспертных системах, в системах принятия решений, имитирующих рассуждения эксперта в ходе решения задач и рассуждения ЛПР в ходе анализа и выбора альтернатив.

При представлении знаний в ИИС выделяют также термин метазнания – это знания о знаниях, о том, как взаимосвязаны отдельные сегменты знаний между собой, о порядке их использования  в процессе вывода решений.

Появление систем, основанных на знаниях (СОЗ), стало важным событием в развитии искусственного интеллекта. Основанные на экспертных знаниях системы (экспертные системы), явились первым примером того, что ИИ – это не только исследования или компьютерные игры, но это и реальный бизнес, это системы, которые могут приносить их пользователям дополнительные доходы, исчисляемые миллионами (и десятками миллионов) долларов в год (см. примеры успешных реализация в частности в [11]).

Нужно сказать, что сам термин «системы, основанные на знаниях» иногда вызывает критику со стороны разработчиков традиционных компьютерных программ. «Что же, - говорят они, - наши программы не основаны на знаниях? Разве алгоритм вычислений любой программы не есть то же знание?». Чтобы ответить на это вопрос, стоит определить особенность СОЗ как систем, где знания отделены от алгоритмов, могут быть выведены в явном виде, отредактированы, дополнены без вмешательства в исходный код самой программы (рисунок 2).

Рис.2. Знания в СОЗ

Среди СОЗ можно выделить два крупных класса систем:

- экспертные системы;

- системы корпоративных знаний (корпоративные базы знаний, гипертекстовые информационные системы и т.п.).

Экспертная система - компьютерная система, которая аккумулирует в себе знания специалистов - экспертов некоторой предметной области и на их основе решает заданный круг задач данной области подобно тому, как это делают эксперты.

С учетом сложившихся на практике особенностей разработки ЭС, а также опыта их использования, можно сказать, что [11, 18] :

- ЭС предназначена  для решения реальных, практически важных задач в достаточно узкой области;

- ЭС создается в помощь менее квалифицированным (нежели эксперты) специалистам, но в то же время для случаев, когда таких специалистов – пользователей системы достаточно много ;

- в ЭС используются, главным образом, эмпирические знания экспертов (не глубинные);

- в ЭС преобладают знания фактов и отношений над процедурами вывода (получения новых знаний);

- ЭС решают задачи в диалоге с человеком, могут объяснять свои рассуждения.

Читать дальше:

2.2. СИСТЕМЫ, ОСНОВАННЫЕ НА ЗНАНИЯХ