То есть на некотором уровне знания ≡ данные

Важно: знания задаются какэкстенсионально (эксплицитно, явно), то есть через набор конкретных фактов, соответствующих данному понятию, так иинтенсионально (неявно), то есть через свойства, соответствующие данному понятию.

Данные всегда задаются экстенсионально (явно).

Внутренняя интерпретируемость знаний, в отличие данных.

Хранение в памяти вместе с элементами данных избыточность системы имён (например, хранить все лексические толкования (словарь)), то есть знания обладают множеством интерпретаций.

Рекурсивная структурированность знаний (декомпозиция).

Связанность (взаимосвязь) единиц знаний.

Наличие возможности установления различных отношений, отражающих семиотику и прагматику связей отдельных явлений и фактов, а также отношений отражающих смысл системы в целом, то есть можно задавать крупные единицы знаний как отдельные случаи (CBR).

Случай – как совокупность продукций – семантика.

Прагматика – отношение говорящего к предмету.

Наличие у знаний семантического пространства с метрикой.

Активность знаний, в отличие отданных.

То есть возможность ставить цели, достигать цели и т. д.

Активные объекты знаний – агенты.

Агенты обладают ментальными свойствами (то есть тем, что свойственно человеку).

Функциональная целостность знаний.

возможность выбора желаемых результатов средств анализа, достаточности полученного результата.

Таким образом, если выполняется совокупность вышеперечисленных свойств, то это знаний.

Сравнение соз(эс) и классических программных систем

Сравнение технологий разработки.

Обычная программа

Система основанная на знаниях (СОЗ)

Структура

Сравнение параметров

* удовлетворительное – не хуже, чем человек-эксперт.

Недостоверная информация - ???НЕ-ФАКТОРЫ

Схема решения задач

Основные типы задач, при решении которых, использование соз даёт существенный результат.

Классификация знаний

Трактовки знаний

Представление знаний

Тема 1. Понятие знания

Знание – это проверенный практикой результат познания действительности, отражение в сознании человека.

Знание – закономерности предметной области (принципы, связи, законы), полученные в результате практической деятельности и профессионального опыта, позволяющие специалистам решать задачи в этой области.

Знания – это результат, полученный познанием.

Знания – это формализованная информация, на которую ссылаются когда делают различные заключения на основе имеющихся данных с помощью логических выводов.

Знаниями называют хранимую в ЭВМ информацию, формализованную в соответствии со структурными правилами, которую можно использовать при решении проблем.

· Психологическая : Знание – психологические образы или мысленные модели.

· Интеллектуальная : Знания – совокупность сведений о некоторой предметной области, включающих факты об объектах предметной области, о свойствах объекта, и связывающих их отношений, описаний процессов протекающих в данной предметной области и содержащих информацию о решении типовых задач.

· Формально – логическая : Знание – формализованная информация, используемая для получения или вывода новых знаний с помощью специализированных процедур.

· Информационно -технологическая : Знание – структурированная информация, хранящаяся в памяти ЭВМ и используемая при работе интеллектуальных систем.

1. В зависимости от источника:

a. априорные

b. накапливаемые

i. экспертные

ii. наблюдаемые

iii. выводимые

2. В зависимости от характера использования при решении задач:

a. декларативные

b. процедурные

c. метазнания

3. В зависимости от степени достоверности:

a. четкие знания

b. нечеткие знания

4. В зависимости от глубины:

i. поверхностные:

b. знании-копии

c. знания-знакомства

i. глубинные:

1.1. Априорные – закладываются в базу знаний до начала функционирования ИИС включающую эту базу знаний. Кроме того, при работе с базой знаний достоверность содержащихся в ней априорных знании непереоценивается.

1.2. Накапливаемые знания – формируются в процессе работы базы знаний. Источниками этих знаний могут быть эксперты (экспертные), внешние искусственные устройства наблюдатели (наблюдаемые), правила и процедуры вывода и верификация знаний действующих в рамках интеллектуальной системы (выводимые).

2.2. Процедурные знания – информация о способах решения типовых задач в некоторой предметной области.

2.3. Метазнания – знания о знаниях, которые сдержат общие сведения о принципах использования знаний. К уровню метазнаний также относят стратегию управления выбором и применением процедурных знаний.

3. В основе классификации знания в зависимости от степени их достоверности лежат т.н. нефакторы присущие знаниям: неполнота информации о рассматриваемом фрагменте предметной области – это неточность количественных и качественных оценок, неоднозначность правил вывода новых знаний, несогласованность некоторых положений в базе знаний.

4. Поверхностные – знания о видимых взаимосвязях объектов и явлений. Глубинные знания основываются на абстрактных аналогиях позволяющих объяснять суть явлений.

Представление знаний – выражение на к\л формальном языке свойств различных объектов и закономерностей существенных для решения задач.

Основные направления исследований, связанные с представлением знаний:

· разработка методологии построения проблемно-ориентированных математических моделей;

· разработка формального аппарата для описания таких моделей;

· разработка теорий вычислений в таких моделях;

· разработка технологий реализации программной поддержки таких моделей.

При разработке модели представлений знаний могут быть поставлены вопросы: «Что представлять?» и «Как представлять?».

Первый вопрос связан с организацией или выбором структуры знаний.

Второй связан с представлением знаний в выбранной структуре.

Состав знаний ИИС зависит от предметной области от требований и целей пользователя и от назначения структуры системы. При разработке практически любой ИИС требуется иметь следующий минимальный набор знаний:

· знания о процессе решения задач;

· знания о языке общения и способах организации диалога системы с пользователем;

· знания о проблемной области и знания о способах представления и модификации знаний.

Данными называют информацию фактического характера, описывающую объекты, процессы и явления предметной области, а также их свойства.

Знания являются более сложной категорией по сравнению с данными. Знания описывают не только отдельные факты, но и взаимосвязи между ними, поэтому знания иногда называют структурированными данными. Знания представляют собой результат мыслительной деятельности человека, направленной на обобщение его опыта, полученного в результате практической деятельности.

Знания получаются в результате применения к исходным данным некоторых методов обработки, подключения внешних процедур.

ДАННЫЕ + ПРОЦЕДУРА ОБРАБОТКИ = ИНФОРМАЦИЯ

ИНФОРМАЦИЯ + ПРОЦЕДУРА ОБРАБОТКИ = ЗНАНИЯ

Характерная особенность знаний состоит в том, что они не содержаться в исходной системе. Знания возникают в результате сопоставления информационных единиц, нахождения и разрешения противоречий между ними, т.е. знания активны их появление или недостача приводит к реализации некоторых действий или появлению новых знания. Знания отличаются от данных наличием следующих свойств.

1. Внутренняя интерпретация – независимость знаний от интерпретирующей программы, возможность отвечать на вопросы, касающиеся содержимого памяти. Она позволяет соотнести данные хранящиеся в памяти с их смысловым содержанием. Ее наличие обеспечивает возможность построения процедур отвечающих от имени компьютера на вопросы человека о содержимом памяти.

2, 3. Наличие внутренних и внешних структур знания . Распространение принципа деления объектов на уже выделенные компоненты целого, позволяет строить многоуровневые иерархические представления. Объекты части могут интерпретироваться независимо друг от друга, т.е. как элементы множества. Если взаимосвязь отдельных элементов частей является существенной, то ее необходимо отражать в базе знаний. На множестве объектов предметной области, как целых, так и их частей вводятся различные семантические отношения (родовидовые отношения, временные. пространственные) описывающие структуру фрагмента предметной области. Такое структурное представление предметной области является очень важным аспектом знаний, т.к. принципы декомпозиции объектов предметной области и выделения системы отношений между ними базируются на подобных механизмах человеческого мышления.

4. Шкалирование. Позволяет сопоставлять и упорядочивать качественно одинаковые, но различающиеся в количественном плане свойства и отношения объектов предметной области. В памяти человека знания об окружающем мире упорядочены, что определяются различными шкалами. Шкала представляет собой последовательность меток с каждой из которых связано значение оценки или значение некоторой величины. Выделяют следующие виды шкал: 1) Метрические, которые делятся на Абсолютные и Относительные; 2) Порядковые шкалы, которые делятся на лингвистические и оппозиционные. В метрических шкалах по расположению точек можно определить степень отличия соответствующих информационных единиц. С помощью метрических шкал можно установить количественные отношения и порядок тех или иных оценок или величин. В абсолютных метрических шкалах начало отсчета никогда не меняется. В относительных шкалах, начало отсчета меняется в каждом случае и определяется ситуацией или текущим моментом времени. В порядковых шкалах фиксируется порядок информационных единиц в лингвистических порядковых шкалах используются квантификаторы, которые служат для введения количественных или качественных мер. Такие квантификаторы как никогда, очень редко, редко, часто и т.д. В оппозиционных порядковых шкалах концы шкалы соответствуют крайним или несовместимым свойствам и отношениям объектов, которые обозначаются парами антонимов, среднее положение считается нейтральным. Примерами таких антонимов могут служить такие пары: медленный – быстрый, сильный – слабый. Шкалы задаются тремя параметрами.

Прежде чем продолжить рассмотрение проблематики управления знаниями важно определиться с ключевыми понятиями этой области: «данные», «информация», «знания».

В литературе, посвященной управлению знаниями, представлены различные подходы к их трактовке. Не претендуя на полномасштабный анализ, попробуем обозначить некоторые важные моменты.

Под данными понимаются неупорядоченные наблюдения, числа, слова, звуки, изображения. Это – набор дискретных, объективных факторов о событиях. При этом в организационном контексте данные трактуются как структурированные записи об актах деятельности. Организации обычно хранят данные в информационных системах, в которые они поступают из различных подразделений и служб.

Когда данные организованы, упорядочены, сгруппированы категоризированы, они становятся информацией . Она трактуется как совокупность данных, упорядоченная с определенной целью, придающей им смысл.

Сообщение - это текст, цифровые данные, изображения, звук, графика, таблицы и др

Сведения – практически синоним понятия “Сообщения”. Они чаще всего носят бытовой характер.

Знание же трактуется как информация, готовая к продуктивному применению, действенная, снабженная смыслом. Оно представляет собой совокупность оформленного опыта, ценностей, контекстуальной информации, экспертного понимания, составляющих основу для оценки и интеграции нового опыта и информации. Оно формируется и применяется в умах людей, а в организациях зачастую оказывается закрепленным не только в документах и в хранилищах, но также в организационных процедурах, процессах, способах выполнения работы и нормах.

В таблице на основе обзора литературных источников приводятся различные определения знания.

В большинстве рассмотренных определений подчеркивается, что знания – понятие более широкое, глубокое и богатое по сравнению с информацией. Они представляют собой подвижное соединение разных элементов – опыта, ценностей, информации и экспертного понимания - и постоянно меняются; они интуитивны; характерны для людей и являются неотъемлемой частью человеческой сущности с ее непредсказуемостью.

Понятие, структура, классификация, особенности интеллектуальных систем.

Система называется интеллектуальной, если в ней реализованы 3 базовые функции:

1. Представление и обработка знаний.

2. Рассуждение.

3. Общение.

Пользователь

Функциональные механизмы База знаний

Структурные знания – знания об операционной среде. Метознания – знания о свойствах знаний.

1. Биохимическое (все, что связано с мозгом);

2. Программно-прагматическое направление (написание программ, заменяющих функции).

1. Локальный (задачный) подход: для каждой задачи специальные программы, достигающие результаты не хуже человека.

2. Системный подход, основанный на знаниях –создание средств автоматизации, создание самих программ.

3. Подход использующий метод процедурного программирования – создание алгоритмов на естественных языках.

Основные разделы ИИТ:

1. Управление знаниями.

2. Формальные языки и семантика.

3. Квантовая семантика.

4. Когнитивное моделирование.

5. Конвергентные (сходящиеся) системы поддержки решений.

6. Эволюционные генетические алгоритмы.

7. Нейронные сети.

8. Муравьиные и иммунные алгоритмы.

9. Экспертные системы.

10. Нечеткие множества и вычисления.

11. Немонотонные логики.

12. Активные многоагентные системы.

13. Естественное языковое общение и перевод.

14. Распознавание образов, игра в шахматы.

Характеристики проблемных областей, где необходимо применение ИИС:

1. Качество и оперативность принятия решений.

2. Нечеткость целей.

3. Хаотичность, флюктуируемость и квантованность поведения среды.

4. Множественность взаимозаменяющих друг на друга факторов.

5. Слабая формализуемость.

6. Уникальность (нестереотипность) ситуации.

7. Латентность (скрытость) информации.

8. Девиантность реализации планов, а так же значимость малых действий.

9. Парадоксальность логики решений.

Неустойчивость, нецеленаправленность, хаотичность среды

Понятие данных, информации и знаний. Свойства знаний и отличие их от данных.

Информация – это:

· любые сведения, принимаемые и передаваемые, сохраняемые различными источниками;

· это вся совокупность сведений об окружающем нас мире, о всевозможных протекающих в нем процессах, которые могут быть восприняты живыми организмами, электронными машинами и другими информационными системами;

· это значимые сведения о чём-либо, когда форма их представления также является информацией, то есть имеет форматирующую функцию в соответствии с собственной природой;

· это все то, чем могут быть дополнены наши знания и предположения.

Данными называют информацию фактического характера, описывающую объекты, процессы и явления предметной области, а также их свойства. В процессах компьютерной обработки данные проходят следующие этапы преобразований:

· исходная форма существования данных (результаты наблюдений и измерений, таблицы, справочники, диаграммы, графики и т.д.);

· представление на специальных языках описания данных, предназначенных для ввода и обработки исходных данных в ЭВМ;

· базы данных на машинных носителях информации.

Знание - в теории искусственного интеллекта и экспертных систем - совокупность информации и правил вывода (у индивидуума, общества или системы ИИ) о мире, свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений, а также правилах использования их для принятия решений. Главное отличие знаний от данных состоит в их структурности и активности, появление в базе новых фактов или установление новых связей может стать источником изменений в принятии решений.

Для того чтобы поместить знания в информационную систему, их необходимо представить определенными структурами данных, соответствующих выбранной среде разработки интеллектуальной системы. Поэтому при разработке информационной системы сначала осуществляются накопление и представление знаний, причем на этом этапе обязательно участие человека, а затем знания представляются определенными структурами данных, удобными для хранения и обработки в ЭВМ.

Знания в ИС существуют в следующих формах:

· исходные знания (правила, выведенные на основе практического опыта, математические и эмпирические зависимости, отражающие взаимные связи между фактами; закономерности и тенденции, описывающие изменение фактов с течением времени; функции, диаграммы, графы и т. д.);

· описание исходных знаний средствами выбранной модели представления знаний (множество логических формул или продукционных правил, семантическая сеть, иерархии фреймов и т. п.);

· представление знаний структурами данных, которые предназначены для хранения и обработки в ЭВМ;

· базы знаний на машинных носителях информации.

Знания являются более сложной категорией по сравнению с данными. Знания описывают не только отдельные факты, но и взаимосвязи между ними, поэтому знания иногда называют структурированными данными. Знания представляют собой результат мыслительной деятельности человека, направленной на обобщение его опыта, полученного в результате практической деятельности.

Знания получаются в результате применения к исходным данным некоторых методов обработки, подключения внешних процедур.

ДАННЫЕ + ПРОЦЕДУРА ОБРАБОТКИ = ИНФОРМАЦИЯ

ИНФОРМАЦИЯ + ПРОЦЕДУРА ОБРАБОТКИ = ЗНАНИЯ

Характерная особенность знаний состоит в том, что они не содержаться в исходной системе. Знания возникают в результате сопоставления информационных единиц, нахождения и разрешения противоречий между ними, т.е. знания активны их появление или недостача приводит к реализации некоторых действий или появлению новых знания. Знания отличаются от данных наличием следующих свойств.

Свойства знаний (из лекций):

· Внутренняя интерпритируемость (данные+методанные). Методанные -структурированные данные, представляющие собой характеристики описываемых сущностей для целей их идентификации, поиска, оценки, управления ими

· Наличие связей (внутренних, внешних), структура связи

· Возможность шкалирования (оценка соотношения между информационными единицами) – количественная

· Наличие семантической метрики (средства оценки плохо формализуемых информационных единиц)

· Наличие активности (неполнота, неточность побуждает их к развитию, пополнению).

Классификация знаний

Знание – форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека. Знание помогает людям рационально организовывать свою деятельность и решать различные проблемы, возникающие в её процессе.

Знание (в теории искусственного интеллекта и экспертных систем) – совокупность информации и правил вывода (у индивидуума, общества или системы ИИ) о мире, свойствах объектов, закономерностях процессов и явлений, а также правилах использования их для принятия решений.

Главное отличие знаний от данных состоит в их структурности и активности, появление в базе новых фактов или установление новых связей может стать источником изменений в принятии решений.

Выделяют различные виды знания:

Научное,

Вненаучное,

Обыденно-практическое (обыденное, здравый смысл),

Интуитивное,

Религиозное, и др.

Обыденно-практическое знание носит несистемный, бездоказательный, бесписьменный характер. Обыденное знание служит основой ориентации человека в окружающем мире, основой его повседневного поведения и предвидения, но обычно содержит ошибки, противоречия. Научное знание, основанное на рациональности, характеризуется объективностью и универсальностью, и претендует на общезначимость. Его задача – описать, объяснить и предсказать процесс и явление действительности. Вненаучное знание продуцируется определённым интеллектуальным сообществом по отличным от рационалистических нормам, эталонам, имеют свои источники и средства познания.

Классификация знаний

I. по природе. Знания могут быть декларативные и процедурные .

Декларативные знания содержат в себе лишь представление о структуре неких понятий. Эти знания приближены к данным, фактам. Например: высшее учебное заведение есть совокупность факультетов, а каждый факультет, в свою очередь, есть совокупность кафедр. Процедурные же знания имеют активную природу. Они определяют представления о средствах и путях получения новых знаний, проверки знаний. Это алгоритмы разного рода. Например: метод мозгового штурма для поиска новых идей.

II. по степени научности. Знания могут быть научными и вненаучными .Научные знания могут быть:

1) эмпирическими (на основе опыта или наблюдения);

2) теоретическими (на основе анализа абстрактных моделей, аналогий, схем, отображающих структуру и природу процессов, т.е. обобщение эмпирических данных).

Вненаучные знания могут быть:

 паранаучными знаниями – учения или размышления о феноменах, объяснение которых не является убедительным с точки зрения критериев научности.

 лженаучными – сознательно эксплуатирующие домыслы и предрассудки.

 квазинаучными – они ищут себе сторонников и приверженцев, опираясь на методы насилия и принуждения. Квазинаучное знание, как правило, расцветает в условиях строго иерархированной науки, где невозможна критика власть предержащих, где жестко проявлен идеологический режим. (В истории России периоды «триумфа квазинауки» хорошо известны: лысенковщина; фиксизм, и т.д.)

 антинаучными – как утопичные и сознательно искажающие представления о действительности.

 псевдонаучными – представляют собой интеллектуальную активность, спекулирующую на совокупности популярных теорий (истории о древних астронавтах, о снежном человеке, о чудовище из озера Лох-Несс)

 обыденно-практическими – доставлявшими элементарные сведения о природе и окружающей действительности. Обыденное знание включает в себя и здравый смысл, и приметы, и назидания, и рецепты, и личный опыт, и традиции. Оно хотя и фиксирует истину, но делает это не систематично и бездоказательно.

 личностными – зависящими от способностей того или иного субъекта и от особенностей его интеллектуальной познавательной деятельности. Коллективное же знание общезначимо (надличностно), предполагает наличие общей для всей системы понятий, способов, приёмов и правил построения. III. по местонахождению

Выделяют личностные (неявные, скрытые, пока неформализованные) знания и формализованные (явные) знания.

Неявные знания – знания людей, которые ещё не формализованы и не могут быть переданы другим людям.

Формализованные на некотором языке (явные) знания:

 знания в документах;

 знания на компакт-дисках;

 знания в персональных компьютерах;

 знания в Интернете;

 знания в базах знаний;

 знания в экспертных системах, извлечённые из неявных знаний людей-экспертов.

Отличительные характеристики знания все ещё являются предметом неопределённости в философии. Согласно большинству мыслителей, для того чтобы нечто считалось знанием, это нечто должно удовлетворять трем критериям:

a) быть подтверждаемым,

b) быть истинным,

c) заслуживающим доверия.

Похожая информация.

1. В чем отличие знаний от данных.

Информация (данные) явл-ся неотъемлемой частью материального мира, характериз-его его упорядоченность или структуру в мире, обусловлена их способностью распознавать стр-ру окружающего мира и использовать рез-т распознавания (знаний о мире). Знания – это информация, воспринятая из внешнего мира. Знание субъективно. Знание уникально, и обмен знаниями м/у индивидами не происходит без потерь, в отличие от данных, в кот. закодирована информация и кот. м. передаваться без потерь. Знание передается посредством к-л метода представления знаний, типичным естественным языком.

Отличаются:

Знания более структурированы;

В знаниях наибольшее зн-ие имеют не атомарные эл-ты знаний, а взаимосвязи м/у ними;

Знания более самоинтерпритируемые, чем данные, т.е. в знаниях содержится информация о том, как их использовать;

Знания активны, в отличие от пассивных данных, т.е. м. порождать действия системы, использующей их.

2. Каковы два основных направления исследований в ИИ

1. Нейронные сети.

Идея. «Единственный объект, способный мыслить – это человеческий мир»; 10 21 нейронов в мозгу, кот. связаны м/у собой. Розенблед, Мак-Каллок – 1936 – 1965 модель percepton

Модель перцетона:

каж. точка предыдущего слоя связана со всеми точками данного слоя

1 слой 2 слой

Распределенная ВС. Индексирование БД. Это синтаксические системы, основанные на формальном подходе. (Модель нервных цепей).

2. Семантические модели.

Идея. Противоположная нейронной идеологии: «не имеет зн-ия, как устроено вычислительное устройство, главное чтобы на заданные входные действия оно реагировало как чел. мозг » - концепция «черного ящика».

Тезис Тьюринга, кот. определил семантический подход (ф-ии мозга).

Языки: Lisp, Fortran.

3. Приведите примеры нечетких знаний.

а)

Молодой б) Пусть S – множество людей. Пусть «высокий» - нечетное подмножество S, кот. ответит на вопрос: «какой человек X явл-ся высоким?». Каж. человеку из области наследования нужно назначить степень принадлежности к нечетному подмножеству «высокий». Для этого используем ф-ию принадлежности, основанную на росте человека:

0, если рост(х)<5 футов;

Высокий(х)= (рост(х) – 5ft)/2ft, если 5 футов<= рост(х) <=7 футов;

1, если рост(х) > 7 футов.

Графически:

4. Приведите пример, характеризующий поверхностные и глубинные знания.

Поверхностные знания:

Я знаю, что на авиазаводе в цехе собирают самолеты;

Y = a 0 x 0 + a 1 (x 0 *2) + a 2 (x 0 *3) + . . .

Глубинные знания:

Я знаю как, с помощью чего собирается самолет;

5. В чем отличие процедурных знаний от декларированных? Приведите примеры.

Процедурные знания – хранят информацию о том, как надо действовать, чтобы получить нужный результат. Декларированные знания – хранят в себе информацию о том, над чем надо выполнить эти действия.

Чтобы собрать самолет необходимо скрепить его основные части (проц. знания), для его сбора необходимы крылья, носовая часть, хвостовая и т.п. и их нужно соединить (декларир. знания).

Различие между декларативным и процедурным предпочтением в том, что последнее определяет не только логические связи между головой предложения и целями в его теле, но еще и порядок в котором эти цели обрабатываются.

6. Охарактеризуйте морфологический, синтаксический, семантический и прагматический анализы в естественных языковых интерфейсах.

a) Морфологический анализ – анализ слова в предложении.

b) Семантический анализ – распознавание смысла в составных частях предложения на основе некоторой предметно - ориентированной БЗ.

c) Синтаксический анализ – анализ распознавания структуры предложения.

d) Прагматический анализ – анализ смысла предложения в реальном контексте на основе собственной БЗ.

7. В чем разница интенсионала и экстенсионала. Пример.

Интенсионал – способствует связи с выделением закономерностей.

Экстенсионал – способ перечисления фактографических сторон (описание на уровне данных)

Пр. : объект (философия): 1. Высокий уровень

2. Примитивный

8. Построить фрейм для следующего примера: “Пингвин и синица- птицы, однако пингвин не умеет летать, о умеет плавать и живет в Антарктиде”.