Шпаргалка на тему Лекции по информатике
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-06-29Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.

Предоплата всего

Подписываем
Введение в проблему искусственного интеллекта (ИИ) Понятие систем ИИ, их классификация области применения и перспективы развития. Использование систем ИИ в организационном управлении. 1. Понятие систем ИИ, их классификация области применения и перспективы развития. ИИ - это научно-исследовательское направление создающие модели и соответствующие программные средства, позволяющие с помощью ЭВМ решать задачи творческого, не вычислительного характера, которые в процессе решения требуют обращения к семантике (проблеме смысла). Исследования в области ИИ проводятся в течение 30 лет.
Началом работ в области ИИ считают создание ЭВМ, которая должна была имитировать процесс человеческого мышления. Разработка Розенблата. Машина-персептрон имела два вида нейтронов, которые образовывали нейтронную сеь. Исследования в области ИИ разделились на два подхода: 1)Конекционистский 2)Символьный Начало работ в (2) считают разработки университета Корнеги Меллона, а именно два программных комплекса: а)логик-теорик; б)общий решатель задач. В конце 60-х изменилась методология решения задач ИИ, т.е. вместо моделирования способов мышления человека началась разработка программ способных решать человеческие задачи, но на базе Эффективных машинно-ориентированных методов. Исследовательским полигоном этого периода явились головоломки и игры. Это объясняется замкнутостью пространства поиска решений и возможностью моделирования очень сложной стратегии поиска решения. В то же время делаются попытки перенести ИИ из искусственной среды в реальную. Возникает проблема моделирования внешнего мира. Это привело к появлению интегральных роботов, которые изначально должны были выполнять определенные операции в технологических процессах, работать в опасных для человека средах. С появлением роботов большое внимание уделяется реализации функции формирования действий, восприятие ими информации о внешней среде. Появление роботов считают вторым этапом исследований в ИИ. В начале 70-х акценты в ИИ сместились на создание человеко-машинных систем, позволяющих комплексно на основе эвристических методов вырабатывать решения в рамках конкретных предметных областей на основе символьного подхода. В это же время стали развиваться бурными темпами экспертные системы (ЭС). ЭС - позволяет выявлять, накапливать и корректировать знания из различных областей и на основе этих знаний формировать решения , которые считаются если не оптимальными, то достаточно эффективными в определенных ситуациях. ЭС используют знания группы экспертов в рамках определенной предметной области. В качестве экспертов используются конкретные специалисты, которые могут быть не достаточно знакомы с ЭВМ. В настоящее время в общем объеме доля ЭС составляет до 90%. Если проранжировать области применения по количеству созданных образцов: Медицинская диагностика, обучение, консультирование. Проектирование ЭС. Оказание помощи пользователям по решению задач в разных областях. Автоматическое программирование. Проверка и анализ качества ПО. Проектирование сверхбольших интегральных схем. Техническая диагностика и выработка рекомендаций по ремонту оборудования. Планирование в различных предметных областях и анализ данных, в том числе и на основе статистических методов. Интерпретация геологических данных и выработка рекомендаций по обнаружению полезных ископаемых. Первые образцы ЭС занимали по трудоемкости разработки 20-30 человеко/лет. В коллектив разработчиков входили: эксперты предметной области, инженеры по знаниям или проектировщики ЭС, программисты. В проектировании ЭС есть существенное отличие от проектирования традиционных информационных систем. Это объясняется тем, что в ЭС используется понятие “знание”, а в традиционной системе - “данные”. В ЭС отсутствует понятие жесткого алгоритма, а всевозможные действия задаются в виде правил, которые являются эвристиками, т.е. эмпирическими правилами или упрощениями. В процессе работы системы производится построение динамического плана решения задачи с помощью специального аппарата логического вывода понятий. С появлением ЭС появилась новая научная дисциплина - инженерия знаний, которая занимается исследованиями в области представления и формализации знаний, их обработки и использования в ЭС. В настоящее время под термин ЭС попадает очень большой круг систем, которые можно отнести к ЭС только по используемым моделям и методам проектирования. Поэтому делается попытка более строгой классификации систем ИИ символьного направления.В ЭС предполагается работа с неполными знаниями. При проектировании БЗ в базу вносятся всегда только верные знания, а неопределенные знания считаются неверными - гипотеза закрытого мира. 5 - Неточность вывода присутствует в ЭС и связана с тем, что в реальном мире система работает с нечеткими множествами, поэтому для устранения неточности используется теория нечетких множеств. 4. Организация интерфейса с пользователем в ЭС. В блоке “интерпретатор запросов и объяснение результатов” предназначен для функционирования системы в режиме эксплуатации при работе с конечным пользователем. Интерпретатор запросов формирует обращение пользователей к системе, а блок объяснения результатов комментирует весь ход формирования решения в системе. По теории ЭС оба эти блока должны иметь развитые средства общения с пользователем на языке, максимально приближенном к естественному. В настоящее время целое научное направление занимается вопросами создания интерфейса на естественном языке. Интерпретатор запросов производит редактирование обращения пользователя и формирует на его основе задачу для системы. В интерпретаторе должны быть предусмотрены средства устранения неопределенности запросов, а также производятся синтаксический и семантический анализ запроса. Неопределенность порождается, как правило, некомпетентностью пользователя. В некоторых случаях объективная оценка целого ряда факторов, описывающих конкретную ситуацию, может быть объективно невозможна. В интерпретаторе запросов предусматривается система уточняющих вопросов к пользователю, а также разрабатывается специальный аппарат, позволяющий на основе анализа контекста запроса назначить недостающие значения показателей по умолчанию. В запросе пользователя используется, как правило, декларативные знания, которые обязательно контролируются как на семантическом, так и на синтаксическом уровне. Интерпретатор преобразовывает декларативные знания запросов в те формализмы, которые используются в модели БЗ. Чем проще пользователю обращаться к системе на естественном языке, тем сложнее интерпретатор запросов. В блоке объяснения должно быть предусмотрено полное текстовое объяснение с использованием когнетивных функций всего хода решения задачи, а также описание стратегии поведения системы на сложных этапах выработки решений.
Блок обучения функционирует в режиме актуализации БЗ на этапе ее проектирования и эксплуатации и взаимодействует с экспертами предметной области. Его основная задача - это формализация знаний полученных от эксперта в соответствии с выбранной проектировщиком моделью знаний. В этом блоке объединяются функции интерпретатора запросов и блока объяснения. Блок объяснения должен реализовать общение с экспертом на естественном языке.
Продукционная модель (ПМ) знаний и ее использование в ЭС. Представление знаний. Особенности организации логического вывода. Организация поиска решений в простых и сложных ЭС. Примеры использования ПМ. 1. Представление знаний. ПМ или системы продукции используют для представления знаний два понятия: “объект-атрибут-значение” “правило продукции” С помощью (1) описываются декларативные знания в базе. Такое представление позволяет при формировании БЗ упорядочить описание объектов, соблюдая их определенную иерархию. Если к таким упорядоченным объектам в процессе логического вывода применять правила, то можно организовать обращение отдельно к объекту, отдельно к атрибуту и отдельно к значению. Правило продукции представляет собой средство описания процедурных знаний в виде MG->MD MG описывает определенную ситуацию в предметной области MD описывает собой одно действие или соволкупность действий, которые необходимо выполнить в случае обнаружения соответствующей ситуации в предметной области Применеие каждого текущего правила изменяет ситуацию на обьекте , поэтому нужно в следующем цикле проверить весь набор правил, пока не встретится условие останова. И левая и правая часть правила строится на основе знаний в виде “объект-атрибут-значение” или более сложных конструкций, построенных на их базе. Продукционные системы используют модульный принцип организации знаний (этим они отличаются от традиционных систем, т.к. те используют модульный принцип организации алгоритмов) В продукционных моделях предполагается полная независимость правил друг от друга, т.е. на одном уровне иерархии одно правило не может вызвать другое. Продукционные модели обладают высокой степенью модифицируемости значений, дают возможность четко отделить метазнания от предметных знаний, что позволяет даже врамках одной системы использовать разные стратегии вывода. 2. Особенности организации логического вывода. Механизм или аппарат логического вывода продукционной модели основан на принципе распознавания образов. Этот механизм называют интерпретатором,который циклически выполняет 4 последовательных этапа (выборку, сопоставление, разрешение конфликта, действие или их совокупность) На каждом из перечисленных этапов интерпретатор работает с БЗ, рабочей памятью, памятью состояний интерпретатора. Схема одного цикла работы интерпретатора следующая:Кол-во разработчиков ЭС не должно быть меньше 4 чел., из к-рых 1 явл-ся экспертом ПО, 2 - инженеры по знаниям или проектировщики ЭС, 1 - программист, осуществляющий модификацию и согласование инструментальных средств.
В дальнейшем, в процессе преобразования прототипа в конечный продукт, состав программистов должен быть увеличен. 2. Основные этапы разработки ЭС.(х) (y) ( служащий (х) руководитель (y, х))
Если некотрая переменная в ППФ проквантифицирована, то она называется связанной. В противном случае переменная называется свободной. Любое выражение, которое получается путем квантифицирования правильной формулы, является также ППФ. Предикатами первого порядка наз-ся предикаты, в которых не допускается квантификация по предикатным или функциональным символам, а можно квантифицировать только переменные. 3. Аппарат логического вывода. В языке предикатов процедуры логического вывода производятся над знаниями, представленными во внутренней форме по отношению к тем описаниям, к-рые выполнил проектировщик, отражая специфику ПО, т. о. проектировщик работает с внешней формой представления знаний, а процедуры логического вывода - со внутренней. Перевод внешней формы во внутреннюю производится в системах, реализующих язык предикатов, автоматически на основе таблиц истинности для вычисления отдельных предикатов и логических операций, а также на основании целого ряда эквивалентности ( законы де Моргана, дистрибутивные законы, ассоциативные законы ). В процессе логического вывода языка предикатов используются операции, к-рые применяются к существующим ППФ с целью построения новых ППФ. “Modus ponens” - используется для создания из ППФ вида А ППФ вида В ( А В). (“турникет”) интерпретируется как “следовательно”. Операция специализации. Суть — позволяет доказать, что если некоторому классу обьектов присуще к.-л. свойство, то любой обьект данного класса будет обладать этим свойством. Для всех обьектов класса исп. свойство А, следовательно x) W(x), A L*W(A) (?) Операция — унификация. Использ-ся для док-ва теории, содержащих квантиоризированные формулы приводят в соответствие определенные подвыражения формы путем нахождения подстановок. Операция резолюция. Используется для порождения новых предположений. В основе метода резолюции лежит опровержение гипотезы и доказательство, что это неверно. В процессе реализации метода используется операция исключения высказывания, если эти высказывания в даных предположениях отрицаются, а вдругих — нет. Врезультате доказательства если опровержение ложно, формируется пустая резольвента. Для применения резолюции ППФ должны быть переведены в клаузальную форму путем упрощения, а затем представлено в форме дизьюнкции. Процесс преобразования сводится к следующ. основным этапам: 1 — исключение символов импликации из формул и ограничение области действия символа отрицания 2 — разделение переменных, т.е. замена одной связанной квантором переменной, кот. встречается в выражении несколько раз — различными именами 3 — исключение кванторов существования путем их замены функциями, аргументами которых являются переменные, связанные квантором общности, область действия кот. включает область действия исключенного квантора существования. 4 — преобразование предположений в префиксную форму, т.е. в ППФ не остается кванторов существования. Каждый квантор общности имеет свою переменную, поэтому все кванторы общности можно переместить в начало ППФ и считать, что область действия каждого квантора включает всю ППФ. 5 — приведение матрицы к коньюнктивной нормальной форме, т.е. коньюнкции конечного множества дизьюнкций. 6 — исключение кванторов общности. Это возможно, т.к. все переменные, оставшиеся на этом этапе относятся к квантору общности. 7 — исключение символов коньюнкции. В результате матрица остается только в виде дизьюнкций, над которыми возможно проведение операций резлюции. 4. Особенности машинной реализации языка предикатов первого порядка. Машинная реализация языка предиката первого порядка имеет ряд серьезных проблем, которые связаны с универсальностью аппарата логического вывода. 1-я проблема — монотонность рассуждений (в процессе логического вывода нельзя отказаться от промежуточного заключения, если становятся известными дополнительные факты, которые свидетельствуют о том, что полученные на основе этого заключения решения не приводят к желаемому результату. 2-я проблема — комбинаторный взрыв ( в процессе логического вывода невозможно применять оценочные критерии для выбора очередного правила. Безсистемное применение правил в рассчете на случайное доказательство приводит к тому, что возникает много лишних цепочек ППФ , активных в определенный момент времени. Это чаще всего приводит к переполнению рабочей памяти. В процессе исследований по отысканию эффективных процедур машинной реализации языка предиката наметилось 2 основных подхода(кон. 60-х гг.): 1 — Отбрасывается принцип универсальности языка предиката и производится поиск конкретных процедур, эффективных для конкретной предметной области. В этом случае в БЗ вводились обширные знания предметной области. Наиболее типичный представитель — LISP 2 — развивался в рамках традиционной логики и был направлен на сохранение универсальности , свойственной языку- предикату путем разработки эффективных процедур логического вывода универсальных по своему характеру, но позволяющих нейтрализовать монотонность и комбинаторный взрыв. Наиболее эффективной разработкой этого подхода явл. язык PROLOG. В нем принята обратная стратегия вывода. Полностью реализованы все средства описания знаний языка-предиката, в т.ч. и кванторами для порождения новых высказываний используется операция резолюции.В качестве процедуры поиска решения, позволяющей устранить монотонность и комбинаторный взрыв используют поиск в иерархически упорядоченном пространстве состояний. PROLOG. Реализация на ПЭВМ 1. Интегрировання Среда языка Turbo Prolog. 2. Структура программы 3. Стандартные типы доменов 4. Прототипы предиката 5. Утверждения и цели 6. Арифметические выражения. 7. Встроенные прдикаты языка 1. Интегрировання Среда языка Turbo Prolog. Функционирование Т.Р. требует наличие следующих стандартных каталогов: корневой Prolog, в котором должны находится следующие файлы: prolog.exe prolog.ovl для создания exe файла prolog.r тексты сообщения об ошибках prolog.hlp файл помощи prolog.sys конфигурация среды prolog.lib библиотеки prolog.obj вспомагательный файл для создания пользов-их exe файлов подкаталог PRO для пользовательских исходных файлов (расширение .pro) подкаталог OBJ для пользовательских обьктных и prg файлов подкаталог EXE для хранения пользовательских exe файлов подкаталог DOS для команд ОС в том случае, если предполагается их использование из пользовательских программ. (min command.com) 2. Структура программы на TURBO PROLOG 1.Domains 2.divdicates 3.clauses 1 Для определения типов доменов или данных, используемых в программе 2 описание прототипов пользовательских предикатов 3 “утверждения” включает описание фактов в виде предикатов и правил, т.е. декларативных и процедурных знаний 4 содержит цель решения задач, при его отсутствии система запрашивает цель решения задачи в окне диалога и в этом-же окне получаем ответ, при его присутствии в нем помещаем пользовательский интерфейс. Место для печатания -35--36--37- readint () (integer) : (0) - читает целое число, чтение заканчивается нажатием readreal () (real) : (0) - вещ. readchar() (char) : (0) - читает единичный символ readln () (string) : (0) - читает строку символов inkey () (char) : (0) - заканчивается истиной, если после предыдущей операции была нажата клавиша, возвращается её код. Если не была нажата, то предикат оканчивается неудачей nl - код двух клавиш - переход на новую строку write (x1, x2, ...) (переменные и константы) : (i, i, ...) - выдает на текущее устройство записи констант и содержание переменных writef (, x1, x2, ...) (string, ) : (i, i, ...) Структура формата: “ % - m.pw “, где % - признак форматного вывода если задан “-”, то знаки должны выравниваться по левому краю, если не задан - по правому m - длина поля вывода p - кол-во цифр после точки w - тип числа, вместо w записывается f, если выводится число в десятичном виде, e - в экспотенциальной форме, q - в самом коротком формате. Предикаты работы с символьными данными. str_lon (, ) (string, integer) : (i, i) (i, 0) если задано (i, i), проверяется длина строки, если (i, 0) - возвращается длина строки Преобразование типов Все предикатные преобразования действуют в обе стороны. Случай (i, i) проверяет истинность для всех типов, кроме real. Преобразование между типами string, symbol и real, integer пр-ся (?) автоматически. char_int (, ) (сhar, integer) : (i, 0) (0, i) (i, i) str_char (, ) (string, сhar) : (i, 0) (0, i) (i, i) str_int (, ) (string, real) : (i, 0) (0, i) и т. д. Работа с командами операционной системы Необходимым условием для работы с предикатами этой группы есть наличие подкаталога DOS, в котором бы был записан минимум command.com system () (string) : (i) - передает команду OS date (, , ) (integer, integer, integer) : (i, i, i) (0, 0, 0) - устанавливает, если (i, i, i), или возвращает, если (0, 0, 0) системную дату time ... - то же dir (, , ) (string, string, string) : (i, i, 0) - выдаются на экран специфицированные файлы из каталога по маршруту. Возможно выбрать из каталога имя одного файла с помощью стрелок управления курсором, при нажатии имя этого файла присваивается третьему аргументу предиката Специальные предикаты языка Turbo Prolog bouncl () - “истина, если переменная является конкретизированной free () - “истина, если переменная не является конкретизированной fail - всегда ложн. вызывает возврат для проверки базы в правилах ! - (cat) - предикат отсечения, ограничивает возврат exit - останавливает выполнение пользовательской программы и передает управление меню Turbo Prolog trace - общее включение режима отладки. Указывается в начале исходной программы trace () (symbol) : (i) (0) - устанавливает, если i, или возвращает, если 0, текущий режим отладки. В качестве статуса можно использовать on/off. Использование этого предиката предполагает наличие trace в начале программы diagnostics - позволяет выдать анализ программы в процессе компиляции. Анализ включает имена используемых предикатов. Для каждого имени определяется, являются ли аргументы конкретного предиката фактами или указывается конкретность предиката. nowarnings - отключает предупреждения в процессе компиляции project “имя файла” - данная программа является частью проекта include “имя файла” - в компиляцию включается файл с указанным именем Управление ходом выполнения программ на языке ТР. 1. Рекурсия. 2. Возврат и отсечение. 1. Рекурсия. В механизм обработки программ на языке ТР заложена рекурсия, то есть вычисление значения функции с помощью той же функции, но с измененными параметрами. Рекурсия в ТР реализуется в 2 этапа: 1) исходная задача разбивается на более мелкие частные задачи и формируются частные решения и на основе которых затем будет получено общее решение задачи. Процесс разбиения задачи на подзадачи наз-ся редукцией. Редукция завершается в том случае, если сформирована подзадача, которая может быть решена непосредственно. 2) сборка решения, начиная от самого (?) последнего к самому общему. Для использования рекурсии в программах необходимо использовать следующий формат правила рекурсии: if (1) (2) (3) (4) (5) В структуре правила компоненты (1), (3), (5) могут присутствовать или отсутствовать с учетом специфики решаемой задачи. Компоненты (2), (4) обязательны, так как они организуют аппарат активизации правила рекурсии. Обычно компонента (1) - это предикаты, которые не влияют на рекурсию. Компонента (3) содержит предикаты, с помощью которых формируются новые значения аргументов, участвующих в рекурсии, а (5) включает предикаты, которые формируют с помощью аппарата рекурсии искомые значения. (5) - сборка решения. (2) - используется для останова рекурсии, а (4) - реализует повторный вызов рекурсивного правила для новых значений аргумента. В зависимости от заданных граничных условий различают нисходящую и восходящую рекурсию. Пример. Определение n-го терма последовательности 1, 1, 2, 6, 24, ... N 0 1 2 3 4 ... 0 терм=1 3 терм=2*3 1 терм=1*1 4 терм=6*4 2 терм=1*2 5 терм=24*5 Для обозначения того факта, что n-й член последовательности равен V, вводится предикат следующего вида: posl (N, V) Фрагмент программы: domains N, V = integer divdicates posl = (N, V) clauses posl (0, 1) posl (N, V) if 1) N>0 2) M=N-1 3) posl (M, U) 4) V=U*N goal posl (3, x) Решение задачи производится в 2 этапа: I этап. 1. Производится попытка удовлетворить запрос пользователя, используя первое утверждение в разделе clauses (posl (3,x) сопоставляется с posl (0, 1)). Так как 0 не сопоставляется с 3, то попытка завершается неудачей. После этого posl (3, x) сопоставляется с заголовком 2-го утверждения posl (N, V). Отсюда N получает значение 3, а V связывается с х и система переходит к доказательству подцели в теле правила: 1) N>0 согласуется при N1=3 2) M1=N1-3 согласуется при N1=3 и M1=2 3) posl (2, U1) приводит ко второму рекурсивному обращению и так как это обращение не согласовано с первым, то последнее утверждение (V=U*N) откладывается. 2. Согласование posl (2, U1) с posl (0, 1) приводит к неудаче. Происходит сопоставление с заголовком 2-го утверждения, что заканчивается удачей, при этом N2=2 и V=U1 . происходит доказательство по цели этого утверждения: 1) согласуется при N2=2 2) согласуется при N2=2 и М2=1 3) posl (1, U2) приводит к повторному рекурсивному обращению 4) откладывается 3. Согласование posl (1, U2) с posl (0, 1) приводит к неудаче. Сопоставление с заголовком 2-го утверждения заканчивается неудачей, при N3=1 и V=U2 . Происходит доказательство по цели этого утверждения: 1) согласуется при N3=1 2) согласуется при N3=1 и М3=0 3) posl (0, N3) приводит к повторному рекурсивному обращению. Полученное целевое утверждение сопоставляется с первым целевым утверждением posl (0, 1), при этом U3 получает заначение 1. На этом этап разбиения заканчивается. II. Этап сборки решения. Производится попытка согласования самого последнего из отложенных целевых утверждений, если это удается, то производится согласование предпоследнего целевого утверждения, и так до самого первого из отложенных, то есть запроса. 1) U2=U3*1 , так как U3=1 то U2=1 2) U1=U2*2 U1=2 3) X=U1*3 X=6 2. Возврат и отсечение. В процессе реализации запроса интерпретатору языка необходимо анализировать множество фактов и правил, к-рые извлекаются в процессе нескольких просмотров соответственных баз фактов. При этом в процессе одного просмотра формируется частичное решение. Процесс в PROLOGе выполняется автоматически путем пометки или заполнения тех модулей, к-рые анализировались перед текущей целью, с тем, чтобы исключить полученное частное решение из дальнейнего рассмотрения. Этот механизм в PROLOGе наз-ся возвратом и реализуется через использование стандартного предиката fail, к-рый всегда имеет значение “ложь”. Этот предикат заставляет интерпретатор проанализировать ещё раз базу фактов, чтобы выполнить более целевое утверждение для других значений переменных. Он позволяет получить в базе все возможные решения. ПРИМЕР: domains p,T=symbo L divdicat s like (P,T) poleg (T) dauses like (“Иванов”,” пиво”). like (“Иванов”,” сок”). poleg(“cok”)... otv if like (P,T) and poleg (T),nl, write (P), fail. goal otv. Для управления процессом выполнения программ в PROLOG имеется встроенный предикей cut, кот. кодируется в turbo-PROLOG как !. Основное назначение — остановка процесса возврата, т.е. приостановка выработки дальнейших решений. Этот процесс в Прологе наз. ОТСЕЧЕНИЕМ. Чаще всего предикей cut используется совместно с fail. ПРИМЕР … goal like (P,T) T= “кефир”, nl, write ( “любитель кефира найден”) !. fail Отсечение используется для устранения бесконечных циклов (см. пред. пример): clauses posl (0,1) if ! posl(N,V) if M=N-1 posl (M,U) V=U*N Отсечение также используется для устр. взаимоисключающих утверждений. ПРИМЕР ball (M,’A”) if M> so,! ball(M, “B”) if M< so an M>60,!. ТЕМА: АГРЕГАТЫ ФАКТОВ 1.Списки 2.Динамическая база фактов 3.Структуры 1. Списки. Если в пр-ме необходимо организовать с переменными или заранее неопределенным количеством объектов, то испол. списки. СПИСОК — упорядоченная последовательность эл-в одного типа неопределенной длины, кот м. состоять из 0 и более эл-в. Константы ,попавшие в список , записываются в [ ] и отделяются друг от друга запятыми. Исходя из определения списка, два списка , сост. из одних и тех же эл-в , но расположенных в разном порядке считаются разными. В разделе domains эл-ты списка обяз-но д.б. сопоставлены с определенным типом домена (Sp=integer*). Список в domains м.б. опосредствован через имя переменной, эл-ты кот. собираются в список. so an M>domains
k_fms = string, kol = integer, Sp = kol* divdicates fms ( k_fms, kd, ...) Списки состоят из заголовка ( начала списка) и захвата (окончания списка). К заголовку относится только 1-й эл-т списка, остальное — хвост. Список с нулевым количеством эл-в определяется как пустой список, он не имеет ни заголовка ни хвоста. Для работы со списками в языке имеется ряд встроенных предикатов. MEMO (, ) — где м.б. задан либо именем Sp, либо непосредственно константами, входящими в этот список. Предикат определяет принадлежность эл-та к списку. I — деление списка на голову и хвост [ Head I Tail] или [H I T] H — или переменной для обозначения заголовка T — — “ — хвоста ПРИМЕР domains list=char* divdicates test (List) clouses test ( [‘A’, ‘B’ , ‘C’, ‘D’] ). goal test ([H/T]), nl, write (H) APPEND ( [ эл-ты старого списка ],[ эл-ты нового списка ],< имя нового списка > ) — из 2-х списков, старого и нового, создают III список. REVERS ( [ эл-ты стар. списка], < имя нового списка > ) — меняет последовательность эл-в на противоположную FINDALL (< имя переменной >,< формат предиката >,< имя списка >) ПРИМЕР domains post = string Kol, Cena, Sum = integer Sp = integer* ( Sp = Kol*) Kod = string divdicates tmc ( P, Kol, Cena) sum ( Sp, Sum) goal write ( “ Введите код”), readln ( Kod), nl, findall ( Kol, tmc ( Pos1, Kod, Kol, Cena), Sp), sum (Sp, Sum), write ( “Количество =” , Sum) clauses tmc ( “ 001”, “001”, 45, 80) … sum ( [ ], 0). sum ( [ H/T ], Sum) if sum ( T, Sum1). Sum = H + Sum1. В языке имеется возможность работы с динамической базой фактов, в которой м. объединяться как однородные, так и разнородные предикаты-факторы. База фактов — нечто среднее м-у реляционной СУБД и массивом. В момент активизации все факты базы переносятся в ОЗУ с внешнего зап. устройства. Для работы с БД создается новый раздел программы, в кот. определяются прототипы предикатов-фактов, объедененных в базу. DATABASE прототипы в этом разделе описываются по тем же правилам, что и в divdicates. Раздел database записывается перед разделом divdicates и предикаты, кот. в нем описываются не могут описываться в разделе divdicates, а ис-ся в разделах clouses и goal. Активизация базы происходит в области ОЗУ, кот. по умолчанию имеет тип домена dbasedom. Этот тип программист не указывает явно в программе в разделе domains, но м. его использовать в качестве аргументов встроенных предикатов языка, что позволяет сократить текст программы при работе с базой. domains dbasedom = tms(Post, Kod, Kol, Cena) … database … tmc (Post, Kod, Kol, Cena) Возможно дополнение базы новыми фактами, удаление устаревших, корректировка отдельных фактов. Все операции в базе фактов производятся с помощью стандартных встроенных предикатов: asserta ( < факт >) ( dbasedom) : (i) assertz — используется для добавления нового факта в базу. Факт д.б. обязательно определен и относится к области dbasedom. При использовании предиката asserta факт добавляется перед остальными фактами имеющегося предиката. assertz — добавление после — “ — retraсt(< факт>)( dbasedom) : (i) — удаление из БД первого факта, кот. сопоставляется с указанным в retraсt фактом. Возможно удаление группы. При этом в факте указывается общее для удаления фактов значение, а на месте всех остальных переменных записываются те переменные, кот. нет в этом предикате. SAVE(< имя файла >) — сокращает все факты дин. базы из ОЗУ на магн. диск под именем string : (i) заданным в предикате save/ CONSULT(< имя файла >) — добавляет в опер. дин. базу все факты из файла на диске сstring : (i)указанным именем. 2. Приемы работы с динамической базой фактов. 1.Перезапись фактов из раздела clouses в базу на МД. domains Post, Kod = string Kol, Cena = integer database tmc ( Post, Kod, Kol, Cena) divdicates perezap dauses tmc (“001”, “001”, 45,80). … perzap if save (“data”) gocel perezap. 2. Создание базы в процессе диалога domains Post, Kod = string Kol, Cena = integer Pc = integer&&признак окончания ввода database tmc ( Post, Kod, Kol, Cena)&&база создается первоначально divdicates vvod clouses vvod if write (“Введите код поставщика”), nl, readln (post), nl, write (“Введите код ТМЦ”), nl, readln (Kod), nl,write (“Введите кол-во ТМЦ”), nl, readint (Kol), write (“Введите цену”), nl, readint (Cena), assertz (tmc ( Post, Kod, Kol, Cena)), write ( “ Введите признак продолжения s/0”), pr=0, vvod. goal vvod, save (“data”) 3.Дополнение базы новыми фактами … goal consult(“data”), vvod, save(“data’). 4.Активизация фактов из файла на диск domaines Post, Kod = string Kol, Cena = integer Sum, Sum1 = integer Sp = kol* database tmc (Post, Kod, Kol, Cena) divdicates sum( Sp, Sum) clouses sum ( [ ], 0). sum ( [ H/t ], Sum) if sum(T,Sum1), Sum= H + Sum1. goal consult (“data”), write (“Введите код ТМЦ”), nl, readln (Kod), sum(Sp, Sum), write (Sum). 5.Удаление конкретных фактов из БД domains Post, Kod = string Kol, Cena = integer database tmc (Post, Kod, Kol, Cena) divdicates udal clouses udal if write (“Укажите код поставщика”), nl, readln (Post), write (“Укажите код ТМЦ”), nl, readln (Kod), retract (tmc (Post, Kod, Kol, Cena)), goal consult (data), udal, save(“data’). 6.Удаление группы факторов dauses udal if write (“Введите код поставщика”), nl, readln (post), retract(tmc (Post, Kod, Kol, Cena)), … С помощью retract производится удаление дин. базы фактов из ОЗУ. Корректировка содержимого факта. Операции проихзводятся в 2-а этапа: 1-- с помощью retract осущ. удаление устаревшего факта из базы 2-- assertz — добавление нового факта в базу. 3. Структуры. СТР-РА — набор объектов, логически связанных между собой в процессе решения задачи и объединенных под одним именем. Стр-ра в П. используется при создании сложной базы фактов и правил. Если объекты стр-ры относятся к одному типу доменов. то стр-ра наз. однодоменной. Допускается исп-е доменов разного типа, в этом случае стр-ра наз. разнодоменной. Исп-е стр-ры в программах позволяет упорядочить базу, разрешается обращение к стр-рам по имени. ТЕМА: Организация работы с файлами в системе “ ТУРБО-ПРОЛОГ”. 1. Определение файлов. 2. Порядок работы с файлами пользователя в программе. 3.Стандартные предикаты обработки файлов и техника их использования. 1. Определение файлов. В П. используются традиционное для других языков программирования определение файла. Для указания порядка работы с конкретными файлами в пр-ме, исп-ся символическое имя файла. В системе приняты след. станд. имена файлов, с кот. м. работать в программах без предв. описания. 1.Входной с экрана дисплея keyboard 2.Выходная форма на экран screen 3.Вых. ф-ма на устройство печати printer 4. — “ — на порт com1 По умолчанию наз-ся файлы (1) и (2). Для переопределения стандартных файлов и файлов пользователя исп-ся станд. предикаты readdevice (< символьное имя файла>) (file):(i) writedevice ПРИМЕР readdevice (printer), write (“Работа завершена”), readdevice (screen), ... Файлы пользователя в П. м. представлять собой как Д. так и факты в виде предикатов, при этом 1-я запись файла д. соответствовать 1-му предикату-факту. 2. Порядок работы с файлами пользователя в программах следующие: 1.Определение символьного имени файла 2.Открытие соответствующего вида доступа 3.Определение или переопределение уст-ва, используемого для обработки файла 4.Закрытие файла после обработки с возможным переопределением устройств ввода-вывода Для определения символьного имени в П. используется стандартный домен file, определенный в разделе domaines. Символьное имя м. совпадать, а м. не совпадать с его именем в ОС. Символьное имя действует также в пределах той пр-мы, кот. его описывает. В зависимости от порядка работы с файлом, его открытие м производиться с помощью след. стан. предикатов: OPENWRITE( < сим. имя файла>, < имя файла в ОС>) ( file, string):( i,i) — открывает файл с указаным именем для операции записи. Если этот файл реально существует под указаным именем в среде ОС, то он уничтожается. OPENREAD( < сим. имя файла >,< имя файла в ОС >) ( file, string):( i,i) — открывает файл с указаным именем для чтения OPENAPPEND ()( file, string):( i,i) — открывает файл для дозаписи. Если при использовании предиката OPENREAD и OPENAPPEND файл не найден, то это интерпр. как ошибка. Если при использовании предикатов OPENWRITE и OPENMOCLIFY файл не найден, то происходит создание нового файла. Для проверки наличия файла в П. имеется след. стан. предикат: EXISTEFILE() ( string):( i) Если файл с указанным именем не сущ., то предикат принимает значение .t., если нет- ложь. Переопределение устройств для работы с файлами пользователя производится с помощью readdevice и writedevice FILE_STR (< имя файла в ОС>,< строка>) (string , string) : (i,0) ( i,i) — читает знаки до 64кб из файла в перем. памяти, если задано (i,0). Если задано ( i,i), то знаки из пер.памяти зап-ся в файл. Чтение и запись прекращается , если встретиться признак конца файла. Этот предикат работает без определения символьного имени файла. READTERM (,< терм>) (< имя области>,< терм>) : (i,0) После открытия файла этот предикат читает факты из него. Первый аргумент предиката д.б. описан в разделе domains программы EOF (< символьное имя файла>) (file) : (i) Предикат имеет значение “ Истина”, если указатель файлов позиции установлен на конце файла FILEPOS (< сим. имя файла>,< позиция>,< режим>) (file,real, integer) : (i,i,i) (i,0,i) RENAME (< имя файла1 в ОС>,< имя файла2 в ОС>) — переим. файла (string,string) : (i,i) DELETE (< имя файла в ОС>) — удаление файла (string) : (i) DISK (< маршрут>) (string) : (i) (0) — устанавливает ,если (1) или возвращает, если задана (0) дисковод или тех. каталог, подкаталог... CLOSEFILE (< сим. имя файла>) (file) : (i) 3. Стандартные предикаты обработки файлов и техника их использования. Техника работы с файлами в программах 1.Создание файла domains file = ff P2 = integer Pole, Pole1 = string divdicates vvod put clouses put if write (“Введите признак продолжения”), readint (Pr), Pr=0 vvod vvod if write (“Введите строку”), readln (Pole), nl, write (Pole), concat (Pole, “ n”, Pole1), openappend (ff, “text”) writedevice (ff), write (pole1), closefile (ff), writedevice (screen), write ( “Строка”, Pole1, “на диск записана”) В поле м.б. введенозначение предиката-факта, с кот. в дальнейшем м. работать как ср-вами обработки файла, так и ср-вами динам. фаз фактов. Предположим,что в этом примере пользователь ввел значение предиката-факта tmc tmc ( Post, Kod, Kol, Cena) 2.Обработка фактов из файла domains file = ff data= tmc ( Post, Kod, Kol, Cena) Post,Kod=string Kol, Cena=integer divdicates put spr clouses put if not (eof (ff)), spr. put if eof(ff),nl, write (“Работа закончена”), closefile (ff) spr if readterm (data, tmc (Post, Kod, Kol, Cena), nl, write (post), nl, put. goal openread (ff, “text”), readdevice (ff), spr. 3.Модификация данных файла domains file=ff Pr= integer Pole, Pole1 = string K = real divdicaes put mod clouses put if write ( “Введите признак продолжения”), readint (P2), p2 = 0, mod. mod if write (“Введите номер записи”), nl, readreal (K), nl, K1=K*12, openmodify (ff, “text”), readdevice (ff), 48 filepos (ff,K1,0) readln (Pole), write ( “Старое значение”, pole), nl, writedevice (ff), filepos (ff,K1,0), write (Pole1,”n”), closefile (ff), writedevice (screen), write ( “Новое значение”, Pole1), nl, readdevice (keybord), put goal mod ТЕМА: Средства модульного прг-я в ТП ТП, являясь прообразом языка парал. вычислений, поддерживает стиль модульного проектирования. Средства ТП для поддержки мод. прог-я следующие: 1.Междумольная информационная связь в П. реализуется кака и в других языках прог-я, через общие переменные. Для этого в связываемых модулях после раздела domains, где описываются те приемы, кот. описываются в разных модулях. 2.Актуализация каждого модуля производится путем вызова соответствующего правила, кот. д.б. известно во всех связывающих модулях в разделе global divdicates. 3.Ср-ва обр-ки модульных программ. 3.1.Использование предиката include “ имя программного файла”. include — используется в том случае, когда к текущей программе на уровне исходного модуля. Цепочка модулей м.б. сколь угодно длинной, но не д.б. циклов. “ имя прогр. файла “ м. содержать маршрут поиска файла на диске. 4.project “имя файла-проекта” Эта дирректива д.б. записана 1-й в тех модулях, кот. необходимо объединить в 1-й загрузочный модуль с именем файла-проекта. По аналогам с разработками Borland, все модули, объед. в проект, компилируется отдельно, а связь происходит на уровне объектных модулей. ТЕМА: Фреймовые модели представления знаний 1.Особенности представления знаний с помощью фреймов 2.Аппарат логического вывода фреймовой модели 3.Примеры-приложения фреймовой модели 1. Особенности представления знаний с помощью фреймов Представление знаний с помощью фреймов явл. альтернативным по отнош. к системам продукции и лог. моделям. Оно дает возможность хранить родовидовую иерархию в явной форме. Фрейм — составная структурная единица, предназначенная для описания относящихся к стериотипной ситуации на объекте Осн. элемент единиц фрейма явл. слот, кот. исп. для хранения единичного знания. Станд. стр-ра слота след.: { имя слота; ;... ; ....} fi — имя атрибута, характерного для слота Si — значение атрибута qi — ссылки на другие слоты или фреймы Стр-ра слота след-я: имя файла имя слота1 значение слота1 имя слота n значение слота n Если стр-ра знаний позволяет, то при описании нужно исп-ть простые слоты, т.е. слоты, кот. имеют одно значение. Значением слота м.б. не т. константа или ссылка на др. фрейм , но и функция, кот. требует определенной детализации в процессе решения. Т. функции получили название фасет . Фреймы-прототипы — это готов. стр-ры для описания законов опр. п/о. В них отсутствуют конкр. значения слотов. При заполнении слотов конкр. значениями, они превращаются в конкретные фреймы. Часто в системах фреймы исп-ся для стереотипных послед-й действий и тогда они наз. сушариями. При заполнении фреймов -прототипов, часть слотов м. оставаться пустой фреймовой стр-ры дают воз-ть описывать объекты разного уровня иерархии, кот. явл. ключевым понятием. Иерархия объектов реализуется через аппарат исследования свойств, когда классы объектов определенного уровня наследуют строения классов фреймов более высокого уровня. Если объект, кот. описывается некоторой группой фреймов находится в концептуальной связи с верхним и нижним уровнями фреймов, то соотв. ему фреймы конструируются с учетоми иерархических отношений и при этом наследование свойств осущ. через слоты или фреймы с одинаковым именем. 2. Аппарат логического вывода фреймовой модели Логический вывод во фреймовой системе осущ. путем обмена сообщениями между фреймами разного уровня иерархии, вначале получает управление корневой фрейм, далее динам. формируется необходимая для реализации запросов цепочка фреймов след. уровня иерархии. Т.о. во фреймовой системе каждому из фреймов задается строго опр-е. Основной операцией при работе с фреймами явл. поиск по образцу. В рамках фреймовой модели образец — это фрейм, в кот. заполнены не все стр. ед-цы, а т. те, кот. б. использованы в качестве ключа для реализации действий в конкр. фреймах. Используются спец. процедуры наполнения слотов спец. значениями, а т. введение в систему новых фреймов-прототипов и новых связей между ними. 3. Примеры-приложения фреймовой модели В наст. время фреймовая модель явл. основой всех объектно-ориентированных систем прог-я. В качестве наиболее популярных приложений м. назвать языки FRL,KRL, FSM, Small Talk, а также дополнения к процедурным языкам: C++, Delphi и т.д. FRL Реализован на базе языка LISP. Каждый фрейм предст. собой станд. стр-ру с мах степенью вложенности сим. имя файла> маршрут> имя файла в ОС> имя файла2 в ОС> имя файла1 в ОС> режим> позиция> сим. имя файла> символьное имя файла> терм> имя области> терм> строка> имя файла в ОС> имя файла в ОС > сим. имя файла > имя файла в ОС> сим. имя файла> символьное имя файла> имя файла > имя файла > факт> факт > имя списка > формат предиката > имя переменной > имя нового списка > имя нового списка >