Взаимодействие правил в процессе рассуждений

На правила можно смотреть как на символьные структуры, которые выражают или дедуктивные, или ассоциативные способы продвижения в процессе рассуждений (вывода). При этом под дедуктивным процессом рассуждений подразумевается способ, когда некоторое правило может быть использовано для проверки условий в другом правиле. Под ассоциативным процессом рассуждений подразумевается способ, когда некоторое правило может инициировать запуск или выполнение других правил.

Более наглядно правила-продукции можно представить с помощью диаграммы (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Наглядное представление продукции.

Продемонстрируем графически действие одного правила. Каждое правило представляет собой как бы островок знаний {модуль), который начинает «работать», как только это правило становится пригодным. Предположим, что все условия (все строки в ЛЧП) выполнены (напомним, что формально они образуют конъюнкцию). Правило, следовательно, может быть применено. На рис. 4.5 закрашенные элементы означают «истинно». Так как все условия истинны, то верхняя часть ПЧП А (еще ее называют гипотезой) также истинна. Значение гипотезы, таким образом, зависит от состояния (наличия) всех условий в ЛЧП. Значение это — булевское {"И" или «Л»). Так как гипотеза может иметь то или иное значение, она может присутствовать в левой части какого-либо другого правила. Рассмотрим пример на рис. 4.6.

Рис. 4.6. Определение истинности недостающего условия.

Для определения истинности гипотезы п правила Y в левой части Y не хватает одного условия. Положим, что значение этого условия зависит от состояния /и. Чтобы проверить, является ли 777 истинной, система постарается найти правило (X), где т было бы гипотезой и его можно было бы рассматривать как подзадачу для вычисления п. Так иллюстрируется дедуктивное рассуждение, которое может проводиться на многих уровнях вложенности и включать много правил (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Пример взаимодействия правил при дедуктивном рассуждении

Для разрешения конфликтов, которые могут возникать между правилами, в систему включаются специальные механизмы их разрешения, о которых мы говорили выше.

Мы рассмотрели простой случай, когда ПЧП имеет только одну гипотезу. Обычно же правила имеют более сложные ПЧП, включающие, наряду с гипотезами, и действия. На диаграмме (рис. 4.8) действия образуют нижнюю часть ПЧП. Когда правило оказывается истинным, применяются действия этой ПЧП.

Рис. 4.8. Примеры действий правой части продукции

Они называются действиями потому, что вызывают некоторое изменение в общей системе. Диаграмма (см. рис. 4.8) иллюстрирует типы действий, которые могут происходить, когда срабатывает правило.

Если некоторое правило изменяет значения данных, входящих в другие правила, оно может запустить выполнение этих правил (рис. 4.9). Активное правило, изображенное темной заливкой, задействует три других правила; это — продвижение, но вызову (evocative), или прямое (индуктивное) рассуждение. Левое верхнее правило вычислилось, но не сработало из-за неудовлетворения условий (отмечено крестами). Таким образом, гипотеза оказалась ложной.

Рис. 4.9. Инициация выполнения других правил

Правила могут также вызывать пересмотр других правил. На рис. 4.10 показано правило, действие которого изменяет состояние некоторой переменной, чье текущее значение делает ложным условие в другом правиле.

Рис. 4.10. Пример влияния одного правила на другое

Если машина вывода, управляющая этим выводом, позволит это сделать в данный момент, то правило будет пересмотрено и потом, возможно, запущено в действие. В результате это могло бы перенести фокус внимания на другое правило, как показано на рис. 4.11.

Рис. 4.11. Перенос действия на второе правило

Всякое правило может действовать и само на себя. Например, оно может «переустановить» (reset) само себя, как если бы ничего и не происходило (рис. 4.12).

Рис. 4.12. Правило действует само на себя или меняет состояние другого через время At.

Этот режим работы, называемой пересмотром (revision), является немонотонным. Система способна отменять логические зависимости, установленные ранее, в результате изменения самой проблемы.

Дедуктивные (обратные) и индуктивные (прямые, вызывающие) механизмы вывода являются взаимозависимыми. То, каким образом работает данное правило в данное время, зависит как от событий (если что-то изменилось из-за некоторой внешней информации либо из-за какого-то действия), так и от текущего фокуса внимания. Следующий рисунок (рис. 4.13) показывает интеграцию различных механизмов вывода.

Рис. 4.13. Механизмы вывода на продукциях

Бывает, что приходится выполнять некоторое правило заново в порядке решения изменяющейся подзадачи или потому, что оно вдруг стало пригодным. Этот «оппортунистический» характер общей архитектуры является важным фактором при построении систем, которые благодаря этому могут адаптироваться к изменяющимся обстоятельствам. Но еще важнее, что так можно проводить избирательное, зависящее от цели и от данных, исследование БЗ, избегая исчерпывающих, дорогих режимов работы.

В этом воображаемом примере (см. рис. 4.13) мы рассматриваем процесс рассуждения через интервал времени At. Фокус внимания был направлен на левое верхнее правило, затем перешел на правило в кружочке, которое инициировало дедуктивное рассуждение. В ходе этого дедуктивного рассуждения внимание системы привлекли новые правила, а завершающее выполнение выпало на долю нижнего справа правила. (Правила, обозначенные незакрашенными прямоугольниками, в этом выводе оказались невостребованными.) Мы лишь поверхностно исследовали на этих диаграммах механизм рассуждений, который реализуется в продукционных системах. Мы рассчитывали просто ознакомить читателя с общим смыслом рассуждения.