Точно Не проект 2 / Не books / Источник_1

(список-образцов (cdr правило) nil nil ))

;;возвращает заключения правила в виде списка,

;;элементами которого являются образцы

(defun concl (правило)

(список-образцов (cdr (member ’то правило)) nil nil ))

;;формирует список образцов, разделяемых в

;;правиле символом ’и’

(defun список-образцов (правило часть результат)

(список-образцов (cdr правило) nil

(concat результат часть)))

(t (список-образцов (cdr правило)

(concat часть (car правило))

результат))))

(defun concat (x y) (append x (list y)))

Преобразование правил в структуры позволяет обращаться к предпосылкам и заключениям правил с использованием имен соответствующих полей. Это упрощает программирование, так как функции, выполняющей поиск решения, нет необходимости знать порядок следования элементов правил.

Машина вывода применяет правила к фактам, содержащимся в рабочей памяти, пока не будет получен искомый результат. Обратный вывод начинается с внесения целевого утверждения рабочую память. Представим возможные целевые утверждения (гипотезы) с помощью глобальной пере-

менной *ГИПОТЕЗЫ*:

(defvar *гипотезы*) (setq *гипотезы*

((Х гепард) (Х тигр)

(Х жираф) (Х зебра)

(Х страус) (Х пингвин)

(Х альбатрос)))

;;Функция сопоставления образцов правила ;;с множеством фактов

(defun match1 (образцы факты)

(equal образцы (intersection образцы факты)))

Здесь функция MATCH1 выполняет сопоставление условий правила (образцов) с фактами. При этом сопоставление реализуется простой проверкой на равенство списка образцов и списка общих элементов

(INTERSECTION) двух списков ОБРАЗЦЫ и ФАКТЫ.

Добавление заключений, полученных с помощью выполняемых правил, к списку фактов реализуется функцией ADD-CONCL:

(defun add-concl (правило)

(do ((выводы (rule-выводы правило) (cdr выводы)))

((null выводы) *факты*)

(if (member (car выводы) *факты* : test # ’equal) nil

(prog1

(format t “~S утверждает, что” (rule-имя правило)) (print-el (car выводы)) (terpri)

(push (car выводы) *факты*)))))

;; печать элементов списка

(print-el (список)

(mapc # ‘(lambda (элемент) (princ элемент) (princ “ ”))

список ) t )

Описанные выше правила обратного вывода соответствуют трем ветвям COND формы, вызываемой в функции BACK-PROVE:

((member гипотеза *вопросы* : test #’equal) nil) ((and

(princ “Верно, что:” )

(print-el гипотеза) (progn (princ “?”) (terpri) t) (eq (read) ’да))

;если ответ ’да’, то добавляем гипотезу к списку фактов

Рассмотренная реализация ЭС характеризуется простейшими возможностями. Расширить возможности системы можно, реализовав функции объяснения и применив более совершенный вариант функции сопоставления с образцом.

7.6. Реализация экспертной системы на языке Пролог

Рассмотрим два варианта реализации ЭС, один из которых основан на продукционной модели представления знаний, а другой – на фреймовой модели1).

7.6.1.Представление знаний правилами

Вкачестве примера выберем задачу диагностики. Пусть требуется установить причину неисправности электрической плиты, оборудованной нагревательным элементом, контрольной лампочкой и выключателем. Плита подключена к источнику напряжения с помощью электрического кабеля, который обеспечивает передачу тока. Набор правил “неисправ- ность-причина” представим в виде графа (рисунок 7.4).

Простейший способ построения ЭС на Прологе – использование механизма поиска решений, заложенного в Пролог-системе. Для этого представим правила в виде предикатов языка Пролог:

1) ) Примеры и программы данного параграфа разработал Дж. Криз (J. Kriz)

Рисунок 7.4 – Сеть вывода

Определить причину поломки электрической плиты можно, указав обнаруженные неисправности и обеспечив проверку выполнимости каждой из возможных гипотез. Например:

/* вариант 1 */ лампа(не_светится). /*факты*/ плита(холодная).

причина(нагреватель(неисправен)). /*гипотезы*/ причина(выключатель(не_включен)). причина(напряжения(нет)). причина(лампа(неисправна)).

найти(Х): причина(Х), cаll(X). /*проверка гипотез */

Для того чтобы узнать, какая из гипотез неисправности выполняется, необходимо задать вопрос:

? – найти(Х).

Получив такой вопрос, Пролог-система выполнит необходимый обратный поиск с помощью встроенного механизма вывода и вернет ответ:

Х= выключатель(не_включен);

Х= напряжения(нет).

Недостатком рассмотренного варианта программы является необходимость внесения обнаруженных неисправностей непосредственно в текст программы в виде фактов. Устранить указанный недостаток можно, запросив значения соответствующих неисправностей у пользователя в процессе выполнения программы:

/* вариант 2 */ лампа(не_светится): спроси(‘Лампа не светится ?’).

плита(холодная): спроси(‘Плита холодная ?’). лампа(светится): спроси(‘Лампа светится ?’). плита(горячая): спроси(‘Плита горячая ?’).

спроси(Вопрос): write(Вопрос), read(‘да’).

В этом случае система будет задавать вопросы пользователю относительно неизвестных фактов. Так как ответы пользователя не запоминаются, то возможно повторение вопросов. Для запоминания ответов можно воспользоваться встроенным предикатом assert.

Дальнейшие улучшение программы связано с упрощением формы записи правил. Запись правил в форме предикатов языка Пролог неудобна для пользователя. Представим правила в более естественной форме. Например:

правило1: если лампа(светится) и плита(холодная)

то нагреватель(неисправен).

Для представления правил в такой форме определим операторы:

определить_операторы: op(920, xfy, и), op(950, xfx, то), op(960, fx, если), op(970, xfx, ‘:’).

?– определить_операторы.

Спомощью введенных операторов правило 1 представляется структурой, изображенной на рисунке 7.5.

Остальные правила рассматриваемого примера запишутся в виде:

правило 2: если тока(нет)

то выключатель(не_включен).

правило 3: если тока(нет)

то напряжения(нет).