نظام قائم على القواعد

الموسوعة الحرة

في علوم الحاسوب ، النظام القائم على القواعد هو نظام حاسوبي يتم فيه تمثيل المعرفة الخاصة بالمجال في شكل قواعد ويتم استخدام التفكير العام لحل المشكلات في المجال.

ظهر نوعان مختلفان من الأنظمة القائمة على القواعد في مجال الذكاء الاصطناعي في سبعينيات القرن العشرين:

لقد شكلت الاختلافات والعلاقات بين هذين النوعين من الأنظمة القائمة على القواعد مصدراً رئيسياً لسوء الفهم والارتباك.

يستخدم كلا النوعين من الأنظمة القائمة على القواعد إما التسلسل الأمامي أو التسلسل العكسي ، على عكس البرامج الإجرائية التي تنفذ الأوامر المدرجة بالتسلسل. ومع ذلك، فإن أنظمة البرمجة المنطقية لها تفسير منطقي، بينما لا تمتلك أنظمة الإنتاج هذا التفسير.

قواعد نظام الإنتاج

من الأمثلة الكلاسيكية على الأنظمة القائمة على قواعد الإنتاج، نظام الخبراء المتخصص في مجال معين ، والذي يستخدم القواعد لاستخلاص النتائج أو اتخاذ القرارات. [ 1 ] فعلى سبيل المثال، قد يساعد نظام الخبراء الطبيب في اختيار التشخيص الصحيح بناءً على مجموعة من الأعراض، أو في اختيار التحركات التكتيكية المناسبة للعب لعبة ما.

يمكن استخدام الأنظمة القائمة على القواعد لإجراء التحليل المعجمي لتجميع أو تفسير برامج الكمبيوتر، أو في معالجة اللغة الطبيعية . [ 2 ]

تحاول البرمجة القائمة على القواعد استخلاص تعليمات التنفيذ من مجموعة بيانات وقواعد أولية. وهذه طريقة غير مباشرة مقارنةً بتلك المستخدمة في لغات البرمجة الإجرائية ، التي تسرد خطوات التنفيذ بالتسلسل.

بناء

يتكون النظام النموذجي القائم على القواعد من أربعة مكونات أساسية: [ 3 ]

  • قائمة من القواعد أو قاعدة القواعد ، وهي نوع محدد من قواعد المعرفة .
  • محرك استدلال أو مُستدل دلالي ، يستنتج المعلومات أو يتخذ إجراءً بناءً على تفاعل المدخلات مع قاعدة القواعد. يُنفذ المُفسر برنامج نظام الإنتاج من خلال تنفيذ دورة المطابقة والحل والتنفيذ التالية: [ 4 ]
  • المطابقة: في هذه المرحلة الأولى، تتم مطابقة شروط جميع قواعد الإنتاج مع محتويات الذاكرة العاملة. ونتيجةً لذلك، يتم الحصول على مجموعة ( مجموعة التعارضات ) تتكون من جميع حالات قواعد الإنتاج المُحققة. حالة قاعدة الإنتاج هي قائمة مُرتبة من عناصر الذاكرة العاملة التي تُحقق شرط قاعدة الإنتاج.
  • حل التعارض : في هذه المرحلة الثانية، يتم اختيار أحد نماذج الإنتاج في مجموعة التعارض للتنفيذ. إذا لم يتم استيفاء أي من نماذج الإنتاج، يتوقف المفسر.
  • التنفيذ: في هذه المرحلة الثالثة، تُنفَّذ إجراءات الإنتاج المُختارة في مرحلة حل التعارض. قد تُغيِّر هذه الإجراءات محتويات الذاكرة العاملة. في نهاية هذه المرحلة، يعود التنفيذ إلى المرحلة الأولى.
  • الذاكرة العاملة المؤقتة ، وهي عبارة عن قاعدة بيانات للحقائق.
  • واجهة مستخدم أو أي اتصال آخر بالعالم الخارجي يتم من خلاله استقبال وإرسال إشارات الإدخال والإخراج.

بينما تتمتع مرحلة المطابقة في محرك الاستدلال بتفسير منطقي، فإن مرحلتي حل التعارضات والتنفيذ لا تتمتعان بذلك. بدلاً من ذلك، "عادةً ما تُوصف دلالاتهما بأنها سلسلة من تطبيقات عوامل تغيير الحالة المختلفة، والتي غالبًا ما تصبح معقدة للغاية (اعتمادًا على الخيارات المُتخذة في تحديد قواعد ECA التي يتم تفعيلها، ومتى، وما إلى ذلك)، ومن الصعب اعتبارها تصريحية". [ 5 ]

قواعد البرمجة المنطقية

تشمل عائلة أنظمة البرمجة المنطقية لغة البرمجة برولوج ، ولغة قواعد البيانات داتالوج ، ولغة تمثيل المعرفة وحل المشكلات برمجة مجموعات الإجابات (ASP). في جميع هذه اللغات، تُكتب القواعد على شكل بنود .

A :- B1, ..., Bn.

وتُقرأ كجمل خبرية في شكل منطقي:

A if B1 and ... and Bn.

في أبسط حالات عبارات هورن (أو العبارات "المحددة")، والتي هي مجموعة فرعية من منطق الرتبة الأولى ، فإن جميع A و B 1 و ... و B n هي صيغ ذرية .

على الرغم من أن برامج منطق بنود هورن كاملة تورينج ، [ 6 ] [ 7 ] فإنه من المفيد، في العديد من التطبيقات العملية، توسيع برامج بنود هورن بالسماح بشروط سلبية، يتم تنفيذها عن طريق النفي كفشل . تتمتع برامج المنطق الموسعة هذه بقدرات تمثيل المعرفة لمنطق غير رتيب .

الاختلافات والعلاقات بين قواعد الإنتاج وقواعد البرمجة المنطقية

يتمثل الاختلاف الأبرز بين نوعي الأنظمة في أن قواعد الإنتاج تُكتب عادةً في الاتجاه الأمامي، أي إذا كان أ، فإن ب ، بينما تُكتب قواعد البرمجة المنطقية عادةً في الاتجاه العكسي، أي ب إذا كان أ . في حالة قواعد البرمجة المنطقية، يكون هذا الاختلاف سطحيًا ونحويًا بحتًا، ولا يؤثر على دلالات القواعد. كما أنه لا يؤثر على ما إذا كانت القواعد تُستخدم للاستدلال العكسي، على غرار لغة برولوج، لاختزال الهدف ب إلى الأهداف الفرعية أ ، أو ما إذا كانت تُستخدم، على غرار لغة داتالوج، لاستنتاج ب من أ .

في حالة قواعد الإنتاج، يعكس اتجاه بناء الجملة الأمامي طبيعة الاستجابة للمثير في معظم قواعد الإنتاج، حيث يسبق المثير (أ) الاستجابة (ب) . علاوة على ذلك، حتى في الحالات التي تكون فيها الاستجابة ببساطة هي استخلاص النتيجة (ب) من الافتراض (أ ) ، كما هو الحال في قاعدة القياس المنطقي (modus ponens) ، فإن دورة المطابقة والحل والفعل تقتصر على الاستدلال الأمامي من (أ) إلى (ب) . أما الاستدلال العكسي في نظام الإنتاج فيتطلب استخدام نوع مختلف تمامًا من محركات الاستدلال.

في كتابه "مقدمة في علم الإدراك" [ 8 ] ، يدرج بول ثاغارد المنطق والقواعد كنهج بديل لنمذجة التفكير البشري. وهو لا يتناول برامج المنطق بشكل عام، ولكنه يعتبر لغة برولوج ليست نظامًا قائمًا على القواعد، بل "لغة برمجة تستخدم التمثيلات المنطقية والتقنيات الاستنتاجية" (صفحة 40).

يجادل بأن القواعد، التي تأخذ شكل "إذا تحقق الشرط، فافعل الفعل" ، "تشبه إلى حد كبير" العبارات الشرطية المنطقية، لكنها أبسط وأكثر منطقية من الناحية النفسية (صفحة 51). ومن بين الفروقات الأخرى بين المنطق والقواعد، يجادل بأن المنطق يستخدم الاستدلال الاستنتاجي، بينما تستخدم القواعد البحث (صفحة 45)، ويمكن استخدامها للاستدلال إما للأمام أو للخلف (صفحة 47). ويضيف أن الجمل في المنطق "يجب تفسيرها على أنها صحيحة بشكل مطلق "، بينما يمكن أن تكون القواعد افتراضية ، مما يسمح بوجود استثناءات (صفحة 44). ويشير إلى أنه لا يلاحظ أن جميع هذه الخصائص للقواعد تنطبق على أنظمة البرمجة المنطقية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ كرينا غروسان؛ أجيث أبراهام (29 يوليو 2011). الأنظمة الذكية: منهج حديث . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ص  149 وما بعدها. ISBN 978-3-642-21004-4.
  2. ↑ سين واي تشان (13 نوفمبر 2014). موسوعة روتليدج لتكنولوجيا الترجمة . روتليدج. ص 454 وما بعدها. ISBN  978-1-317-60815-8.
  3. ↑ "ما هو النظام القائم على القواعد؟" . j-paine.org .
  4. ↑ كابيتزا، ف.؛ ساريني، م.؛ دال سينو، ب. (2005). "ديجيس - برنامج وسيط لمشاركة السياق لنشر أنظمة الاستدلال الموزعة في مجالات الحوسبة المنتشرة". وقائع المؤتمر الدولي للخدمات المنتشرة (ICPS '05) . المجلد 2. الصفحات 66-69 . doi : 10.1109/PERSER.2005.1506416 . ISBN   0-7803-9032-6. S2CID 27323155 . 
  5. ↑ ماير، د.، تيكلي، ك.ت.، كيفر، م. ووارن، د.س.، 2018. داتالوج: المفاهيم والتاريخ والتوقعات. في برمجة المنطق التصريحي: النظرية والأنظمة والتطبيقات (ص 3-100).
  6. ↑ تارنلوند، س.أ. (1977). "قابلية حساب بند هورن". الرياضيات العددية BIT . 17 (2): 215-226 . doi : 10.1007/BF01932293 . S2CID 32577496 . 
  7. ↑ أندريكا، هـ.؛ نيميتي، إ. (1978). "الشمولية المعممة لمنطق هورن المسند كلغة برمجة" . أكتا سايبرنيتيكا . 4 (1): 3-10 .
  8. ↑ ثاغارد، بول (2005). العقل: مقدمة في العلوم المعرفية . مطبعة معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. ص 11. ISBN  9780262701099.