Олег Варламов - Мивар: Линейный логический вывод

В настоящее время "движок" УДАВ выполняет поиск логического вывода и автоматически конструирует алгоритмы решения задач из готовых модулей-сервисов, управляемые потоком входных данных. На обычном ноутбуке УДАВ обрабатывает более 1,17 млн переменных и 3,5 млн правил. Программная реализация наглядно доказывает на практике линейную сложность поиска логического вывода, эволюционность и активность работы миварных экспертных систем нового поколения.

Традиционно выделяют следующие парадигмы и модели обработки данных: исчисление высказываний, исчисление предикатов, продукции, семантические сети, онтологии и др. У продукционного подхода есть важные преимущества. Поспелов Д.А. писал, что знания о внешнем мире могут иметь двоякую природу:

1) могут содержать декларативное описание фактов и явлений внешнего мира, фиксирующее их наличие или отсутствие, а также основные связи и закономерности, в которые эти факты и явления входят;

2) могут содержать и процедурные описания того, как надо манипулировать с этими фактами и достигать целей, интересных для системы [23].

Продукции в общем виде записывают в форме "Если… то…". Часть специалистов по интеллектуальным системам считает, что запись знаний в виде систем продукций носит универсальный характер – любые знания можно записать в такой форме. В системе продукций можно представлять самые разнообразные правила, процедуры, формулы или сервисы. К ним, по сути, сводятся все каузальные, т.е. причинно-следственные утверждения. Поспелов Д.А. делает совершенно обоснованный вывод: "Продукционные системы получили при представлении знаний в последнее время наибольшее распространение". Следовательно, применение продукционного подхода для логико-вычислительной обработки разнообразных данных является вполне обоснованным и целесообразным.

Для решения многих практических задач применения информационных систем и процессов требуется проводить как логическую, так и вычислительную обработку данных. Исторически так сложилось, что области логического вывода и вычислительной обработки развивались самостоятельно и успешно решали различные классы задач. В некотором смысле, даже существовало противоречие между этими подходами [2, 3, 4, 10-17, 23-32]. Кроме того, разделяли проблемы обработки и хранения различных данных.

Базы данных преимущественно использовались только для хранения и поиска требуемых данных, а системы логического вывода и вычислений применялись для обработки информации, поиска решений и т.п. Получалось, что эти области относительно слабо пересекались, хотя, в плане перспектив развития в каждой из них регулярно провозглашались цели объединения всех функций по накоплению и обработке информации в одной системе [4, 10, 23-32].

Если проводить аналогию с человеком, то наш разум одновременно накапливает и хранит данные, комплексно решает и логические, и вычислительные, и логико-вычислительные задачи. Миварный подход позволяет в едином формализме проводить и эволюционное накопление данных в миварном информационном пространстве, и выполнять совмещенную логико-вычислительную обработку в миварных логических сетях.

Миварный метод логико-вычислительной обработки позволяет решать большой класс сложных научных и практических задач. Прежде всего, проведем анализ существовавших ранее подходов к решению различных классов задач и оценим их ограничения. Затем перейдем к анализу проблем, достижений и перспектив в области баз данных и миварном информационном пространстве унифицированного представления данных и правил.

Для анализа проблем метода логико-вычислительной обработки данных и его возможных применений очень важным является следующее заключение Поспелова Д.А.: "Мы хотим отметить, что ядром всех основных типов рассмотренных интеллектуальных систем являются база знаний и блок, осуществляющий вывод с помощью знаний (решатель, планировщик или логический блок). Этот вывод составляет основную процедуру, реализуемую в интеллектуальных системах" [23, стр. 129].

В настоящее время продолжается дискуссия о роли и возможных применениях различных логических механизмов и, прежде всего, исчисления высказываний и исчисления предикатов и продукций. У продукционного подхода есть важные преимущества. Приведем мнение Поспелова Д.А.: "Для описания знаний в интеллектуальных системах используются специальные языки описания знаний (ЯОЗ). … Простейшими видами таких ЯОЗ являются языки исчисления высказываний или исчисления предикатов вместе с теми процедурами вывода, которые для них известны. Однако в современных интеллектуальных системах такие языки используются довольно редко. Куда более распространены в них языки, основанные на продукциях. … Продукции в общем виде можно записать в форме "если… то…", но к продукциям относятся не только выражения, имеющие эту форму, но и многие другие" [23, стр. 129]. У Поспелова Д.А. приведены 9 типов продукций и специально подчеркнуто, что возможны продукции и других типов [23, стр. 131-134]. Далее делается вывод: "… продукции могут иметь весьма различное значение. В качестве их левых и правых частей могут выступать и некоторые утверждения, и действия" [23, стр. 134]. Также "…приводят немало примеров, когда знания, внешне не имеющие продукционной формы, удается перевести в систему продукций" [23, стр. 129-130]. Далее там же приведен пример перевода в продукционную форму записи химических реакций, для чего используются различные виды продукций. "К ним (продукциям), по сути, сводятся все каузальные, т.е. причинно-следственные утверждения…" [23, стр. 130]. Отметим, что Кузнецов О.П. в [24, стр. 282-283] под продукциями понимает множество правил вывода в канонических системах (системах продукций Поста), в которых есть посылки и следствия. С точки зрения анализа метода логико-вычислительной обработки данных принципиально важным является то, что в системе продукций можно представлять самые разнообразные правила, процедуры, формулы или сервисы. Следовательно, применение продукционного подхода для логико-вычислительной обработки разнообразных данных является целесообразным.

Также Поспеловым Д.А. дается определение: " Продукционной системой будем называть любую совокупность продукций, в которую могут входить продукции любого из перечисленных выше типов" [23, стр. 134]. Существуют различные конструкции продукций. В наиболее общем виде "вместо продукций типа a=>bрассматривают более сложные конструкции. В общей форме продукции имеют вид:

i, П, Р, A=>B, Q.