Szabályalapú rendszerek

A szabályalapú reprezentáció [27], [30], [32] a leggyakrabban alkalmazott tudás-reprezentációs módszer, amelyben az ismeretek tények és "IF ... THEN ... " alakú szabályok formájában fogalmazhatók meg. A következtetés eszköze a szabályalkal-mazás vagy más néven a szabályok illesztése, amely a 2.3.1. fejezetben bemutatott modus ponens segítségével történik.

E szerint az el®refelé haladó következtetés a tényekb®l kiindulva szabályalkal-mazások láncolatán keresztül próbál meg eljutni a célhoz. Egy adott állapotban az alkalmazható szabályok kiválasztása a szabályok feltételi része és a ténybázis il-lesztése alapján történik. Egyid®ben több alkalmazható szabály esetén koniktus keletkezik, amely valamilyen koniktusfeloldó stratégia (például szabályokhoz pri-oritás rendelése) alkalmazásával kezelhet®. A kiválasztott szabály alkalmazása a

szabály következmény részének végrehajtásával történik. Amennyiben a következte-tés zsákutcába jut, lehet®ség van egy korábbi állapothoz való visszalépésre és a még ki nem próbált szabályok alkalmazására.

Visszafelé haladó következtetés során egy feltételezett állapotból kiindulva a sza-bályok alkalmazásával a cél igazolása részcélok igazolására vezethet® vissza. Ek-kor az alkalmazható szabályok kiválasztása a szabályok következmény része és a célok/részcélok illesztése alapján történik. Természetesen itt is el®fordulhat konf-liktushelyzet, amelyet kezelni kell. A szabály alkalmazása során a szabály feltételi részében szerepl® állítások újabb igazolandó részcélokká válnak. A következtetés ak-kor sikeres, ha minden részcél igazolása sikeres, azaz vagy a ténybázishoz vagy egy szabály következmény részéhez illeszthet®. Eközben sikertelen próbálkozás esetén visszalépés alkalmazásával új irány kipróbálására van lehet®ség.

A következ® két alfejezet egy-egy konkrét példa segítségével részletesebben is bemutatja az ismertetett következtetési módszereket.

El®refelé haladó következtetés

A kezdeti állapotot deniáló kiindulási adatbázis a következ®:

- tények: A, B, C, E, G, H.

(Ez azt jelenti, hogy a fenti tények igazak, a többi tény pedig határozatlan.) - szabályok:

F ∧B →Z G∧H → ¬C C∧D→F A→D

A feladat annak eldöntése, hogy Z tény elérhet®-e a kiindulási adatbázisból.

Az 2.9. ábrán látható el®refelé haladó következtetési folyamat lépései a következ®k:

1. A kezdeti állapotban két szabály (G∧H → ¬C ésA→D) feltételi része igaz, hiszen ezek az el®tagok illeszthet®k a ténybázisra. (Az ábrán az alkalmazható szabályok félkövér bet¶kkel láthatók.) A koniktus feloldása az els® szabály kiválasztásával történik, így a szabály végrehajtásának következményeképpen

¬C el®állítható, tehát C hamissá válik.

2. A második következtetési lépésben ismét két szabály (G∧H → ¬CésA→D) alkalmazható, azonban ezek közül az els® nem módosítaná az adatbázist. (Az adatbázist nem módosító alkalmazható szabályok az ábrán szürkével jelölve láthatók, s a továbbiakban az alkalmazható szabályok között csak az adatbázis módosítására alkalmas szabályok szerepelnek.) A második szabály felhaszná-lásávalD tény igazságértéke belátható.

A

illesztés C hamis illesztés D igaz illesztés

A D

2.9. ábra. Példa el®refelé haladó következtetésre

3. A következtetés eredményeként kapott állapotban további következtetésre nincs lehet®ség, mivel nincs igaz el®taggal rendelkez® implikációs szabály, s a feladat-ban megfogalmazott célt (Z tény elérését) sem sikerült teljesíteni. Lehet®ség van azonban egy korábbi állapothoz (1) visszalépni, ahol az alkalmazható sza-bályok közül van ki nem próbált következtetési lehet®ség.

4. Visszatérve a kiindulási állapothoz az A →D szabály alkalmazásával D leve-zethet®.

5. Ezek után a G∧H → ¬C és C ∧D → F szabályok el®tagjai igazak, ezek közül az els®t felhasználva C hamissá válik.

6. A következtetés ismét a 3. lépésben bemutatott állapothoz ért, amelyb®l ismét lehet®ség van visszalépésre.

7. A C∧D →F igaz el®taggal rendelkez® szabállyal F el®állítható.

8. Az F ∧B →Z ésG∧H → ¬C alkalmazható szabályok közül az els® segítsé-gévelZ igazságértéke belátható, azaz az el®refelé haladó következtetés sikeres, hiszenZ el®állítható a kiindulási adatbázisból.

Visszafelé haladó következtetés

A kezdeti állapotot deniáló kiindulási adatbázis a következ®:

- tények: A, B, C, G, H.

- szabályok:

H∧E →F F ∧B →Z C∧D→F A→D

A feladat Z célállítás igazolása.

Az 2.10. ábrán látható visszafelé haladó következtetési folyamat lépései a követke-z®k:

1. Mivel Z nem szerepel a tények között, igazolásához olyan szabályra van szük-ség, amelynek következmény része tartalmazza Z-t. Egy ilyen szabály talál-ható, azF∧B →Z, amely implikációs el®tagja két további igazolandó részcélt (F, B) tartalmaz.

2. A részcélok közül F igazságát közvetlenül a tényekb®l nem lehet belátni, azonban a szabályok közül közül kett® következmény részében is szerepel F: H∧E →F és C∧D→F.

3. A két szabály közül az els®t kiválasztva F igazolása H ésE részcélok igazolá-sára vezethet® vissza.

A

2.10. ábra. Példa visszafelé haladó következtetésre

4. H szerepel a tények között, ezért az els® részcél igazolása sikeres (ezt az ábrán a tény aláhúzása jelöli).

5. A második részcélt azonban nem lehet igazolni, mivel E nem szerepel sem a tények, sem a szabályok következmény része között.

6. Mivel a 2. következtetési lépésben F igazolására két szabály is alkalmas volt, visszalépés után aC∧D→F szabály is kipróbálható.

7. Ebben az esetben F igazolásához C és D részcélok igazságát kell belátni.

8. C közvetlenül igazolható, mivel szerepel a tények között.

9. A másik részcél, D közvetlenül nem, az A → D szabállyal azonban közvetve igazolható, ehhez csupán A igazságát kell belátni.

10. MivelA szerepel a tények között, az A→D szabály szerint D igaz.

11. MivelD igazságát sikerült belátni (és C tény is igaz), a C∧D →F szabály szerint F is igaz.

12. Még egy kielégítetlen részcél, azF∧B →Z szabály el®tagjai közülBigazolása maradt hátra.

13. B szerepel a tények között, így a részcél igaz.

14. Mivel az összes részcélt sikerült belátni,Z bizonyítása sikeres.

Modell-alapú következtetés

A világ ok-okozatiságának feltételezett irányát tükröz® úgynevezett ok-okozati sza-bályokat alkalmazó rendszereket modell-alapú következtet® rendszereknek nevezik.

A modell-alapú következtetés [33]-[35] egy olyan folyamat, amelynek során egy valós zikai rendszer explicit modelljének segítségével történik a következtetés. Egy zikai rendszer modellje a szakért® felszíni tudása helyett egy elméleti jelleg¶, mélyszint¶

tudást reprezentál, amely az említett ok-okozati kapcsolatokkal leírt oksági model-len kívül megadható matematikai eszközökkel deniált funkcionális vagy statisztikai eszközöket felhasználó sztochasztikus modell formájában is.

Egy modell-alapú következtet® rendszer egy adott probléma megoldásához a fel-használt modell szerkezetének, m¶ködésének illetve oksági kapcsolatainak vizsgálata során jut el. A módszer hatékonyan alkalmazható zikai rendszerek tervezésére, ana-lízisére és szimulációjára, valamint diagnosztikai illetve predikciós feladatok megol-dására. A modell-alapú rendszereket ezek közül leggyakrabban a diagnosztikai al-kalmazásokban használják, ahol egyrészt jelent®s szerepet játszanak a hibafelderítés folyamatában, másrészt javaslatok megadásával megkönnyítik a hibajavítást.