Управление знаниями. Knowledge Management. Знания в информационных системах

1.

Управление знаниями
Knowledge Management
Знания в информационных системах

2.

Данные и знания
Данные — это отдельные факты,
характеризующие объекты, процессы и
явления предметной области (а также их
свойства), представленные в
формализованном виде.
Данные - это специально организованные знаки на
каком-либо носителе.
Знания связаны с данными, основываются на
них, но представляют собой результат
мыслительной деятельности человека,
обобщают его опыт, полученный в ходе
практической деятельности.

3.

Знания
- можно определить как отношения между
элементами данных.
- получаются в результате применения к
исходным данным (декларативной
информации) некоторых методов обработки
(процедурной информации).
Знания — это выявленные закономерности
предметной области.
Реализация конкретных систем происходит в
рамках одной из моделей представления
знаний или языка представления знаний.

4.

Знание имеет две составляющие:
1. Фактуальное знание - это осмысленные
и понятые данные.
2. Операционное знание - это те общие
зависимости между фактами, которые
позволяют интерпретировать данные или
извлекать из них информацию.
Информация - это новое и полезное знание для
решения каких-либо задач.

5.

Экспертная система
expert system это интеллектуальная система, предназначенная
для оказания консультационной помощи
специалистам, работающим в некоторой
предметной области.

6.

Модель представления знаний
-
это описание знаний в базе знаний.

7.

Логические модели
В основе лежит формальная (аксиоматическая)
система, задаваемая четверкой вида
F = (A, V, W, R), где:
A - множество базовых элементов (словарь)
процедура проверки принадлежности П(xєA)=true/false,
V - множество синтаксических правил
из элементов A - синтаксически правильные совокупности,
W - множество аксиом,
-подмножество синтаксически правильных совокупностей
R - множество правил вывода.
формируют подмножество синтаксически правильных
совокупностей

8.

Семантическая сеть
это ориентированная графовая структура:
каждая вершина - некоторое понятие
(объект, процесс, ситуацию),
ребра графа - отношения между парами
понятий.
Типы отношений: класс - элемент класса;
свойство - значение; пример элемента класса.
Некоторые отношения между концептами представляют
собой лингвистические падежи.
На семантических сетях используются
специальные процедуры вывода: пополнение
сети, наследование свойств, поиск по образцу и
др.

9.

Семантическая сеть
Примеры:

10.

Семантическая сеть
Примеры:

11.

Семантическая сеть
Примеры:

12.

Фрейм
является формой представления некоторой ситуации,
которую можно описывать некоторой совокупностью понятий
и сущностей.
в качестве идентификатора фрейму присваивается имя.
имеет определенную внутреннюю структуру, состоящую из
множества слотов, которым также присваиваются имена.
дает возможность хранить родовидовую иерархию понятий в
БЗ в явной форме.
может быть декларативного, процедурного и процедурнодекларативного типа.
(Имя фрейма:
Имя слота 1(значение слота 1)
Имя слота 2(значение слота 2)
......................
Имя слота К (значение слота К))

13.

Фрейм
Модель фрейма позволяет отобразить все
многообразие знаний о мире через:
фреймы-структуры, для обозначения объектов и
понятий (заем, залог, вексель);
фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент);
фреймы-сценарии (банкротство, собрание
акционеров, празднование именин);
фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий
режим устройства) и др.

14.

Фрейм
Пример: конкретный фрейм для объекта "книга":
{<КНИГА>
<АВТОР>
<ДюмаА.>
<НАЗВАНИЕ>
<Граф Мосте Кристо>
<ЖАНР>
<Роман>}
Фрейм-прототип – значения слотов не определены.
Пример:
{<КНИГА>
<АВТОР>
<НАЗВАНИЕ>
<ЖАНР>
<*>
<*>
<*>}

15.

Фрейм
Совокупность фреймов, моделирующая какуюлибо предметную область, представляет собой
иерархическую структуру, в которую фреймы
соединяются с помощью родовидовых связей.
Фреймы обладают способностью наследовать
значения характеристик своих родителей,
находящихся на более высоком уровне
иерархии.

16.

Фрейм

17.

Фрейм

18.

Фрейм
Фрейм процедурного типа - к слоту привязываются
процедуры путем указания последовательности
выполняемых операций. Различают два вида процедур:
Процедура-демон запускается автоматически, когда
фрейм удовлетворяет некоторому образцу, по которому
осуществляется поиск в базе знаний.
Процедура-слуга запускается по внешнему запросу, а
также используется для задания по умолчанию значений
слотам, если они не определены.
слоты
|
|
факты
|
процедуры
|
внутренние | внешние
Внутренняя процедура используется для изменения
содержимого данного фрейма, внешняя - для изменения
содержимого других фреймов.

19.

Продукционная система
Модель вычислений, основанная на
продукционных правилах (production
rule), представляющих знания о решении
задач в виде правил «ЕСЛИ условие, ТО
действие» (IF… THEN…).
Впервые идея появилась в работе Эмиля
Поста (Emil Leon Post), 1943.

20.

Пример вывода на продукциях

21.

Онтология
Слово "онтология" имеет два значения:
· Онтология 1 — философская дисциплина, которая изучает наиболее
общие характеристики бытия и сущностей;
· Онтология 2 — это артефакт, структура, описывающая значения
элементов некоторой системы.
Неформально онтология представляет собой некоторое описание взгляда
на мир применительно к конкретной области интересов. Это описание
состоит из терминов и правил использования этих терминов,
ограничивающих их значения в рамках конкретной области.
На формальном уровне онтология — это система, состоящая из набора
понятий и набора утверждений об этих понятиях, на основе которых
можно описывать классы, отношения, функции и индивиды.
Онтологии — строительный материал для базы знаний.

22.

Пример (Protege)

23.

Онтология
- описание предметной области в виде системы
понятий (классов), экземпляров, отношений и аксиом.
Дескрипционные логики (ДЛ) — семейство
логических формализмов для представления знаний
в виде:
концептов (классов, понятий),
ролей (отношений),
TBox
аксиом,
индивидов.
ABox
23

24.

Классификация по цели создания
Примеры:
OWL
Cyc, DOLCE, SUMO
Unified Medical Language
System
Plinus - о механических
свойствах керамических
материалов

25.

Процесс разработки онтологии
1. составляется глоссарий терминов (понятий), для исследования
их свойств и характеристик.
2.
создается
список
точных
определений
терминов,
представленных в глоссарии.
3.
на
основе
таксономических
отношений
строятся
деревья
классификации понятий (иерархии классов).
4. из понятий, не задействованных при составлении деревьев
классификации, выделяются атрибуты классов и их возможные
значения.
5.
в
зависимости
от
целей
в
онтологию
могут
добавляться
экземпляры классов.
6. эксперты предметной области создают правила логических
выводов.