3.8 Ситуационный подход в представлении знаний и выводе решений. ч.2

Пользуясь терминами теории измерений, можно сказать, что значение атрибутов могут быть измерены в любой из известных шкал - номинальной (классификационной), абсолютной, относительной, ранговой, балльной и т.п. В силу этого будем полагать выполнение важного условия формализации описания ситуации: если любой из атрибутов Ai принимает два значения x, y, то можно сделать вывод, по крайней мере, о равенстве или неравенстве значение x, y:
 

Более строгие условия вида «больше», «меньше», а также расстояние в пространстве атрибутов в общем случае не вводятся.
В качестве пояснения понятия «атрибут ситуации» в [7] приведен примерный перечень атрибутов ситуаций, рассматриваемых при планировании и/или анализе геолого-технологических мероприятий в нефтяной компании. Так, для мероприятий, связанных с проведением гидроразрыва пласта (ГРП), к числу основных характеристик, в зависимости от которых будут выбираться различные параметры ГРП, относятся такие, как:
- интервал воздействия;
- пластовое давление;
- расстояние от водонасыщенных интервалов;
- состояние заколонного пространства;
- продуктивность отложения;
- удельное сопротивление интервала пласта;
- толщина экранирующего нефтенасыщенный пласт глинистого раздела;
- состояние добычи нефти за определенный период и др.
Присутствие подобных параметров-атрибутов в описании ситуации, связанной с конкретным ГРП, позволяет определить, насколько приведенные в описании ситуации условия соответствуют тем условиям, которые интересуют пользователя КБЗ.
Среди формальных ситуаций можно выделить три основных типа: обобщенная, конкретная и конкретизированная ситуации [7].
Обобщенная ситуация в общем виде задается набором атрибутов (признаков ситуации) и их типов значений или диапазонов значений:
Аi = < IDi , Ti>,
где IDi – идентификатор (имя) атрибута Аi;
Ti – тип значений атрибута.

Так, приведенный выше перечень атрибутов для ситуации, связанной с ГРП, может служить примером атрибутов обобщенной ситуации.
Конкретная ситуация характеризует вполне определенные условия, сложившиеся в системе управления, т.е. в ее описании не только перечисляются все атрибуты, но и указываются их значения. Говоря математическим языком, в k-й конкретной ситуации SitK каждый i-й атрибут Аi представлен парой «идентификатор IDi – значение атрибута di».
Конкретизированная (уточненная) ситуация представляет собой промежуточный вариант между конкретной и обобщенной. Можно сказать, что конкретизированная ситуация – это обобщенная ситуация, для которой известны значения части ее атрибутов.
Здесь пока не говорится об обобщении этих определений на случай, когда значения атрибутов задаются, но при этом являются неточными, недостоверными, «размытыми». При этом естественным образом приходим к понятию нечеткой ситуации, которое можно определить так, чтобы оно включало в себя предыдущие типы ситуаций как частные случаи нечеткой ситуации (подобно тому, как обычное множество может рассматриваться как частный случай множества нечеткого).
Введение понятия уточненной ситуации имеет большое практическое значение. Дело в том, что на практике не всегда имеется возможность идентифицировать все атрибуты ситуации. Иногда в имеющихся данных нет подобной информации, иногда – информация об этих атрибутах представляется для специалиста недостаточно важной. Важным является то, что даже при неизвестных значениях части атрибутов пользователь должен иметь возможность получить какое-то решение от СОЗ. Именно для этого и вводится понятие конкретизированной ситуации.
Определим также понятие пользовательской ситуации, т.е. той ситуации (конкретной или конкретизированной), которая представляет интерес для пользователя. В [19] такая ситуация называется текущей. Здесь понятие «пользовательская ситуация» применяется, чтобы показать тот факт, что пользователя может интересовать не только текущая ситуация, сложившаяся в системе управления, но любая другая, возможно, абстрактная ситуация (например, при проведении анализа «что-если», обучении действиям в ситуациях, анализе встречавшихся ситуаций и т.п.).
Рассмотрим построение дерева ситуаций. В простейшем случае информационная модель предметной области, которая строится с помощью эксперта на этапе концептуализации предметной области, в ситуационном подходе может выглядеть как пара <ситуация, решение>, например в таком виде, как показано на рисунке 3.6 (графическая нотация может быть создана самостоятельно или же выбираться в зависимости от используемого инструментария моделирования).
Очевидно, что на самом деле можно рекомендовать различные действия как для пассажира, так и для службы перевозок в зависимости от того, по каким причинам произошла задержка, на какое время, какие имеются условия ожидания в данном аэропорту, альтернативные варианты перелета и т.п. Таким образом, возникает множество уточнений исходной ситуации и, соответственно, возможных решений.

Рисунок 3.6 – Иллюстративный пример описания ситуации и решения в информационной модели предметной области при построении ситуационной системы

Для того, чтобы в базе знаний упорядочить все множество возможных вариантов ситуаций и решений вводится отношение p «супертип-подтип» на всем множестве ситуаций. Сама информационная модель при этом формируется как множество объектов, связанных данным отношением.
Можно принять несколько правил, позволяющих в этом случае упорядочить работу эксперта и получить более строгую структуру базы знаний:
- каждая ситуация является подтипом только одного супертипа. Напротив, подтипов у ситуации-супертипа может быть от одного и более;
- каждая ситуация-подтип, наследует атрибуты ситуации супертипа;
- каждая ситуация подтип является уточнением супертипа, т.е. она содержит новые атрибуты, отсутствующие у супертипа;
- решение каждой ситуации-подтипа является более частным решением ситуации-супертипа;
- решение ситуации-супертипа справедливо для всех ситуаций, которые являются его подтипами.
Как будет видно позднее, последнее замечание является важным для организации такой базы знаний, которая бы содержала решения (хотя бы достаточно общие) для всех ситуаций данного класса.
Дерево ситуаций GSit строится как граф отношения p на множестве возможных ситуаций:

GSit ({Sjk}, V),
где {Sjk} – множество вершин, причем каждой вершине соответствует некоторая ситуация, т.е. Sjk  Sitjk, а множество ситуаций связано отношением «супертип-подтип»
j = 1, 2, …, L – индекс уровня в иерархии ситуаций, L – число уровней;
k = 1, 2, …, Nj – индекс номера ситуации на данном j-м уровне, Nj – число ситуаций на j-м уровне.
V – множество дуг, причем существуют дуги вида v(Sjk, Sj+1k) V, если выполняется отношение p (Sitjk, Sitj+1k), и не существуют дуги от нижнего уровня к верхнему: v(Sj+1k, Sjk)  V, а также между элементами одного уровня: v(Sjk, Sjs) V.

Рисунок 3.7 – Дерево ситуаций

В общем случае в дереве ситуаций могут быть представлены обобщенные, конкретизированные или конкретные ситуации того или иного типа. При этом на одном уровне могут существовать две или более ситуации, которые описываются одним набором атрибутов, но с разными диапазонами значений атрибутов. В этом случае они называются типовыми ситуациями, т.е. ситуациями одного типа.
Таким образом, дерево ситуаций является представлением множества типовых ситуаций, связанных отношением p.

Можно сказать, что каждый узел дерева ситуаций описывается набором атрибутов и возможными их значениями. Например, S21, S22 могут соответствовать типовой ситуации, у которой всего два атрибута A1, A2 с разными возможными значениями:
S21 : А1, A2 принимают значения меньше или равно 0;
S22 : А1, A2 принимают значения больше 0.

Читать дальше:

3.8    Ситуационный подход в представлении знаний и выводе решений. ч.3