Сценарий (Искусственный интеллект, т. 2)

Используется для описания стереотипного знания.

Сценарий – формализованное описание стандартной последовательности взаимосвязанных фактов, определяющих типичную ситуацию предметной области. Это может быть описание целей, процедур их достижения (обед в ресторане, командировка, посадка в самолет, поступление в ВУЗ…)

Сценарии используются для понимания естественно-языковых текстов, планирование поведения, обучение, принятия решений, управления изменениями среды и т. д.

Введено понятие Р. Шенком и Р. Абельсоном (R. Schank, … 1975 R. Abelson)*. По форме сценария представленными некоторыми фреймами Шенк с их помощью связывал события истории.

Пример:

В каждой сцене есть последовательность действий (каузальные цепочки).

Дальнейшее развитие в 80 – 90 г. г. сценарии получили в трудах Д. Поспелова, Л. Литвинцевой. О ситуации знания пополняются.

Начали рассматривать сети фреймов.

В ролях уточнены: деятель, участники сценария, цели и мотивы поведения, ключевые события ?? посылки и следствия ключевого события, место, время, средства проведения события.

Каузальные сценарии (КСЦ):

<значение слота>:: =<спецификация знания слота>:

<значение>│<спецификация значения>: <последовательность значения >│NIL

<спецификация значения слота>::= n│s│p│СЦ│f│v│low│sys

<значение>::= <имя>

<последовательность значения >::=(<значение>,<значение>,… <значение>)

(<значение>R₁ <значение>R₂ …)

СЦ «Посадка в самолет»: № рейса (n: 861);

Деятель (s: дежурная);

Участники (s: пассажиры);

Цель деятеля (p: нахождение пассажира в самолете);

Цель участника (нахождение пассажира в конечном пункте полета);

Время (f: расчетное время проведения посадки);

Посылки (СЦ: (регистрация пассажиров R₁ сбор на посадку R₂ прохождение контроля R₃ подача автобуса R₄ подача трека));

Ключ (p: посадка в самолет);

Следствие (p: нахождение пассажира в самолете);

Побочные действия (СЦ (формирование багажа R₅ погрузка багажа на рейс));

Закономерности (low: (схема 1, схема 2, схема 3));

Системное имя (SYS: СЦЗ)

R₁ – отношение быть раньше на время...Ключ - основное событие, его реализация – достижение цели.

Посылки: необходимые условия реализации сценария (последовательность действий, которые надо выполнить).

Следствие – результаты выполнения ключевого события.

Побочное действие – параллельно.

Сценарий завершен, если цель достигнута. Т. о. Может быть построена система моделирования сценария.

Формальная система: четверка - M=<T, P,A, B>

T - множество базовых элементов различной природы. Например, слов с некоторого ограниченного словаря, деталей и т. п. Для T существующий метод определяет принадлежность к этому множеству за конечное число??????? П (T)

P – множество синтаксических правил ????????????????????????????????????

Существует П (P) – за конечное число шагов является ли X синтаксически правильной конструкцией.

А – подмножество синтаксических правил конструкций – аксиомы П (А)

B – множество правил вывода, применяя их к А можно получить новые синтаксические правила совокупности, к которым можно применять B.

C множеств выводимых в данной системе ??????????????

Если существует П (B) – является ли данная конструкция выводимой, то система разрешима.

A – все информационные единицы внешнего множества

далее – новые значения.

фреймы представление процедурных знаний

Сценарии

Особую роль в системах представления знаний играют стереотипные знания, описывающие известные стандартные ситуации реального мира. Хотя их можно описывать продукциями или логическими моделями (аксиомами и правилами вывода), но более удобной и естественной формой являются сценарии.

Сценарий – формализованное описание стандартной последовательности взаимосвязанных фактов, определяющих типичную ситуацию предметной области. Обычно это – последовательности действий или процедур, описывающих способ достижения конечной цели (приготовление блюда, посадки в самолет, поступление в институт, и т. д.).

Сценарии используются для планирования действий, решения каких-либо задач, понимания естественно-языковых текстов, обучения и др.

Впервые понятие сценария было введено в 1975 Шенком и Абельсоном (Schank, Abelson) – Кембриджский университет.

Сценарий формально описывался фреймом со слотом:

Сцены являются крупными (обобщенными) действиями, разбивающимися в свою очередь, на последовательность более мелких процедур. Каждое последующее действие выполняется при условии завершения предыдущего, которое и создает условия для выполнения. Т. о. Процедуры связаны между собой причинно–следственными связями. Сцены так же ими связаны и обычно следуют одна за другой.

Пример:

Были предложены более развернутые схемы, характеризующие сценарий (Литвинцева, Кондрашин). Они были названы каузальными сценариями (причинно / следственными).

В них среди ролей выделены: деятель, участники сценария (главный действующий объект).

Значения слотов делятся на классы:

Сценарий считается завершенным, если основное (ключевое) событие реализовано и цель достигнута. При декомпозиции цели на подцели в виде дерева имеем дерево сценариев. Обычно именно оно используется при планировании действий.

Планирование решения задач. Перспективы развития ЭС.

Планирование в пространстве состояний (SS - проблема) планирование в пространстве задач (PR - проблема).

SS: Задано некоторое пространство ситуаций (состояние внешнего мира и состояние ЭС) – какие-то параметры. Ситуации образуют обобщенные состояния. Действия ЭС или изменения во внешней среде приводят к изменению состояний. Начальные состояния → конечные (целевые) состояния. Поиск пути, ведущего из начального состояния в конечное.

PR: Пространство образуется за счет введения на множестве задач отношений часть/целое, род/вид, Декомпозиция задач на цели/подцели, решение которых известно.

Пример:

1.Планирование по состояниям: каждое описание задается строками, векторами, двухмерными массивами, деревьями, списками и т. д. Операторы одно состояние → в другое. Поиск на графе пути из A в B (обычно графы генерируются). Слепые и направленные методы поиска (поиск вглубь и поиск вширь).

Реализация фреймовых систем.

Фреймовые системы могут быть реализованы различными способами. Структура фрейма может быть представлена конструкцией: f = [<S1, V1>,<S2, V2>,…<Sn,Vn>], где f – имя фрейма; Si – имя i–го слота; Vi – значение слота.

С каждым слотом может быть сцеплена (по активизации) процедура (одна или любая комбинация) из следующих классов: 1) IF – ADDED – (ЕСЛИ – ДОБАВЛЕНО) - вызывается, при занесении нового значения в слот.

2) IF – DELETED – (ЕСЛИ – УДАЛЕНО) - вызывается при удалении значения из слота («очистка» слота).

3) IF – NEEDED: - (ЕСЛИ – НУЖНО) – вызывается при обращении к пустому слоту, т. е. при необходимости определения значения слота по уже имеющимся значениям других слотов или независимо от этого, например, путем запроса значения у пользователя.

Часть значений слотов фрейма может приниматься по умолчанию, если нет явных указаний о присваивании слоту конкретного значения.

Фрейм с пустыми значениями слотов или со значениями по умолчанию называется фреймом-прототипом. Фрейм с заполненными значениями – фреймом-экземпляром.

В качестве фреймов-прототипов могут быть фреймы-описания объектов, ????, ситуаций, а также процедур. В последнем случае вызов фрейма по имени соответствует обычному вызову процедуры (с параметрами или без них).

Поддержку работы с фреймами пользователь может писать на любом языке высокого уровня (C, Modula-2, Pascal), а также на специальных языках: работы со списками LISP, логического программирования PROLOG, объектно-ориентированного программирования Small talk-80, C++, и других.

Имеются также специальные языки работы с фреймами: RLL, KRL, FRL и другие. Часто фреймовые представления объединяются с сетевыми и продукционными языки ART и другие.

Если структура фреймов будет изменяться в процессе функционирования, то лучше всего использовать динамические структуры в виде списков.

Для фреймов фиксированной структуры возможна реализация записями или наборами массивов.

Процесс инициализации работы фреймовой системы начинается с занесении информации в какой-либо слот одного из фреймов прототипов, либо непосредственным вызовом процедурного фрейма.

При этом выполняются процедуры, либо сцепленные с соответствующими значениями слотов, либо непосредственно описанные во фрейме в качестве значений слотов- условий и слотов- действий.

Пример использования фреймов. Язык RRL

Примером фреймового языка является RLL (Representation Language, Language) – авторы Грейнер Р.; Ленат Д.;1980. (Greiner R., Lenat D.)

Этот язык является инструментальной средой для создания специализированных языков представления знаний.

Язык содержит базисные примитивы и средства конструирования более сложных структур из простых (специализирование языков). При этом технология конструирования сведется в основном к редактированию предлагаемых форм (заготовок) и последующей их перетрансляции в лист-представления.

Базисной конструкцией является фрейм-подобный RLL- элемент содержащий ряд слотов. Все структуры (декларативные и процедурные) описываются единообразно парами имя слота/значение.

Например:

RLL – элементами описываются не только понятия предметной области, но и сами процедуры, слоты и другие компоненты RLL – среды.

Отношения род/вид (обобщения) задаются многосвязными списками. Используется и аппарат присоединенных процедур, задаваемых в описании слота. (To_compute – процедура типа IF - NEEDED)

Правила обработки также являются RLL – элементами, содержащими слоты IF и THEN. Пример:

сетевые модели. представление знаний