Теоретические аспекты структурирования знаний. Кратко

Краткий ответ на экзаменационный вопрос по курсу СИИ — системы искусственного интеллекта (все вопросы).

Иерархический подход

Проектирование сложных систем и методы структурирования информации традиционно использовали иерархический подход как методологический прием расчленения формально описанной системы на уровни (или блоки, или модули). На высших уровнях иерархии используются наименее детализованные представления, отражающие только самые общие черты и особенности проектируемой системы. На следующих уровнях степень подробности возрастает, при этом система рассматривается не в целом, а отдельными блоками.

На каждом уровне вводятся свои представления о системе и элементах. Элемент к-го уровня является системой для уровня к-1. Продвижение от уровня к уровню имеет строгую направленность, определяемую стратегией проектирования — сверху вниз или снизу вверх.

Предлагаемый ниже объектно-структурный подход позволяет объединить две, обычно противопоставляемые, стратегии проектирования — нисходящую или дедуктивную STR_td (top-down) с последовательной декомпозицией объектов и процессов сверху вниз и восходящую или индуктивную STR_bu (bottom-up) с постепенным обобщением понятий и увеличением степени абстрактности описаний снизу вверх.

Синтез этих стратегий, а также включение возможности итеративных возвратов на предыдущие уровни обобщений позволили создать дуальную концепцию, предоставляющую аналитику широкую палитру возможностей на стадии структурирования знаний как для формирования концептуальной структуры предметной области Sk, так и для функциональной структуры S_f.

Нисходящая концепция (top-down) декларирует движение от n => n + 1, где n — n-й уровень иерархии понятий ПО (предметной области) с последующей детализацией понятий, принадлежащим соответствующим уровням.

STR_td : Pⁿ_i => Pⁿ⁺¹_i ,…, Pⁿ⁺¹_ki, где

• n — номер уровня порождающего концепта;
• i — номер порождающего концепта;
• k_i — число порождаемых концептов, сумма всех k_i пo i составляет общее число концептов на уровне n+1.

Восходящая концепция (bottom-up) предписывает движение n => n-1 с последовательным обобщением понятий.

STR_bu : Pⁿ₁, ..., Pⁿ_kj => P^n-1_i, где

• n — номер уровня порождающих концептов;
• i — номер порождаемого концепта;
• k_i — число порождающих концептов, сумма всех k_i по i составляет общее число концептов на уровне n.

Традиционные методологии структурирования

Существующие подходы к проектированию сложных систем можно разделить на два больших класса:

1. Структурный (системный) подход или анализ, основанный на идее алгоритмической декомпозиции, где каждый модуль системы выполняет один из важнейших этапов общего процесса.
2. Объектный подход, связанный с декомпозицией и выделением не процессов, а объектов, при этом каждый объект рассматривается как экземпляр определенного класса.