РАЗРАБОТКА РЕДАКТОРА БАЗ ЗНАНИЙ ЛОГИЧЕСКОГО РЕШАТЕЛЯ

В [1] намечена структура многофункциональной прикладной системы искусственного интеллекта – «Логический решатель» (далее просто – логический решатель). В настоящей работе представлен процесс программной реализации отдельных его компонент. Ниже (рисунки 1, 2) представлены некоторые входные формы логического решателя.

Рисунок 1. Главная форма

Рисунок 2. Система логического вывода

Несомненно, что для развития прикладных систем искусственного интеллекта и представления знаний важнейшим является разработка баз знаний предметных областей, связанных с автоматическим доказательством теорем и интеллектным планированием [1].

Актуальность разработки структуры таких баз знаний, основанных на языках логики предикатов определяется необходимостью использования мощных логических систем. Подобные системы должны иметь механизмы вывода, использующие при решении задач автоматического доказательства теорем и интеллектного планирования те фундаментальные свойства математических объектов, алгоритмов и программистских приемов, которые применяются на практике и которые существенно влияют на структуру логических выводов, обеспечивающих использование знаний соответствующих предметных областей.

Вначале опишем структуру баз знаний, отражающую «устройство» различных разделов математики и программирования и предназначенную для программной реализации редактора баз знаний интеллектной системы планирования [2]. В первую очередь, база знаний такого рода, должна состоять из предметных областей. На данном этапе достаточно иметь такие предметные области, как «логика», «математика», «программирование», «специальные задачи».

Предметная область «логика» необходим для доказательства логических закономерностей и тестирования системы вывода.

Предметная область «математика» может содержать первоначальные знания о геометрии, алгебре, анализе и прочих фундаментальных математических науках.

В предметной области «программирование» должны быть знания о структурах данных и фундаментальные приемы для построения алгоритмов и программ.

Предметная область «специальные задачи» может быть представлен описанием знаний о сложных задачах, таких как составление расписаний, задачи планирования комплексных мероприятий и т.д.

Конечно же, должен быть набор входных языков. Входные языки базы знаний: язык спецификаций, языки логики, языки программирования.

Язык спецификаций – это ограниченный фрагмент естественного языка, на котором пользователь может формулировать постановки задач. Спецификации такого языка переводятся на язык логических формул в автоматическом режиме.

Языки логики. Сюда относятся: язык логики высказываний, язык логики первого порядка и язык логики второго порядка.

Языки программирования вводятся в зависимости от «настройки» системы дедуктивного синтеза программ. Это могут быть Pascal, C++ и пр.

Кроме того, база знаний делится на разделы. Разделы базы знаний: «алфавиты языков», «спецификации», «формулы логики», «библиотека программ», «таблицы баз данных», «хранилище математических и технических знаний».

Раздел «алфавиты языков». В качестве примера приведем алфавит языка логики первого порядка: символы для констант, переменных, функций и предикатов; логические символы (конъюнкция, дизъюнкция, импликация, отрицание, эквивалентность), кванторы, технические символы (скобки, запятая и т.д.). В данном разделе находятся таблицы (описания) констант, функций, предикатов.

Ниже в качестве примера приведено описание функции.

Подраздел «функции» имеет следующую структуру

• Имя функции;
• Тип записи (префиксный, инфиксный, постфиксный);
• Местность функции (количество аргументов);
• Типы аргументов (например, целые, вещественные, символьные);
• Тип задания (аналитический, графический, табличный);
• Тип вычислимости (формульный, алгоритм, программа);
• Тип функции (обычная, с условием);
• Тип значения (например, целое, вещественное, символьное).

Раздел «спецификации». Перечень спецификаций решаемых или решенных задач. Каждая спецификация может содержать ссылку на соответствующую ей формулу логики или программу.

Раздел «формулы логики». Сюда входят все формулы на языках логики, представляющие аксиомы, доказанные теоремы, гипотезы. Могут иметься ссылки на реализацию формулы алгоритмом, программой, таблицей.

Раздел «библиотека программ». Здесь находятся программы либо соответствующие функциям, предикатам и формулам, либо программы, синтезированные в результате решения задач.

Раздел «таблицы баз данных». В данном разделе находятся различные таблицы предметных областей: таблично заданные функции, отношения и т.п.

Раздел «хранилище математических и технических знаний». Самые разнообразные знания, включая тексты на естественном языке, графическое задание функций и пр. Этот раздел, в основном предназначен для пользователя и не используется системой построения выводов и решения задач.

В настоящее время осуществляется первичное наполнение предметных областей, языков и разделов конкретными знаниями для последующего тестирования.

Ниже представлен один из возможных вариантов интерфейса программной системы «Редактор баз знаний» (РБЗ). Данная система является необходимым инструментом для функционирования различных интеллектуальных прикладных систем: системы автоматического доказательства теорем, системы дедуктивного синтеза программ, интеллектной системы планирования [1]. Вместе с тем, редактор баз знаний имеет самостоятельное значение и может использоваться как автономно, так и в различных обучающих системах. Интерфейс РБЗ обеспечивает работу с базами знаний и механизмами вывода на языке достаточно высокого уровня, приближенном к профессиональному языку специалистов в изучаемой прикладной области.

На рисунке 3 представлена главная форма интерфейса с кнопкой выбора раздела и кнопкой для закрытия программы.

Рисунок 3. Стартовое окно программы

В функции интерфейса входит поддержка диалога пользователя с системой, что дает пользователю возможность получать объяснения действий системы, участвовать в поиске решения задачи, пополнять и корректировать базу знаний. Диалог начинается с выбора разделов базы знаний. При нажатии кнопки выбора раздела открывается форма разделы предметных областей. Выбрав нужный раздел, переходим на форму самого РБЗ (рисунок 4). На этой форме расположены такие компоненты как панель управления, меню разделов базы знаний (константы, функции, предикаты), база данных, кнопки форматирования, меню поиска, а также сортировка данных по некоторым параметрам.

Рисунок 4. Пользовательский интерфейс внутри раздела

Представленная разработка имеет практическое значение, так как позволяет на данном этапе осуществлять наполнение базы знаний и проводить тестирование механизмов вывода в различных режимах.

Список литературы:

1. Николенко А.Б. Интеллектное планирование и моделирование итерационных вычислений. Modeling of Artificial Intelligence. // Academic Publishing House Researcher. Vol. 10, Is. 2, pp. 104-116, 2016.
2. Николенко А.Б. Логика в интеллектуальных системах планирования // Экономика, право, культура в эпоху общественных преобразований. Матер. Ежегод. Международн.научно-практ. конф. 27 января 2017 г., Алматы, - 2017, с. 64.