Вступ до проблеми штучного інтелекту (ШІ) Поняття систем ІІ, їх класифікація галузі застосування та перспективи розвитку. Використання систем ІІ в організаційному управлінні. 1. Поняття систем ІІ, їх класифікація галузі застосування та перспективи розвитку. ІІ - це науково-дослідний напрямок створюють моделі та відповідні програмні засоби, що дозволяють за допомогою ЕОМ вирішувати завдання творчого, не обчислювального характеру, які в процесі вирішення вимагають звернення до семантикою (проблемі сенсу). Дослідження в галузі ШІ проводяться протягом 30 років.
Початком робіт у галузі ШІ вважають створення ЕОМ, яка повинна була імітувати процес людського мислення. Розробка Розенблата. Машина-персептрон мала два види нейтронів, які утворювали нейтронну сеь. Дослідження в галузі ШІ розділилися на два підходи: 1) Конекціоністскій 2) Символьний Початок робіт в (2) вважають розробки університету Корнеги Меллона, а саме два програмних комплексу: а) логік-теорико; б) загальний вирішувач завдань. В кінці 60-х змінилася методологія вирішення завдань ІІ, тобто замість моделювання способів мислення людини почалася розробка програм здатних вирішувати людські завдання, але на базі Ефективних машинно-орієнтованих методів. Дослідницьким полігоном цього періоду з'явилися головоломки та ігри. Це пояснюється замкнутістю простору пошуку рішень і можливістю моделювання дуже складною стратегії пошуку рішення. У той же час робляться спроби перенести ШІ з штучного середовища в реальну. Виникає проблема моделювання зовнішнього світу. Це призвело до появи інтегральних роботів, які спочатку повинні були виконувати певні операції в технологічних процесах, працювати в небезпечних для людини середовищах. З появою роботів велика увага приділяється реалізації функції формування дій, сприйняття ними інформації про зовнішнє середовище. Поява роботів вважають другим етапом досліджень у ІІ. На початку 70-х акценти в ІІ змістилися на створення людино-машинних систем, що дозволяють комплексно на основі евристичних методів виробляти рішення в рамках конкретних предметних областей на основі символьного підходу. У цей же час почали розвиватися бурхливими темпами експертні системи (ЕС). ЕС - дозволяє виявляти, накопичувати і коригувати знання з різних областей та на основі цих знань формувати рішення, які вважаються якщо не оптимальними, то досить ефективними в певних ситуаціях. ЕС використовують знання групи експертів у рамках певної предметної області. В якості експертів використовуються конкретні фахівці, які можуть бути не достатньо знайомі з ЕОМ. В даний час у загальному обсязі частка ЕС становить до 90%. Якщо проранжувати області застосування за кількістю створених зразків: Медична діагностика, навчання, консультування. Проектування ЕС. Надання допомоги користувачам щодо вирішення завдань в різних областях. Автоматичне програмування. Перевірка та аналіз якості ПЗ. Проектування надвеликих інтегральних схем. Технічна діагностика і вироблення рекомендацій з ремонту обладнання. Планування в різних предметних областях та аналіз даних, в тому числі і на основі статистичних методів. Інтерпретація геологічних даних і вироблення рекомендацій з виявлення корисних копалин. Перші зразки ЕС займали по трудомісткості розробки 20-30 людино / років. У колектив розробників входили: експерти предметної області, інженери по знаннях або проектувальники ЕС, програмісти. У проектуванні ЕС є суттєва відмінність від проектування традиційних інформаційних систем. Це пояснюється тим, що в ЕС використовується поняття "знання", а в традиційній системі - "дані". В ЕС відсутнє поняття жорсткого алгоритму, а всілякі дії задаються у вигляді правил, які є евристиками, тобто емпіричними правилами або спрощеннями. У процесі роботи системи здійснюється побудова динамічного плану виконання завдання за допомогою спеціального апарату логічного висновку понять. З появою ЕС з'явилася нова наукова дисципліна - інженерія знань, яка займається дослідженнями в області надання й формалізації знань, їх обробки та використання в ЕС. В даний час під термін ЕС потрапляє дуже велике коло систем, які можна віднести до ЕС тільки по використовуваних моделям і методам проектування. Тому робиться спроба більш суворої класифікації систем ІІ символьного напрямки.В ЕС передбачається робота з неповними знаннями. При проектуванні БЗ в базу вносяться завжди тільки вірні знання, а невизначені знання вважаються невірними - гіпотеза закритого світу. 5 - Неточність виведення присутній в ЕС і пов'язана з тим, що в реальному світі система працює з нечіткими множинами, тому для усунення неточності використовується теорія нечітких множин. 4. Організація інтерфейсу з користувачем в ЕС. У блоці "інтерпретатор запитів і пояснення результатів" призначений для функціонування системи в режимі експлуатації при роботі з кінцевим користувачем. Інтерпретатор запитів формує звернення користувачів до системи, а блок пояснення результатів коментує весь хід формування рішення в системі. За теорією ЕС обидва ці блоку повинні мати розвинені засоби спілкування з користувачем мовою, максимально наближеному до природного. В даний час цілий науковий напрям займається питаннями створення інтерфейсу на природній мові. Інтерпретатор запитів виробляє редагування звернення користувача і формує на його основі завдання для системи. У інтерпретаторі повинні бути передбачені кошти усунення невизначеності запитів, а також виробляються синтаксичний і семантичний аналіз запиту. Невизначеність породжується, як правило, некомпетентністю користувача. У деяких випадках об'єктивна оцінка цілого ряду факторів, що описують конкретну ситуацію, може бути об'єктивно неможлива. У інтерпретаторі запитів передбачається система уточнюючих питань до користувача, а також розробляється спеціальний апарат, який дозволяє на основі аналізу контексту запиту призначити відсутні значення показників за замовчуванням. У запиті користувача використовується, як правило, декларативні знання, які обов'язково контролюються як на семантичному, так і на синтаксичному рівні. Інтерпретатор перетворює декларативні знання запитів в ті формалізми, які використовуються в моделі БЗ. Чим простіше користувачеві звертатися до системи на природній мові, тим складніше інтерпретатор запитів. У блоці пояснення повинно бути передбачено повне текстове пояснення з використанням когнетивная функцій всього ходу рішення задачі, а також опис стратегії поведінки системи на складних етапах вироблення рішень.
Блок навчання функціонує в режимі актуалізації БЗ на етапі її проектування і експлуатації та взаємодіє з експертами предметної області. Його основне завдання - це формалізація знань отриманих від експерта відповідно до обраної проектувальником моделлю знань. У цьому блоці об'єднуються функції інтерпретатора запитів і блоку пояснення. Блок пояснення повинен реалізувати спілкування з експертом на природній мові.
Продукційна модель (ПМ) знань та її використання в ЕС. Подання знань. Особливості організації логічного висновку. Організація пошуку рішень в простих і складних ЕС. Приклади використання ПМ. 1. Подання знань. ПМ або системи продукції використовують для представлення знань два поняття: "Об'єкт-атрибут-значення" "правило продукції" За допомогою (1) описуються декларативні знання в базі. Таке подання дозволяє при формуванні БЗ порядок опис об'єктів, дотримуючись їх певну ієрархію. Якщо до таких впорядкованим об'єктах в процесі логічного виведення застосовувати правила, то можна організувати звернення окремо до об'єкта, окремо до атрибута і окремо до значення. Правило продукції являє собою засіб опису процедурних знань у вигляді MG-> MD MG описує певну ситуацію в предметній області MD описує собою одну дію або соволкупность дій, які необхідно виконати в разі виявлення відповідної ситуації в предметній області Применеие кожного поточного правила змінює ситуацію на об'єкті, тому потрібно в наступному циклі перевірити весь набір правил, поки не зустрінеться умова зупину. І ліва і права частина правила будується на основі знань у вигляді "об'єкт-атрибут-значення" або більш складних конструкцій, побудованих на їх базі. Продукційні системи використовують модульний принцип організації знань (цим вони відрізняються від традиційних систем, тому що ті використовують модульний принцип організації алгоритмів) У продукційних моделях передбачається повна незалежність правил один від одного, тобто на одному рівні ієрархії одне правило не може викликати інше. Продукційні моделі володіють високим ступенем модифікованості значень, дають можливість чітко відокремити метазнанія від предметних знань, що дозволяє навіть врамках однієї системи використовувати різні стратегії виведення. 2. Особливості організації логічного висновку. Механізм або апарат логічного висновку продукційної моделі грунтується на принципі розпізнавання образів. Цей механізм називають інтерпретатором, який циклічно виконує 4 послідовні етапи (вибірку, зіставлення, вирішення конфлікту, дія або їх сукупність) На кожному з перерахованих етапів інтерпретатор працює з БЗ, робочої пам'яттю, пам'яттю станів інтерпретатора. Схема одного циклу роботи інтерпретатора наступна:Кількість розробників ЕС не повинно бути менше 4 чол., З яких брало 1 явл-ся експертом ПО, 2 - інженери за знаннями чи проектувальники ЕС, 1 - програміст, здійснює модифікацію і узгодження інструментальних засобів.
У подальшому, в процесі перетворення прототипу в кінцевий продукт, склад програмістів повинен бути збільшений. 2. Основні етапи розробки ЕС. (х) (y) (службовець (х) керівник (y, х))
Якщо некотрая змінна в ППФ проквантіфіцірована, то вона називається зв'язаною. В іншому випадку змінна називається вільною. Будь-яке вираження, яке виходить шляхом квантіфіцірованія правильної формули, є також ППФ. Предикатами першого порядку наз-ся предикати, в яких не допускається квантифікація по предикативним або функціональним символів, а можна квантифікувати тільки змінні. 3. Апарат логічного висновку. У мові предикатів процедури логічного висновку виробляються над знаннями, представленими у внутрішній формі по відношенню до тих описів, к-які виконав проектувальник, відображаючи специфіку ПЗ, т. о. проектувальник працює з зовнішньою формою подання знань, а процедури логічного висновку - з внутрішньої. Переклад зовнішньої форми у внутрішню виробляється в системах, які реалізують мову предикатів, автоматично на основі таблиць істинності для обчислення окремих предикатів і логічних операцій, а також на підставі цілого ряду еквівалентності (закони де Моргана, дистрибутивні закони, асоціативні закони). У процесі логічного висновку мови предикатів використовуються операції, к-які застосовуються до існуючих ППФ з метою побудови нових ППФ. "Modus ponens" - використовується для створення з ППФ виду А ППФ виду В (А В). ("турнікет") інтерпретується як "отже". Операція спеціалізації. Суть - дозволяє довести, що якщо певного класу об'єктів притаманне к.-л. властивість, то будь-який об'єкт даного класу буде володіти цією властивістю. Для всіх об'єктів класу ісп. властивість А, отже x) W (x), AL * W (A) (?) Операція - уніфікація. Викорис-ся для док-ва теорії, що містять квантіорізірованние формули приводять у відповідність певні подвираженія форми шляхом знаходження підстановок. Операція резолюція. Використовується для породження нових припущень. В основі методу резолюції лежить спростування гіпотези і доказ, що це невірно. У процесі реалізації методу використовується операція виключення висловлювання, якщо ці висловлювання в даних припущеннях заперечуються, а вдругих - немає. Врезультате докази якщо спростування брехливо, формується порожня резольвента. Для застосування резолюції ППФ повинні бути переведені в клаузальную форму шляхом спрощення, а потім представлене у формі диз'юнкції. Процес перетворення зводиться до следующ. основними етапами: 1 - виключення символів імплікації з формул і обмеження області дії символу заперечення 2 - поділ змінних, тобто заміна однієї пов'язаної квантором змінної, кіт. зустрічається у виразі кілька разів - різними іменами 3 - виняток кванторів існування шляхом їх заміни функціями, аргументами яких є змінні, пов'язані квантором спільності, область дії кіт. включає область дії виключеного квантора існування. 4 - перетворення припущень в префіксной форму, тобто в ППФ не залишається кванторів існування. Кожен квантор спільності має свою змінну, тому всі квантори спільності можна перемістити в початок ППФ і вважати, що область дії кожного квантора включає всю ППФ. 5 - приведення матриці до коньюнктівной нормальній формі, тобто кон'юнкції кінцевого безлічі диз'юнкція. 6 - виняток кванторів спільності. Це можливо, тому що всі змінні, що залишилися на цьому етапі ставляться до квантор спільності. 7 - виключення символів кон'юнкції. У результаті матриця залишається тільки у вигляді диз'юнкції, над якими можливе проведення операцій резлюціі. 4. Особливості машинної реалізації мови предикатів першого порядку. Машинна реалізація мови предиката першого порядку має ряд серйозних проблем, які пов'язані з універсальністю апарату логічного висновку. 1-а проблема - монотонність міркувань (у процесі логічного виведення не можна відмовитися від проміжного висновку, якщо стають відомими додаткові факти, які свідчать про те, що отримані на основі цього висновку рішення не призводять до бажаного результату. 2-а проблема - комбінаторний вибух ( в процесі логічного висновку неможливо застосовувати оціночні критерії для вибору чергового правила. Безсістемное застосування правил у розрахунку на випадкове доказ приводить до того, що виникає багато зайвих ланцюжків ППФ, активних у певний момент часу. Це найчастіше приводить до переповнення робочої пам'яті. У процесі досліджень з відшукання ефективних процедур машинної реалізації мови предиката намітилося 2 основних підходи (кін. 60-х рр..): 1 - Відкидається принцип універсальності мови предиката і проводиться пошук конкретних процедур, ефективних для конкретної предметної області. У цьому випадку в БЗ вводилися великі знання предметної області. Найбільш типовий представник - LISP 2 - розвивався в рамках традиційної логіки і був спрямований на збереження універсальності, властивої мови-предикату шляхом розробки ефективних процедур логічного висновку універсальних за своїм характером, але дозволяють нейтралізувати монотонність і комбінаторний вибух. Найбільш ефективною розробкою цього підходу явл. мова PROLOG. У ньому прийнята зворотна стратегія виведення. Повністю реалізовані всі засоби опису знань мови-предиката, в т.ч. і кванторами для породження нових висловлювань використовується операція резолюціі.В якості процедури пошуку рішення, що дозволяє усунути монотонність і комбінаторний вибух використовують пошук в ієрархічно упорядкованому просторі станів. PROLOG. Реалізація на ПЕОМ 1. Інтегрованих середовищ мови Turbo Prolog. 2. Структура програми 3. Стандартні типи доменів 4. Прототипи предиката 5. Твердження і цілі 6. Арифметичні вирази. 7. Вбудовані прдікати мови 1. Інтегрованих середовищ мови Turbo Prolog. Функціонування Т.Р. вимагає наявність наступних стандартних каталогів: кореневої Prolog, в якому повинні знаходиться наступні файли: prolog.exe prolog.ovl для створення exe файлу prolog.r тексти повідомлення про помилки prolog.hlp файл допомоги prolog.sys конфігурація середовища prolog.lib бібліотеки prolog.obj допоміжний файл для створення пользов- їх exe файлів підкаталог PRO для користувацьких вихідних файлів (розширення. pro) підкаталог OBJ для користувацьких обьктних і prg файлів підкаталог EXE для зберігання призначених для користувача exe файлів підкаталог DOS для команд ОС в тому випадку, якщо передбачається їх використання з користувацьких програм. (Min command.com) 2. Структура програми на TURBO PROLOG 1.Domains 2.divdicates 3.clauses 1 Для визначення типів доменів або даних, що використовуються в програмі 2 опис прототипів для користувача предикатів 3 "затвердження" включає опис фактів у вигляді предикатів і правил, тобто декларативних і процедурних знань 4 містить мета вирішення завдань, при його відсутності система запитує мета виконання завдання у вікні діалогу і в цьому-ж вікні отримуємо відповідь, за його присутності в ньому поміщаємо користувальницький інтерфейс. Місце для друкування -35 - 36 - 37 - readint () (Integer): (0) - читає ціле число, читання закінчується натисканням readreal () (Real): (0) - вещ. readchar () (Char): (0) - читає одиничний символ readln () (string): (0) - читає рядок символів inkey () (char): (0) - закінчується істиною, якщо після попередньої операції була натиснута клавіша, повертається її код. Якщо не була натиснута, то предикат закінчується невдачею nl - код двох клавіш - перехід на новий рядок write (x1, x2, ...) (Змінні і константи): (i, i, ...) - видає на поточний пристрій запису констант і зміст змінних writef (, x1, x2, ...) (String,): (i, i, ...) Структура формату: "% - M.pw", де% - ознака форматного виведення якщо заданий "-", то знаки повинні вирівнюватися по лівому краю, якщо не заданий - по правому m - довжина поля виводу p - кількість цифр після крапки w - тип числа, замість w записується f, якщо виводиться число в десятковому вигляді, e - у експотенціальной формі, q - в самому короткому форматі. Предикати роботи з символьними даними. str_lon (,) (String, integer): (i, i) (i, 0) якщо задано (i, i), перевіряється довжина рядка, якщо (i, 0) - повертається довжина рядка Перетворення типів Всі предикатні перетворення діють в обидві сторони. Випадок (i, i) перевіряє істинність для всіх типів, крім real. Перетворення між типами string, symbol і real, integer пр-ся (?) Автоматично. char_int (,) (Сhar, integer): (i, 0) (0, i) (i, i) str_char (,) (String, сhar): (i, 0) (0, i) (i, i) str_int (,) (String, real): (i, 0) (0, i) і т. д. Робота з командами операційної системи Необхідною умовою для роботи з предикатами цієї групи є наявність підкаталогу DOS, в якому б був записаний мінімум command.com system () (String): (i) - передає команду OS date (,,) (Integer, integer, integer): (i, i, i) (0, 0, 0) - встановлює, якщо (i, i, i), або повертає, якщо (0, 0, 0) системну дату time ... - Те ж dir (,,) (String, string, string): (i, i, 0) - видаються на екран специфіковані файли з каталогу по маршруту. Можливо вибрати з каталогу ім'я одного файлу за допомогою стрілок керування курсором, при натисканні ім'я цього файлу присвоюється третьому аргументу предиката Спеціальні предикати мови Turbo Prolog bouncl () - "істина, якщо змінна є конкретизованої free () - "істина, якщо змінна не є конкретизованої fail - завжди помилкові. викликає повернення для перевірки бази в правилах ! - (Cat) - предикат відсікання, обмежує повернення exit - зупиняє виконання користувацької програми і передає управління меню Turbo Prolog trace - загальне включення режиму відладки. Вказується на початку вихідної програми trace () (Symbol): (i) (0) - встановлює, якщо i, або повертає, якщо 0, поточний режим відладки. Як статусу можна використовувати on / off. Використання цього предиката припускає наявність trace на початку програми diagnostics - дозволяє видати аналіз програми в процесі компіляції. Аналіз включає імена використовуваних предикатів. Для кожного імені визначається, чи є аргументи конкретного предиката фактами або вказується конкретність предиката. nowarnings - відключає попередження в процесі компіляції project "ім'я файлу" - дана програма є частиною проекту include "ім'я файлу" - в компіляцію включається файл з вказаним ім'ям Керування ходом виконання програм на мові ТР. 1. Рекурсія. 2. Повернення і відсікання. 1. Рекурсія. У механізм опрацювання програм на мові ТР закладена рекурсія, тобто обчислення значення функції за допомогою тієї ж функції, але зі зміненими параметрами. Рекурсія в ТР реалізується в 2 етапи: 1) вихідна завдання розбивається на більш дрібні приватні задачі і формуються приватні рішення і на основі яких потім буде отримано спільне рішення завдання. Процес розбиття задачі на підзадачі наз-ся редукцією. Редукція завершується в тому випадку, якщо сформована підзадача, яка може бути вирішена безпосередньо. 2) складання рішення, починаючи від самого (?) Останнього до самого загального. Для використання рекурсії в програмах необхідно використовувати наступний формат правила рекурсії: if (1) (2) (3) (4) (5) У структурі правила компоненти (1), (3), (5) можуть бути присутніми або бути відсутнім з урахуванням специфіки розв'язуваної задачі. Компоненти (2), (4) обов'язкові, так як вони організовують апарат активізації правила рекурсії. Зазвичай компонента (1) - це предикати, які не впливають на рекурсію. Компонента (3) містить предикати, за допомогою яких формуються нові значення аргументів, які беруть участь у рекурсії, а (5) включає предикати, які формують за допомогою апарату рекурсії шукані значення. (5) - складання рішення. (2) - використовується для зупинки рекурсії, а (4) - реалізує повторний виклик рекурсивного правила для нових значень аргументу. У залежності від заданих граничних умов розрізняють спадну і висхідну рекурсію. Приклад. Визначення n-го терма послідовності 1, 1, 2, 6, 24, ... N 0 1 2 3 4 ... 0 терм = 1 3 терм = 2 * 3 1 терм = 1 * 4 січні терм = 6 * 4 2 терм = 1 * 2 травня терм = 24 * 5 Для позначення того факту, що n-й член послідовності дорівнює V, вводиться предикат наступного виду: posl (N, V) Фрагмент програми: domains N, V = integer divdicates posl = (N, V) clauses posl (0, 1) posl (N, V) if 1) N> 0 2) M = N-1 3) posl (M, U) 4) V = U * N goal posl (3, x) Рішення задачі проводиться в 2 етапи: I етап. 1. Спроба задовольнити запит користувача, використовуючи перше твердження в розділі clauses (posl (3, x) зіставляється з posl (0, 1)). Так як 0 не зіставляється з 3, то спроба завершується невдачею. Після цього posl (3, x) зіставляється із заголовком 2-го затвердження posl (N, V). Звідси N отримує значення 3, а V зв'язується з х і система переходить до доказу підцілі в тілі правила: 1) N> 0 узгоджується при N1 = 3 2) M1 = N1-3 узгоджується при N1 = 3 і M1 = 2 3) posl (2, U1) призводить до другого рекурсивному поводження і так як це звернення не узгоджено з першим, то останнє твердження (V = U * N) відкладається. 2. Узгодження posl (2, U1) з posl (0, 1) призводить до невдачі. Відбувається зіставлення з заголовком 2-го твердження, що закінчується успіхом, при цьому N2 = 2 і V = U1. відбувається доказ за метою цього твердження: 1) узгоджується при N2 = 2 2) узгоджується при N2 = 2 і М2 = 1 3) posl (1, U2) призводить до повторного рекурсивному зверненням 4) відкладається 3. Узгодження posl (1, U2) з posl (0, 1) призводить до невдачі. Зіставлення із заголовком 2-го затвердження закінчується невдачею, при N3 = 1 і V = U2. Відбувається доказ за метою цього твердження: 1) узгоджується при N3 = 1 2) узгоджується при N3 = 1 і М3 = 0 3) posl (0, N3) призводить до повторного рекурсивному зверненням. Отримане цільове твердження зіставляється з першим цільовим твердженням posl (0, 1), при цьому U3 отримує заначеніямі 1. На цьому етап розбиття закінчується. II. Етап складання рішення. Проводиться спроба узгодження самого останнього з відкладених цільових тверджень, якщо це вдається, то проводиться узгодження передостаннього цільового твердження, і так до самого першого з відкладених, тобто запиту. 1) U2 = U3 * 1, так як U3 = 1 то U2 = 1 2) U1 = U2 * 2 U1 = 2 3) X = U1 * 3 X = 6 2. Повернення і відсікання. У процесі реалізації запиту інтерпретатору мови необхідно аналізувати безліч фактів і правил, к-які витягуються в процесі декількох переглядів відповідних баз фактів. При цьому в процесі одного перегляду формується часткове вирішення. Процес в PROLOGе виконується автоматично шляхом позначки або заповнення тих модулів, к-які аналізувалися перед поточної метою, з тим, щоб виключити отримане приватне рішення з дальнейнего розгляду. Цей механізм у PROLOGе наз-ся поверненням і реалізується через використання стандартного предиката fail, к-рий завжди має значення "брехня". Цей предикат змушує інтерпретатор проаналізувати ще раз базу фактів, щоб виконати більше цільове твердження для інших значень змінних. Він дозволяє отримати в базі всі можливі рішення. ПРИКЛАД: domains p, T = symbo L divdicat s like (P, T) poleg (T) dauses like ("Іванов", "пиво"). like ("Іванов", "сік"). poleg ("cok ")... otv if like (P, T) and poleg (T), nl, write (P), fail. goal otv. Для управління процесом виконання програм у PROLOG є вбудований предікей cut, кіт. кодується в turbo-PROLOG як!. Основне призначення - зупинка процесу повернення, тобто припинення вироблення подальших рішень. Цей процес у Пролозі зв. ВІДСІКАННЯМ. Найчастіше предікей cut використовується спільно з fail. ПРИКЛАД ... goal like (P, T) T = "кефір", nl, write ("любитель кефіру знайдений") !. fail Відсікання використовується для усунення нескінченних циклів (див. перед. Приклад): clauses posl (0,1) if! posl (N, V) if M = N-1 posl (M, U) V = U * N Відсікання також використовується для пристрої. взаємовиключних тверджень. ПРИКЛАД ball (M, 'A ") if M> so,! ball (M, "B") if M <so an M> 60,!. ТЕМА: АГРЕГАТИ ФАКТІВ 1.Спіскі 2.Дінаміческая база фактів 3.Структура 1. Списки. Якщо в пр-ме необхідно організувати зі змінними або заздалегідь невизначеною кількістю об'єктів, то використан. списки. СПИСОК - упорядкована послідовність ел-в одного типу невизначеної довжини, кіт м. складатися з 0 і більш ел-в. Константи, що потрапили в список, записуються в [] і відокремлюються одне від одного комами. Виходячи з визначення списку, два списки, сост. з одних і тих же ел-в, але розташованих в різному порядку вважаються різними. У розділі domains ел-ти списку зобов але д.б. зіставлені з певним типом домена (Sp = integer *). Список у domains м.б. опосередкований через ім'я змінної, ел-ти кіт. збираються в список.domains
k_fms = string, kol = integer, Sp = kol * divdicates fms (k_fms, kd, ...) Списки складаються із заголовка (початку списку) і захоплення (закінчення списку). До заголовку відноситься лише 1-й ел-т списку, решта - хвіст. Список з нульовою кількістю ел-в визначається як порожній список, він не має ні заголовка ні хвоста. Для роботи зі списками в мові є ряд вбудованих предикатів. MEMO (,) - де м.б. заданий або ім'ям Sp, або безпосередньо константами, які входять у цей список. Предикат визначає приналежність ел-та до списку. I - розподіл списку на голову і хвіст [Head I Tail] або [HIT] H - або змінної для позначення заголовка T - - "- хвоста ПРИКЛАД domains list = char * divdicates test (List) clouses test (['A', 'B', 'C', 'D']). goal test ([H / T]), nl, write (H) APPEND ([ел-ти старого списку], [ел-ти нового списку], <ім'я нового списку>) - З 2-х списків, старого і нового, створюють III список. REVERS ([ел-ти старий. Списку], <ім'я нового списку>) - Змінює послідовність ел-в на протилежну FINDALL (<ім'я змінної>, <формат предиката>, <ім'я списку>) ПРИКЛАД domains post = string Kol, Cena, Sum = integer Sp = integer * (Sp = Kol *) Kod = string divdicates tmc (P, Kol, Cena) sum (Sp, Sum) goal write ("Введіть код"), readln (Kod), nl, findall (Kol, tmc (Pos1, Kod, Kol, Cena), Sp), sum (Sp, Sum), write ("Кількість =", Sum) clauses tmc ("001", "001", 45, 80) ... sum ([], 0). sum ([H / T], Sum) if sum (T, Sum1). Sum = H + Sum1. У мові є можливість роботи з динамічною базою фактів, в якій м. об'єднуватися як однорідні, так і різнорідні предикати-фактори. База фактів - щось середнє м-у реляційної СУБД і масивом. У момент активізації всі факти бази переносяться в ОЗУ з зовнішнього зап. пристрою. Для роботи з БД створюється новий розділ програми, в кіт. визначаються прототипи предикатів-фактів, об `єднань в базу. DATABASE прототипи у цьому розділі описуються за тими ж правилами, що і в divdicates. Розділ database записується перед розділом divdicates і предикати, кіт. в ньому описуються не можуть описуватися в розділі divdicates, а вико-ся в розділах clouses і goal. Активізація бази відбувається в області ОЗУ, кіт. за замовчуванням має тип домену dbasedom. Цей тип програміст не вказує явно в програмі в розділі domains, але м. його використовувати як аргумент вбудованих предикатів мови, що дозволяє скоротити текст програми при роботі з базою. domains dbasedom = tms (Post, Kod, Kol, Cena) ... database ... tmc (Post, Kod, Kol, Cena) Можливе доповнення бази новими фактами, видалення застарілих, коригування окремих фактів. Всі операції в базі фактів виробляються за допомогою стандартних вбудованих предикатів: asserta (<Факт>) (dbasedom): (i) assertz - Використовується для додавання нового факту в базу. Факт д.б. обов'язково визначений і відноситься до області dbasedom. При використанні предиката asserta факт додається перед іншими фактами наявного предиката. assertz - додавання після - "- retraсt (<факт>) (dbasedom): (i) - видалення з БД першого факту, кіт. зіставляється із зазначеним у retraсt фактом. Можливо видалення групи. При цьому у факті вказується загальна для видалення фактів значення, а на місці всіх інших змінних записуються ті змінні, кіт. немає в цьому предикаті. SAVE (<ім'я файлу>) - скорочує всі факти дин. бази з ОЗУ на магн. диск під ім'ям string: (i) заданим в предикаті save / CONSULT (<ім'я файлу>) - додає в опер. дин. базу всі факти з файлу на диску сstring: (i) зазначеним ім'ям. 2. Прийоми роботи з динамічною базою фактів. 1.Перезапісь фактів з розділу clouses в базу на МД. domains Post, Kod = string Kol, Cena = integer database tmc (Post, Kod, Kol, Cena) divdicates perezap dauses tmc ("001", "001", 45,80). ... perzap if save ("data") gocel perezap. 2. Створення бази в процесі діалогу domains Post, Kod = string Kol, Cena = integer Pc = integer & & ознака закінчення введення database tmc (Post, Kod, Kol, Cena) & & база створюється спочатку divdicates vvod clouses vvod if write ("Введіть код постачальника"), nl, readln (post), nl, write ("Введіть код ТМЦ"), nl, readln (Kod), nl, write ("Введіть кількість ТМЦ"), nl, readint (Kol), write ("Введіть ціну"), nl, readint (Cena), assertz (tmc (Post, Kod, Kol, Cena)), write ("Введіть ознака продовження s / 0"), pr = 0, vvod. goal vvod, save ("data") 3.Дополненіе бази новими фактами ... goal consult ("data"), vvod, save ("data '). 4.Актівізація фактів з файлу на диск domaines Post, Kod = string Kol, Cena = integer Sum, Sum1 = integer Sp = kol * database tmc (Post, Kod, Kol, Cena) divdicates sum (Sp, Sum) clouses sum ([], 0). sum ([H / t], Sum) if sum (T, Sum1), Sum = H + Sum1. goal consult ("data"), write ("Введіть код ТМЦ"), nl, readln (Kod), sum (Sp, Sum), write (Sum). 5.Удаленіе конкретних фактів з БД domains Post, Kod = string Kol, Cena = integer database tmc (Post, Kod, Kol, Cena) divdicates udal clouses udal if write ("Вкажіть код постачальника"), nl, readln (Post), write ("Вкажіть код ТМЦ"), nl, readln (Kod), retract (tmc (Post, Kod, Kol, Cena)), goal consult (data), udal, save ("data '). 6.Удаленіе групи факторів dauses udal if write ("Введіть код постачальника"), nl, readln (post), retract (tmc (Post, Kod, Kol, Cena)), ... За допомогою retract проводиться видалення дин. бази фактів з ОЗУ. Коригування вмісту факту. Операції проіхзводятся в 2-а етапи: 1 - за допомогою retract осущ. видалення застарілого факту з бази 2 - assertz - додавання нового факту в базу. 3. Структури. СТР-РА - набір об'єктів, логічно пов'язаних між собою в процесі рішення задачі і об'єднаних під одним ім'ям. Стр-ра в П. використовується при створенні складної бази фактів і правил. Якщо об'єкти стр-ри відносяться до одного типу доменів. то стр-ра зв. однодоменних. Допускається исп-е доменів різного типу, в цьому випадку стр-ра зв. разнодоменной. Исп-е стр-ри в програмах дозволяє впорядкувати базу, дозволяється звернення до буд-рам по імені. ТЕМА: Організація роботи з файлами в системі "ТУРБО-ПРОЛОГ". 1. Визначення файлів. 2. Порядок роботи з файлами користувача в програмі. 3.Стандартние предикати обробки файлів і техніка їх використання. 1. Визначення файлів. У П. використовуються традиційне для інших мов програмування визначення файла. Для вказівки порядку роботи з конкретними файлами в пр-ме, исп-ся символічне ім'я файлу. У системі прийняті слід. станд. імена файлів, з кіт. м. працювати в програмах без предв. опису. 1.Входной з екрану дисплея keyboard 2.Виходная форма на екран screen 3.Вих. ф-ма на пристрій друку printer 4. - "- На порт com1 За замовчуванням наз-ся файли (1) і (2). Для перевизначення стандартних файлів і файлів користувача исп-ся станд. предикати readdevice (<Символьне ім'я файлу>) (File): (i) writedevice ПРИКЛАД readdevice (printer), write ("Робота завершена"), readdevice (screen), ... Файли користувача в П. м. являти собою як Д. так і факти у вигляді предикатів, при цьому 1-я запис файлу д. відповідати 1-му предикату-фактом. 2. Порядок роботи з файлами користувача в програмах наступні: 1.Визначення символьного імені файлу 2.Откритіе відповідного виду доступу 3.Визначення або перевизначення уст-ва, використовуваного для обробки файлу 4.Закритіе файлу після обробки з можливим перевизначенням пристроїв введення-виведення Для визначення символьного імені в П. використовується стандартний домен file, визначений у розділі domaines. Символьне ім'я м. збігатися, а м. не збігатися з його ім'ям в ОС. Символьне ім'я діє також у межах тієї пр-ми, кіт. його описує. Залежно від порядку роботи з файлом, його відкриття м проводитися за допомогою слід. стан. предикатів: OPENWRITE (<сим. Ім'я файлу>, <ім'я файлу в ОС>) (File, string): (i, i) - Відкриває файл з вказаним ім'ям для операції запису. Якщо цей файл реально існує під вказаним ім'ям в середовищі ОС, то він знищується. OPENREAD (<сим. Ім'я файлу>, <ім'я файлу в ОС>) (File, string): (i, i) - Відкриває файл з вказаним ім'ям для читання OPENAPPEND () (file, string): (i, i) - Відкриває файл для дозапису. Якщо при використанні предиката OPENREAD і OPENAPPEND файл не знайдений, то це интерпр. як помилка. Якщо при використанні предикатів OPENWRITE і OPENMOCLIFY файл не знайдений, то відбувається створення нового файлу. Для перевірки наявності файлу в П. є слід. стан. предикат: EXISTEFILE () (String): (i) Якщо файл з вказаним ім'ям не ім., То предикат приймає значення. T., якщо ні-брехня. Перевизначення пристроїв для роботи з файлами користувача проводиться за допомогою readdevice і writedevice FILE_STR (<ім'я файлу в ОС>, <рядок>) (String, string): (i, 0) (i, i) - Читає знаки до 64кб з файлу в перем. пам'яті, якщо задано (i, 0). Якщо задано (i, i), то знаки з пер.памяті зап-ся у файл. Читання і запис припиняється, якщо зустрітися ознака кінця файлу. Цей предикат працює без визначення символьного імені файлу. READTERM (, <терм>) (<Ім'я області>, <терм>): (i, 0) Після відкриття файлу цей предикат читає факти з нього. Перший аргумент предиката д.б. описаний в розділі domains програми EOF (<символьне ім'я файлу>) (File): (i) Предикат має значення "Істина", якщо покажчик файлів позиції встановлений на кінці файлу FILEPOS (<сим. Ім'я файлу>, <позиція>, <режим>) (File, real, integer): (i, i, i) (i, 0, i) RENAME (<ім'я файла1 в ОС>, <ім'я файла2 в ОС>) - пере. файлу (String, string): (i, i) DELETE (<ім'я файлу в ОС>) - видалення файлу (String): (i) DISK (<маршрут>) (String): (i) (0) - встановлює, якщо (1) або повертає, якщо задана (0) дисковод або тих. каталог, підкаталог ... CLOSEFILE (<сим. Ім'я файлу>) (File): (i) 3. Стандартні предикати обробки файлів і техніка їх використання. Техніка роботи з файлами у програмах 1.Створення файлу domains file = ff P2 = integer Pole, Pole1 = string divdicates vvod put clouses put if write ("Введіть ознака продовження"), readint (Pr), Pr = 0 vvod vvod if write ("Введіть рядок"), readln (Pole), nl, write (Pole), concat (Pole, "n", Pole1), openappend (ff, "text") writedevice (ff), write (pole1), closefile (ff), writedevice (screen), write ("Рядок", Pole1, "на диск записана") У полі м.б. введенозначеніе предиката-факту, з кіт. надалі м. працювати як ср-вами обробки файлу, так і ср-вами динам. фаз фактів. Припустимо, що в цьому прикладі користувач ввів значення предиката-факту tmc tmc (Post, Kod, Kol, Cena) 2.Обработка фактів з файлу domains file = ff data = tmc (Post, Kod, Kol, Cena) Post, Kod = string Kol, Cena = integer divdicates put spr clouses put if not (eof (ff)), spr. put if eof (ff), nl, write ("Робота закінчена"), closefile (ff) spr if readterm (data, tmc (Post, Kod, Kol, Cena), nl, write (post), nl, put. goal openread (ff, "text"), readdevice (ff), spr. 3.Модіфікація даних файлу domains file = ff Pr = integer Pole, Pole1 = string K = real divdicaes put mod clouses put if write ("Введіть ознака продовження"), readint (P2), p2 = 0, mod. mod if write ("Введіть номер запису"), nl, readreal (K), nl, K1 = K * 12, openmodify (ff, "text"), readdevice (ff), 48 filepos (ff, K1, 0) readln (Pole), write ("Старе значення", pole), nl, writedevice (ff), filepos (ff, K1, 0), write (Pole1, "n"), closefile (ff), writedevice (screen), write ("Нове значення", Pole1), nl, readdevice (keybord), put goal mod ТЕМА: Засоби модульного ПРГ-а в ТП ТП, будучи прообразом мови парал. обчислень, підтримує стиль модульного проектування. Кошти ТП для підтримки мод. прог-я наступні: 1.Междумольная інформаційний зв'язок в П. реалізується кака і в інших мовах прог-я, через загальні змінні. Для цього в пов'язують модулях після розділу domains, де описуються ті прийоми, кіт. описуються в різних модулях. 2.Актуалізація кожного модуля проводиться шляхом виклику відповідного правила, кіт. д.б. відомо в усіх зв'язують модулях в розділі global divdicates. 3.Ср-ва обр-ки модульних програм. 3.1.Іспользованіе предиката include "ім'я програмного файлу". include - використовується в тому випадку, коли до поточної програмі на рівні програмного модуля. Ланцюжок модулів м.б. як завгодно довгою, але не д.б. циклів. "Ім'я прогр. файлу "м. містити маршрут пошуку файлу на диску. 4.project "ім'я файлу-проекту" Ця дірректіва д.б. записана 1-й у тих модулях, кіт. необхідно об'єднати в 1-й завантажувальний модуль з ім'ям файлу-проекту. За аналогам з розробками Borland, всі модулі, об'їду. в проект, компілюється окремо, а зв'язок відбувається на рівні об'єктних модулів. ТЕМА: Фреймові моделі подання знань 1.Особенности представлення знань за допомогою фреймів 2.Аппарат логічного висновку фреймової моделі 3.Прімери-додатки фреймової моделі 1. Особливості подання знань за допомогою фреймів Подання знань за допомогою фреймів явл. альтернативним по отнош. до систем продукції та лог. моделями. Воно дає можливість зберігати родовідових ієрархію в явній формі. Фрейм - складова структурна одиниця, призначена для опису відносяться до стеріотіпной ситуації на об'єкті Осн. елемент одиниць фрейму явл. слот, кіт. ісп. для зберігання одиничного знання. Станд. стр-ра слота слід.: {Ім'я слота;; ... ; ....} fi - ім'я атрибута, характерного для слота Si - значення атрибута qi - посилання на інші слоти або фрейми Стр-ра слота слід-я: ім'я файлу ім'я слота1 значення слота1 ім'я слота n значення слота n Якщо стр-ра знань дозволяє, то при описі потрібно исп-ть прості слоти, тобто слоти, кіт. мають одне значення. Значенням слота м.б. не Т. константа або посилання на ін фрейм, але і функція, кіт. вимагає певної деталізації в процесі вирішення. Т. функції отримали назву фасет. Фрейми-прототипи - це готовий. стр-ри для опису законів опр. п / о. У них відсутні конкр. значення слотів. При заповненні слотів конкр. значеннями, вони перетворюються на конкретні фрейми. Часто в системах фрейми исп-ся для стереотипних послід-й дій і тоді вони зв. Сушар. При заповненні фреймів-прототипів, частина слотів м. залишатися порожній фреймової стр-ри дають мож-ть описувати об'єкти різного рівня ієрархії, кіт. явл. ключовим поняттям. Ієрархія об'єктів реалізується через апарат дослідження властивостей, коли класи об'єктів певного рівня успадковують будови класів фреймів більш високого рівня. Якщо об'єкт, кіт. описується деякою групою фреймів знаходиться в концептуальній зв'язку з верхнім і нижнім рівнями фреймів, то соотв. йому фрейми конструюються з учетомі ієрархічних відносин і при цьому успадкування властивостей осущ. через слоти або фрейми з однаковим ім'ям. 2. Апарат логічного висновку фреймової моделі Логічний висновок у фреймовій системі осущ. шляхом обміну повідомленнями між фреймами різного рівня ієрархії, спочатку отримує управління кореневої фрейм, далі динам. формується необхідна для реалізації запитів ланцюжок фреймів слід. рівня ієрархії. Т.ч. у фреймовій системі кожному з фреймів задається суворо опр-е. Основною операцією при роботі з фреймами явл. пошук за зразком. У рамках фреймової моделі зразок - це фрейм, в кіт. заповнені не всі сторінки од-ці, а т. ті, кіт. б. використані в якості ключа для реалізації дій в конкр. фреймах. Використовуються спец. процедури наповнення слотів спец. значеннями, а т. введення в систему нових фреймів-прототипів і нових зв'язків між ними. 3. Приклади-додатки фреймової моделі У наст. час фреймова модель явл. основою всіх об'єктно-орієнтованих систем прог-я. Як найбільш популярних додатків м. назвати мови FRL, KRL, FSM, Small Talk, а також доповнення до процедурних мов: C + +, Delphi і т.д. FRL Реалізований на базі мови LISP. Кожен кадр предст. собою станд. стр-ру з мах ступенем вкладеності