РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРТНЫХ СИСТЕМ. СРЕДА CLIPS

Как-то в середине 90-х годов прошедшего столетия состоялась встреча Роберта Меткалфа, изобретателя Ethernet, и знаменитого профессора по искусственному интеллекту Эдварда Фейгенбаума. В состоявшейся дискуссии двух ученых были затронуты вопросы, связанные с состоянием дел в облас¬ти искусственного интеллекта.

Введение……………………………………………………………………………….. 8
ЧАСТЬ I. ЭКСПЕРТНЫЕ СИСТЕМЫ…………………………………………… 10
Глава 1. Системы, основанные на знаниях 11
1.1. Знания и данные 11
1.2. Модели представления знаний 13
1.2.1. Продукционная модель 14
1.2.2. Семантические сети 14
1.2.3. Фреймы 15
1.2.4. Формальные логические модели 17
1.3. Вывод на знаниях 17
1.3.1. Управление выводом 19
1.3.2. Методы поиска в глубину и в ширину 20
1.4. Работа с нечеткостью 21
1.4.1. Основы теории нечетких множеств 21
1.4.2. Операции с нечеткими знаниями 23
1.5. Архитектура и особенности экспертных систем 24
1.6. Классификация экспертных систем 28
1.6.1. Классификация по решаемой задаче 28
1.6.2. Классификация по связи с реальным временем 30
1.6.3. Классификация по типу ЭВМ 30
1.6.4. Классификация по степени интеграции с другими программами 30
1.7. Разработка экспертных систем 30
1.7.1. Выбор подходящей проблемы 31
1.7.2. Разработка прототипа 32
Идентификация проблемы 33
Извлечение знаний 33
Структурирование или концептуализация знаний 34
Формализация знаний 34
Программная реализация 34
Тестирование 35
1.7.3. Развитие прототипа до промышленной ЭС 35
1.7.4. Оценка системы 36
1.7.5. Стыковка системы 36
1.7.6. Поддержка системы 37
1.8. Человеческий фактор при разработке ЭС 37
1.8.1. Пользователь 38
1.8.2. Эксперт 38
1.8.3. Программист 39
1.8.4. Инженер по знаниям 39
Глава 2. Введение в инженерию знаний 41
2.1. Определение и структура инженерии знаний 41
2.1.1. Поле знаний 41
2.1.2. "Пирамида" знаний 44
2.2. Стратегии получения знаний 44
2.3. Теоретико-методические аспекты извлечения и структурирования знаний 47
2.3.1. Психологический аспект 47
Контактный слой 49
Процедурный слой 49
Когнитивный слой 51
2.3.2. Лингвистический аспект 52
"Общий код" 53
Понятийная структура 55
Словарь пользователя 56
2.3.3. Гносеологический аспект 56
Внутренняя согласованность 57
Системность 57
Объективность 57
Историзм 57
Методология процесса получения нового знания 58
2.4. Методы практического извлечения знаний 60
2.5. Практикум по инженерии знаний 62
2.5.1. Текстологические методы 62
Понимание текста 63
Смысловая структура текста 64
Алгоритм извлечения знаний из текста 65
2.5.2. Коммуникативные методы 65
Пассивные методы 65
Активные индивидуальные методы 68
Активные групповые методы 71
Экспертные игры 73
2.6. Методы структурирования и формализации 76
2.6.1. Теоретические предпосылки 76
2.6.2. Объектно-структурный подход (ОСП) 78
Стратификация знаний 79
Алгоритм ОСА (объектно-структурного анализа) 80
2.6.3. Практические методы структурирования 81
Алгоритм для "чайников" 81
Методы выявления объектов, понятий и их атрибутов 82
Методы выявления связей между понятиями 84
Методы выделения метапонятий и детализация понятий
(пирамида знаний) 84
Методы определения отношений 85
Визуальное структурирование 85
ЧАСТЬ II. ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ 88
Глава 3. Что такое CLIPS? 89
3.1. История создания CLIPS 89
3.2. Работа с CLIPS 91
3.3. Синтаксис определений 93
Глава 4. Обзор возможностей CLIPS 95
4.1. Основные элементы языка 95
4.1.1. Типы данных 95
4.1.2. Функции 97
4.1.3. Конструкторы 98
4.2. Абстракции данных 98
4.2.1. Факты 98
Упорядоченные факты 99
Неупорядоченные факты 99
Инициализация фактов 100
4.2.2. Объекты 100
Инициализация объектов 101
4.2.3. Глобальные переменные 101
4.3. Представление знаний 101
4.3.1. Эвристические знания 102
4.3.2. Процедурные знания 102
Функции 102
Родовые функции 103
Обработчики сообщений 103
Модули 103
4.4. Объектно-ориентированные возможности CLIPS 103
4.4.1. Отличия COOL от других объектно-ориентированных языков 103
4.4.2. Основные возможности ООП 104
4.4.3. Запросы и наборы объектов 104
ЧАСТЬ III. ОСНОВНЫЕ КОНСТРУКЦИИ CLIPS 105
Глава 5. Факты 106
5.1. Факты в CLIPS 106
5.2. Работа с фактами 107
5.2.1. Конструктор deftemplate 108
5.2.2. Конструктор deffacts 113
5.2.3. Функция assert 115
5.2.4. Функция retract 117
5.2.5. Функция modify 118
5.2.6. Функция duplicate 120
5.2.7. Функция assert-string 121
5.2.8. Функция fact-existp 121
5.2.9. Функции для работы с неупорядоченными фактами 122
5.2.10. Функции сохранения и загрузки списка фактов 124
Глава 6. Правила 126
6.1. Создание правил. Конструктор defrule 126
6.2. Основной цикл выполнения правил 129
6.3. Свойства правил 130
6.3.1. Свойство salience 130
6.3.2. Свойство auto-focus 130
6.4. Стратегия разрешения конфликтов 131
6.4.1. Стратегия глубины 131
6.4.2. Стратегия ширины 131
6.4.3. Стратегия упрощения 131
6.4.4. Стратегия усложнения 132
6.4.5. Стратегия LEX 132
6.4.6. Стратегия МЕА 133
6.4.7. Случайная стратегия 133
6.5. Синтаксис LHS правила 133
6.5.1. Образец (pattern СЕ) 134
Символьные ограничения 135
Групповые символы для простых и составных полей 136
Переменные, связанные с простыми и составными полями 138
Связывающие ограничения 140
Предикатные ограничения 141
Ограничения, возвращающие значения 142
Сопоставление образцов с объектами 142
Адрес образца 143
6.5.2. Условный элемент test 144
6.5.3. Условный элемент or. 145
6.5.4. Условный элемент and 145
6.5.5. Условный элемент not 146
6.5.6. Условный элемент exists 148
6.5.7. Условный элемент forall 149
6.5.8. Условный элемент logical 150
6.5.9. Автоматическое добавление и перегруппировка условных элементов 152
Безусловные правила 153
Использование элементов test и not перед and 153
Использование элемента not перед test 154
Использование элемента not перед or 154
Замечания об автоматическом добавлении и перегруппировке
условных элементов 155
6.6. Команды и функции для работы с правилами 155
6.6.1. Просмотр и удаление существующих правил 155
6.6.2. Сохранение правил 157
6.6.3. Запуск и остановка программы 158
6.6.4. Просмотр плана решения задачи 160
6.6.5. Просмотр данных, способных активировать правило 132
Глава 7. Глобальные переменные 164
7.1. Конструктор defglobal и функции для работы с глобальными переменными 164
Глава 8. Функции 169
8.1. Конструктор deffunction и способы работы с внешними функциями 169
Глава 9. Разработка экспертной системы AutoExpert 173
9.1. Исходные