Этап 3. Формализация
На этапе формализации базы знаний осуществляется выбор метода представления знаний. В рамках выбранного формализма осуществляется проектирование логической структуры базы знаний.
На этапе формализации все ключевые понятия и отношения, выявленные на этапе концептуализации, выражаются на некотором формальном языке, предложенном (выбранном) инженером по знаниям. Здесь он определяет, подходят ли имеющиеся инструментальные средства для решения рассматриваемой проблемы или необходим выбор другого инструментария, или требуются оригинальные разработки. Средняя длительность 1-2 месяца.
На этапе формализации реализуются следующие модели:
Логическая модель реализует и объекты, и правила с помощью предикатов первого порядка, является строго формализованной моделью с универсальным дедуктивным и монотонным методом логического вывода "от цели к данным".
Основная идея при построении логических моделей знаний заключается в следующем – вся информация, необходимая для решения прикладных задач, рассматривается как совокупность фактов и утверждений, которые представляются как формулы в некоторой логике. Знания отображаются совокупностью таких формул, а получение новых знаний сводится к реализации процедур логического вывода.
Пример.
P: «Все люди смертны»
Q: «Сократ - человек»
R: «Сократ - смертен»
«Если все люди смертны и Сократ является человеком, то Сократ является смертным»
(P Ù Q) ® R
Продукционная модель позволяет осуществлять эвристические методы вывода на правилах и может обрабатывать неопределенности в виде условных вероятностей или коэффициентов уверенности, а также выполнять монотонный или немонотонный вывод.
Продукционная модель – это модель, основанная на правилах, позволяющая представить знание в виде предложений типа ЕСЛИ-ТО.
Пример.
ЕСЛИ «двигатель не заводится»
и «стартер двигателя не работает»
ТО«неполадки в системе электропитания стартера»
Семантическая сеть – это направленный граф с поименованными вершинами и дугами, причем узлы обозначают конкретные объекты, а дуги – отношения между ними.
Пример.
Фреймовая модель, как частный случай семантической сети, использует для реализации операционного знания присоединенные процедуры.
Фрейм – структура данных для представления некоторго концептуального объекта. Фрейм имеет имя, идентифицирующее описываемое понятие, и содержит ряд описаний – слотов, с помощью которых определяются основные структурные элементы этого понятия. За слотами следуют шпации, в которые помещают данные, представляющие текущие значения слотов.
Пример иерархии фреймов.
Объектно-ориентированная модель, как развитие фреймовой модели, реализуя обмен сообщениями между объектами, в большей степени ориентирована на решение динамических задач и отражение поведенческой модели.