Inference, dopředné a zpětné řetězení
Inferenční mechanismus v produkčních ES je založen na opakované aplikaci pravidla modus ponens.
|
|
(1) |
Pravidlo modus ponens vyjadřuje skutečnost, že pokud platí předpoklad a současně platí pravidlo
pak platí i hypotéza
|
|
|
|
|
|
|---|---|---|---|---|
|
T
|
T
|
T
|
T
|
T
|
|
T
|
F
|
F
|
F
|
T
|
|
F
|
T
|
T
|
F
|
T
|
|
F
|
F
|
T
|
F
|
T
|
Z tabulky Expertní systémy 1 je zřejmé, že modus ponens je Tautologií, tedy výrokem platným pro všechny kombinace a
Předpokládejme například existenci pravidla ve formě výroku () „Jestliže bude svítit slunce, půjdu na plovárnu“. Co nám tento výrok říká v případě, že
„Slunce svítí“? V takovém případě je zřejmé, že půjdu na plovárnu a platí tedy i výrok
„půjdu na plovárnu“. Odvodili jsme tedy jednoznačně platnost výroku
Musíme jít na plovárnu.
Jaké je ale situace v případě, že slunce svítit nebude, tedy „Slunce nesvítí“? V takovém případě nelze o výroku q nic říci, protože v případě, že slunce nesvítí, nic neslibuji, na plovárnu mohu jít i přesto, že slunce svítit nebude. Stejně tak mohu zůstat doma. Pro tuto situaci nemáme tedy jednoznačné pravidlo definované. Podobně v případě, kdy budeme předpokládat stejné pravidlo . Někdo nás uvidí na plovárně a je tedy schopen definovat splnění výroku
„půjdu na plovárnu“. I když se tento výrok podobá modus ponens, na základě této pozorované skutečnosti nelze usoudit, zda slunce opravdu svítilo. Z platnosti výroku
tedy nejsme schopni odvodit platnost žádné platné tvrzení
Expertní systém se snaží opakovaným odvozováním vytvořit inferenční řetězec, který směřuje od vstupních faktů k závěrům ES. Jedná se tedy o nalezení takové uspořádané posloupnosti pravidel ES, jejichž postupná aplikace vytváří cestu od počátečních faktů k závěrům produkovaným ES.
Inferenční řetězec může být ES vytvořen v zásadě dvěma způsoby – na základě principu dopředného, nebo zpětného řetězení.
Mějme pravidla:
V krabičce jsme dostali dárek, nové zvíře Nelu. Nemáme k ní žádný návod, nevíme, co s ní. Víme jen, že jde o závojnatku. Snažíme se zjistit, co s ní máme udělat. Ve velmi zjednodušeném případě naší báze pravidel se snažíme spárovat dostupné fakty, tedy závojnatka (Nela) se známými pravidly a dospět k závěru. Můžeme tedy provést odvození dle následujícího schématu a dospějeme k závěru, že Nelu bude nejlépe vložit do akvária.
 |
|
Obr. 3. Jednoduchá inference v ES
|
Typické kroky dopředného řetězení jsou:
- Porovnání - párujeme dodané fakty a zjišťujeme, která pravidla jsou splnitelná.
- Řešení konfliktu - v množině splněných pravidel musíme některé zvolit (náhodně, dle priorit…) a to provést.
- Provedení - výsledkem provedení může být vznik nového faktu, odstranění faktu, zavedení nového pravidla… .
Uvedený postup odpovídá dopřednému řetězení (řízené daty), kdy vycházíme ze známých faktů a z nich odvozujeme možné závěry. Tento postup se hodí na úlohy, které vycházejí z přítomnosti a na základě její znalosti odvozují, co se stane či co se má stát v budoucnosti.
Povšimněme si analogie mezi prohledáváním stavového prostoru, kdy musíme volit strategii postupného provádění jednotlivých splnitelných pravidel. Nová splnitelná pravidla tedy vkládáme na konec či začátek fronty, určujeme jejich prioritu. Dopředné řetězení je zpravidla realizováno jako prohledávání stavového prostoru do šířky. Typickou oblastí aplikace je plánování a řízení.
Zpětné řetězení (řízené cíly) oproti tomu prověřuje všechny dostupné závěry a pokouší se prokázat jejich platnost vybudováním zpětného inferenčního řetězce. Vychází tedy z výstupů, které byly generovány v minulosti předešlými procesy a snaží se tyto procesy detekovat a popsat. Zpětné řetězení je použitelné jen pro úlohy s relativně omezeným počtem možných závěrů. Zpravidla je realizováno jako prohledávání prostoru do hloubky. Typickými úlohami jsou diagnostické úlohy.
