1. Попробуйте привести примеры декларативных и процедурных знаний, которыми вы обладаете.
Монитор квадратный
Трава зелная
Вода мокрая
Ну вобщем получается любой факт это декларативное знание.
Монитор квадратный
Трава зелная
Вода мокрая
А процедурные знания это ну типа:
Чтобы превратить воду в лд е нужно охладить до 0 градусов.
ну вот любой рецепт, например - это процедурное знание.
Чтобы приготовить яичницу, возьмите яйцо, разбейте на сковородку с разогретым маслом, жарьте в течении 5 минут.
Структуризация предметной области на основе иерархии классов
Структуризация общей задачи на связанные подзадачи
Этап III. Формализация
На этапе формализации все ключевые понятия и отношения, выявленные на этапе концептуализации, выражаются на некотором формальном языке, предложенном (выбранном) инженером по знаниям. Здесь он определяет, подходят ли имеющиеся инструментальные средства для решения рассматриваемой проблемы или необходим выбор другого инструментария, или требуются оригинальные разработки.
Основными задачами в процессе формализации являются проблемы структуризации исходной задачи и знаний в выбранном (разработанном) формализме, а именно:
1) структуризация общей задачи на связанные подзадачи;
2) структуризация предметной области на основе иерархии классов;
3) структуризация знаний на декларативные и процедурные;
4) структуризация приложения на основе иерархии «часть/целое».
Модульная организация базы знаний составляет важную часть разработки прикладной системы, хотя трудно предложить единственно правильный способ разбиения системы на модули. Процесс эволюции прикладной системы может потребовать пересмотра и ее модульной структуры. В большинстве современных средств разработки сложных экспертных систем и в особенности динамических предусматривается поддержка разбиения базы знаний на модули.
Важность модульной организации экспертной системы определяется тем, что разбиение приложения на модули существенно ускоряет разработку (так как независимые группы разработчиков могут одновременно разрабатывать различные модули), снижает затраты на сопровождение и поддержку, упрощает повторное использование модулей базы знаний в последующих разработках. С другой стороны, разбиение прикладной экспертной системы на модули несколько повышает накладные расходы на загрузку и сборку прикладной системы, например: восстановление после сбоев и перезапуск системы.
Необходимость ускорения темпов разработки и модификации экспертной системы всегда являлась актуальной задачей прикладной инженерии знаний. Применение объектно-ориентированного подхода в современных экспертных системах естественным образом реализует возможность декомпозиции задачи на совокупность подзадач. Знания при этом подходе организованы в классы. Каждый класс определяется специфическим набором атрибутов. Классы организуются в иерархию классов. Каждый класс в иерархии наследует атрибуты и ограничения своего родительского класса. Обычно производный класс определяет дополнительные специфические атрибуты и (или) ограничения.
В большинстве существующих экспертных систем пользователю разрешено производить новый класс только от одного родительского. Такой подход хотя и проще в реализации, требует дополнительных усилий во время формирования предметно-ориентированной иерархии классов, так как в этом случае иерархия наследования должна представляться в виде дерева. Добавление в иерархию наследования нового класса может потребовать существенных концептуальных изменений на различных уровнях. Избежать подобных непроизводительных затрат позволяет концепция множественного наследования, в рамках которой новый класс может наследовать свойства у двух и более классов родителей. Однако следует отметить, что к использованию механизмов множественного наследования следует подходить аккуратно, так как получающаяся в этом случае сетевая схема иерархии наследования затрудняет понимание структуры базы знаний.
Основными механизмами структурирования проблемно-ориентированной иерархии классов являются два противоположно направленных, но взаимосвязанных процесса: обобщение и специализация (конкретизация).
Процесс обобщения заключается в создании родительских классов для обобщения свойств, присущих более чем одному классу объектов в приложении. Например, так как автомобили, самолеты и лодки характеризуются скоростью передвижения, в приложении, работающем с этими объектами, целесообразно ввести новый класс транспортных средств, обладающий этим свойством. Самолеты, автомобили и лодки будут производными классами от транспортного средства и унаследуют от него атрибут «скорость передвижения». Кроме атрибутов, характеризующих наблюдаемые свойства объектов, целесообразно провести обобщение и их поведенческих аспектов.
Процесс специализации заключается во введении новых классов для описания объектов, отличающихся значениями характеристик, их набором и поведением от уже описанных. Рассмотрим далее приведенный выше пример. Если разработчику потребуется описать новый тип лодок (например, моторные лодки), он должен определить его как подкласс существующего класса «лодки». Новый класс наследует все свойства, взаимосвязи и поведение своего родителя. Для его описания необходимо указать только его особенности.
По форме описания знания подразделяются на:
· декларативные;
· процедурные.
Декларативные знания – это знания, которые записаны в памяти интеллектуальной системы так, что они непосредственно доступны для использования после обращения к соответствующему полю памяти. Обычно декларативные знания используются для представления информации о свойствах и фактах предметной области. По форме представления декларативные знания противопоставляются процедурным знаниям.
Процедурные знания – это знания, хранящиеся в памяти интеллектуальной системы в виде описания процедур, с помощью которых их можно получить. Обычно процедурные знания используются для представления информации о способах решения задач в проблемной области, а также различные инструкции, методики и т.п.
4. Структуризация приложения на основе иерархии «часть/целое»
Модульный принцип создания приложения предоставляет разработчику различные возможности разбиения приложения на подсистемы, легче поддающиеся сопровождению и модификации. Разбиение приложения на модули упрощает процесс тестирования за счет использования групповой работы над тестируемой системой. Модульность также обеспечивает базовые возможности для повторного использования фрагментов системы.
Алгоритмы и процедуры относятся к категории операционных знаний, которые представлены информацией о способах изменения фактуальных знаний. Иначе говоря, эти знания задают процедуры преобразования. Часто для обозначения этих знаний используется термин «процедурные знания», однако следует иметь ввиду, что операционные знания могут быть представлены как в процедурной, так и в декларативной формах.
Алгоритм – предписание, однозначно задающее процесс преобразования исходной информации в виде последовательности элементарных дискретных шагов, приводящих за конечное число их применений к результату.
Под процедурой понимается блок с наличием или отсутствием формальных параметров, выполнение которого может быть организовано с помощью вызова.
Выделяют три крупных группы алгоритмов:
Вычислительные. Как правило работают со сравнительно простыми видами информации, но сам процесс вычисления может быть долгим и сложным.
Информационные. Представляют собой набор различных процедур, работающих с большими объемами информации (асинхронные, вложенные, внешние, встроенные, главные, командные, присоединенные, рекурсивные и др.).
Управляющие. Характеризуются тем, что информация к ним поступает от внешних процессов, которыми она управляет (вешние, каталогизированные, присоединенные, регистрации, управляющие и др.). Результаты работы этих алгоритмов представляют собой различные управляющие воздействия.
Также, как правило, алгоритмы могут быть «жесткими» и «мягкими». Главный принцип «мягких» вычислений – терпимость к неточностям и частичной истинности для достижения интерпретируемости. «Мягкие» вычисления дополняют друг друга и используются для решения задач при работе с неопределенностью.
Эмпирическая закономерность – это существенная и постоянно повторяющаяся, неочевидная, практически полезная и доступная интерпретации взаимосвязь информационных единиц, необходимая для принятия решений в различных сферах человеческой деятельности. Неочевидность в определении означает, что найденные закономерности не обнаруживаются стандартными методами обработки информации или экспертным путем. Практическая полезность означает, что выводы имеют конкретное значение, которому можно найти практическое применение. Выделяются 5 типов эмпирических закономерностей:
1) Ассоциация – структурная связь, показывающая, что объекты одного класса некоторым образом связаны с объектами другого или того же самого класса. С понятием ассоциации связаны четыре важных дополнительных понятия: имя, роль, кратность и агрегация.
Во-первых ассоциации может быть присвоено имя, характеризующее природу связи. Смысл имени уточняется указанием направления, в котором должно читаться имя. Другим способом именования ассоциации является указание роли каждого класса, участвующего в этой ассоциации. Кратностью роли ассоциации называется характеристика, учитывающая, сколько объектов класса с данной ролью может или должно участвовать в каждом экземпляре ассоциации. Наиболее распространенным способом задания кратности роли ассоциации является указание конкретного числа или диапазона. Агрегатные ассоциации необходимы в том случае, если между двумя (или более) классами имеет место отношение «часть-целое». Если в ассоциации «объект-часть» последняя компонентная часть только одного объекта-целого, то такая агрегатная ассоциация называется компонентной
2) Последовательность – определяемая высокой степенью вероятности цепочка связанных по времени событий, фактов, ситуаций. С этой позиции ассоциация является частным случаем последовательности с временным лагом, равным нулю.
Правило последовательности: после события (факта, ситуации) Х через определенное время произойдет событие (факт, ситуация) У.
3) Кластер – это объединенное в группу множество схожих объектов. Кластер можно охарактеризовать как группу объектов, имеющих общие свойства. Цель кластеризации – поиск структур, имеющих внутреннюю однородность и внешнюю изолированность. Кластеры могут быть непересекающимися (эксклюзивными) или пересекающимися.
4) Предиктор – шаблон, адекватно отображающий динамику поведения целевых показателей (прогнозирования, предсказания). Термин может быть истолкован в «широком» и «узком» смысле. В «широком» смысле это та исходная характеристика объекта, по которой можно с большим или меньшим основанием предсказать другую целевую характеристику этого объекта. В «узком» смысле понятие «предиктор» приобретает дополнительные ограничения, связанные с количественным выражением и оценкой статистической достоверности прогноза.
5) Опорное множество – подмножество признаков (свойств, атрибутов), характеризующих группу, к которой принадлежит тот или иной объект классификации. Основные типы опорных множеств:
Всевозможные подмножества множеств признаков N;
Всевозможные комбинации признаков (свойств, атрибутов) из K элементов по всему дескриптору;
Все варианты локального – максимального сжатия признакового пространства, при условии различимости описаний объектов классов, тупиковые тексты;
Все варианты локально-максимального сжатия признакового пространства, при условии сходства описаний объектов одного класса – тупиковые связки;
Другие возможные комбинации признаков.
В психологии часто проводят различие (например: 1987) между декларативным и процедурным знанием. Декларативное знание - это эксплицитное знание, о котором мы можем сообщить и которое мы осознаем. Процедурное знание - это знание о том, как выполнять действия, и оно часто имплицитно (хотя, как мы отметили, имеются другие виды имплицитной памяти, такие как обнаруженные в экспериментах на подготовку).
Само различие между знанием что и знанием как давно известно. Люди знают о том, что лето теплее, чем зима, что у короля Генриха VIII было шесть жен и что вечеринка была в прошлую субботу. Человек знает, как ездить на велосипеде, играть в теннис или в волейбол. Именно с учетом этого различия Коуэн и Сквайр (1980) провели разграничение между декларативным знанием и процедурным знанием. Декларативное знание означает знание о чем-то (знать, что...) и охватывала эпизодную и семантическую память. В отличие от него процедурное знание - это знание, как действовать. Оно охватывает двигательные и другие навыки.
Коуэн провел четкую границу между процедурным знанием, охватывающим имплицитную память, и знанием декларативным, охватывающим обычно эксплицитную память. По его мнению, декларативное знание представлено «в некоторой системе... в которой информация... сначала перерабатывается и кодируется, затем запоминается в какой-либо эксплицитно доступной форме, а потом по мере надобности извлекается». В противоположность этому имеется процедурное знание, когда «опыт служит организации процессов, которые направляют деятельность без доступа к тому знанию, которое лежит в основе этой деятельности» (1984: 96).
Представляет интерес рассуждение о тех причинах, которыми вызвано существование у людей двух отдельных систем памяти (1993):
Одна система... обеспечивает основу сознательных воспоминаний. Эта система является быстродействующей, филогенетически молодой и специализирующейся на обучении с одной попытки... Данная система подвержена ошибкам в том смысле, что она чувствительна к помехам и склонна к ошибочному извлечению информации. Она ценна также тем, что обеспечивает способность человека к самосовершенствованию. Определены и иные типы памяти... филогенетически они являются древними, надежными, обладают устойчивостью и дают основу для бесчисленных бессознательных способов реагирования на события в мире.
Коуэн утверждал, что декларативная система у амнестических больных нарушается, а процедурная остается сохранной.
Что касается декларативной памяти, то сам факт того, что амнестическим больным трудно даются новые эпизодные и семантические воспоминания, подтверждает мнение Коуэна. Научение двигательным навыкам и эффекты совершенствования можно объяснить тем, что они основаны на процедурном научении, а амнестические больные обладают в основном нормальной деятельностью при выполнении задач, требующих двигательного научения и совершенствования.
Если в основе декларативного и процедурного знания лежат разные структуры мозга, то у некоторых больных должна быть повреждена только процедурная система или только декларативная. Получены данные в пользу этого предположения. Например (1988), исследовались лица с болезнью Хантингтона - разновидностью дегенеративного поражения базальных ганглиев. Этим больным было очень трудно усваивать двигательные навыки (основывающиеся на процедурном научении), но память узнавания (основанная на декларативном научении) оставалась у них нормальной, что подтвердили результаты тестов.
Амнестические испытуемые обнаруживают отсутствие памяти на процедурную информацию.
Когнитивная психология - одно из направлений современной психологической науки, связанное с поиском внутренних причин того или иного поведения живой системы. Как правило, объектом изучения выступает знание человека о себе и окружающем мире, а также познавательные процессы, обеспечивающие приобретение, сохранение и трансформацию этого знания. Первоначально основной задачей когнитивной психологии было изучение преобразований сенсорной информации с момента попадания раздражителя на рецепторы органов чувств до возникновения образа и генерации ответа. При этом исследователи опирались на компьютерную метафору-аналогично между процессами переработки информации человеком и в универсальном вычислительном устройстве.
Люди всегда интересовались своей сутью. Познание себя во все времена привлекало учёных. Это познание было возможно лишь при использовании аналогий с системами, строение и функционирование которых человеку было понятно. Человеческий организм стали сравнивать с механическими устройствами, сердце виделось хорошо работающим механическим насосом, а движения конечностей уподоблялись шагающим механическим приспособлениям. Век электричества породил аналогию процессов, протекающих в нервной системе человека, с теми, которые протекают в электрических цепях. Голография тут же породила голографические модели мозга. И компьютерная метафора стала законным средством аналогии, когда появились и стали совершенствоваться универсальные переработки информации. В результате были выделены многочисленные структурные блоки познавательных и исполнительных процессов, такие, например, как кратковременная и долговременная память. Кратковременная память связывалась с ранними этапами переработки информации, обеспечивающими. Активный отбор сведений для последующего продолжительного (дорлговременного) хранения. По сути дела, кратковременной памяти приписывалась роль оперативной памяти вычислительного устройства. Постепенно, однако, были обнаружены существенные различия в процессах восприятия и запоминания словесного (вербального) и сложного невербального материала, например: запахов, лиц, сельских и городских ландшафтов. В частности, при запоминании естественного наглядного материала фаза кратковременного хранения может отсутствовать. Эти и другие факты привели к тому, что на первый план выступили вопросы специфики представления (репрезентации) различных видов знания человека о себе и окружающем его мире.
Знание определяется как селективная, упорядоченная, определённым способом (методом) полученная, в соответствии с какими-либо критериями (нормами) оформленная информация, имеющая социальное значение и признаваемая в качестве именно знания определёнными социальными субъектами и обществом в целом.
Философы, когнитивисты, психологи выделяют различные типы знания. Например, эмпирическое и теоретическое знание, знание гуманитарное и естественнонаучное, каузальное (знание о причинно-следственных связях между объектами предметной области) и неточное (знание отличающиеся неполнотой или противоречивостью), процедурное и декларативное.
Кроме того, знания могут быть классифицированы по следующим категориям:
поверхностные -знания о видимых взаимосвязях между отдельными событиями и фактами в предметной области;
глубинные -абстракции, аналогии, схемы, отображающие структуру и процессы в предметной области.
первичные - знания, определяющиеся с помощью чувств.
вторичные -знания, которые выводятся с помощью логического мышления: дедукция (анализ) и индукция (синтез). Индукция-вывод общего (из материнской формы) из частного (из содержания, из материнских форм). Дедукция-вывод частного (дочерней формы) из общего (материнской формы).
Также выделяют предметные знания , которые в свою очередь, подразделяются на процедурные и декларативные знания:
декларативные -представляют собой утверждения об объектах предметной области, их свойствах и отношениях между ними. По сути дела-это факты из предметной области, поэтому другим названием декларативных знаний является фактические знания. Декларативные знания определяют содержательную или семантическую часть предметных знаний и порождают семантическую предметную модель обучения;
процедурные -описывают принципы и порядок преобразования объектов предметной области. Это могут быть алгоритмы, методики, инструкции, рецепты, стратегии принятия решений. К процедурным знаниям следует отнести правила, которые состоят больше, чем из одного высказывания, одной фразы. Процедурные знания описывают порядок и характер преобразования объектов предметной области. Процедурные знания составляют процедурную предметную модель обучения.
Процедурные и декларативные знания часто называют правилами и, таким образом, о них говорят как о фактах и правилах. Это неправильно: ведь факты, по сути дела, также являются правилами, поскольку определяют, задают отношения между объектами предметной области, и эти объекты связываются между собой по определённым правилам. Больше того, все факты могут быть записаны в виде продукционных правил [Атанов Г.А., Пустынникова И.Н.,1997; AtanovG.A., PustynnikovaI.N., 1997]. Таким образом, и процедурные, и декларативные знания практически являются правилами, но правилами разного характера.
Согласно деятельностной теории учения[Атанов Г.А., 2001 Машбиц Е.И., 1998], конечной целью обучения является формирование способа действий, а образ действий реализуется в практической деятельности через умения. Знания выступают в качестве средств, с помощью которых формируются умения. В инженерии знаний умения трактуются как поведенческие, или операционные знания. Механизмом формирования умений является оперирование знаниями (как декларативными, так и процедурными), проявляемое в поведении человека. Таким образом, предметная модель, обучаемого включает в себя умения, которые должны быть сформированы в процессе обучения.
Декларативные и процедурные знания хранятся в долговременной памяти, где распределяются соответственно в декларативной и процедурной памяти. Люди должны обладать определёнными знаниями, умениями и навыками, поэтому важно понимать, что знания хранятся в декларативной памяти, а умения и навыки в процедурной памяти. Процедурная память инициирует мыслительный процесс у людей.
