産生式系統

産生式系統

構造知識型系統和建立認知模型時常用的知識
産生式系統,是構造知識型系統和建立認知模型時常用的知識表示的形式系統。1943年E.波斯特首先将他提出的一種計算形式體系命名為産生式系統。50年代末期,A.紐厄爾和H.A.西蒙在研究人類問題求解的認知模型時也使用了産生式系統這一術語。産生式系統現代已成為研制人工智能系統時采用的最典型的體系結構之一。
    中文名:産生式系統 外文名: 别名: 類别:知識表示的形式系統 時間:1943年 提出人:E.波斯特 簡稱:産生式

産生式規則

簡稱産生式。它是指形如α─→β或IFαTHENβ或其等價形式的一條規則,其中α稱為産生式的左部或前件;β稱為産生式的右部或後件。

①如果α、β分别代表需要注視的一組條件及其成立時需要采取的行動,那麼稱為條件-行動型産生式。

②如果α、β分别代表前提及其相應的結論,那麼稱為前提-結論型産生式。人工智能中的推理很多是建立在直觀經驗基礎上的不精确推理,而産生式在表示和運用不精确知識方面具有靈活性,因此許多專家系統采用産生式系統為體系結構。

組成

一個産生式系統由下列3部分組成:

一個總數據庫(global database),它含有與具體任務有關的信息;随着應用情況的不同,這些數據庫可能像數字矩陣那樣簡單,也可能像檢索文件結構那樣複雜。

一套規則,它對數據庫進行操作運算。每條規則由左右兩部分組成,左部鑒别規則的适用性或先決條件,右部描述規則應用時所完成的動作。應用規則來改變數據庫。

一個控制策略,它确定應該采用哪一條适用規則,而且當數據庫的終止條件滿足時,就停止計算。

自由帕斯卡中

free pascal 中的産生式系統的組成

産生式系統由一個綜合數據庫、一組産生式規則和一個控制系統三個基本 要素組成。其中:綜合數據庫是産生式系統所用的主要數據結構,它主要用來表示問題的狀态,即初始狀态、中間狀态和目标狀态等,以及狀态之間的關系。它不是固定不變的,在求解的過程中,它的内容将越來越多,狀态之間的關系也越來越複雜。

目前計算機法律應用中進行法條檢索或案例歸納總結的基礎上,把人工智能方法和法律推理理論結合起來,提出了一種既符合我國法律規定及法律推理理論又切實可行的計算機法律推理方法。該方法改變了單獨使用演繹推理或歸納推理的傳統法律推理方式,結合司法實務,把演繹推理和歸納推理兩種推理方式結合起來一起使用,演繹推理進行法條的檢索和适用,歸納推理進行判例的歸納和學習。該方法把法條看做一個謂詞邏輯,将其拆解為構成要件和适用後果兩個部分,當案件符合構成要件時執行該法條的适用後果部分,最後在判例知識庫中找到适用了相同法條規則的參考判例。

經常用來表示數據庫的數據結構有串、集合、數組、樹、表、記錄、隊列等。

産生式規則是對數據庫進行操作的一系列規則。規則的一般形式是:

IF 條件 THEN 操作

即滿足應用的先決條件後,就對數據庫實行後面的操作。

控制策略規定了操作的順序,即在任何條件下用什麼規則進行操作,什麼條件下停止運行,它規定了問題的求解的搜索策略和路線。控制策略一般可分為不可撤回方式和試探法兩大類,試探法又包括回溯法和圖搜索法兩種。

工作方式

産生式是系統的單元程序,它與常規程序不同之處在于,産生式是否執行并不在事前硬性規定,各産生式之間也不能相互直接調用,而完全決定于該産生式的作用條件能否滿足,即能否與全局數據庫的數據條款匹配。因此在 人工智能中常将産生式稱為一種守護神(demon),即“伺機而動”之意。另一方面,産生式在執行之後工作環境即發生變化,因而必須對全局數據庫的條款作相應修改,以反映新的環境條件。全部工作是在控制程序作用下進行的。現代産生式系統的一個工作循環通常包含匹配、選優、行動三個階段。匹配通過的産生式組成一個競争集,必須根據選優策略在其中選用一條,當選的産生式除了執行規定動作外,還要修改全局數據庫的有關條款。因此現代産生式系統的控制程序常按功能劃分為若幹程序。

推理方向

産生式系統的推理分為正向推理和逆向推理。正向推理指的是從現有條件出發,自底向上地進行推理(條件的綜合),直到預期目标實現。逆向推理則從預期目标出發,自頂向下地進行推理(目标的分析),直到符合當前的條件。運用逆向推理時,後件而不是前件引導産生式的搜索工作,因此按推理方向可将産生式系統分為前件驅動和後件驅動兩種類型。條件-行動型産生式系統采用前件驅動的工作方式。

優缺點

産生式系統的優點是:

①模塊性,每一産生式可以相對獨立地增加、删除和修改。

②均勻性,每一産生式表示整體知識的一個片段,易于為用戶或系統的其他部分理解。

③自然性,能自然地表示直觀知識。它的缺點是執行效率低,此外每一條産生式都是一個獨立的程序單元,一般相互之間不能直接調用也不彼此包含,控制不便,因而不宜用來求解理論性強的問題。

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