Рассмотрим структуру инструментальных срелств для понимания проблем(ИСП), которые должны быть построены с использованием методов представления знаний. Имеется большое количество определений понятия знание, однако эти определения скорее характеризовали самих разработчиков, их уровень и возможность сделать что- то разумное. В ДТ знание определяется следующим образом: знание есть то , что мы знаем, а отсюда вытекает, что нам необходимо научиться работать со знанием во всем его многообразии и сложности.

   Прежде всего создаем сетевую архитектуру хранения информации. С точки зрения схемы базы данных хранение информации осуществляется в стандартной ячейке, универсальном узле, допускающий связь любого узла с любым. Единицей хранения является понятие, представляющее собой число, слово или словосочетание, это может быть или имя атрибута или его значение. К стандартной ячейке подсоединяются входные и выходные порты. Каждый порт содержит указание на тип порта(входной или выходной), коммутационное отношение над дугами(И,ИЛИ,исключающее ИЛИ, соединительное ИЛИ ранжированное и другие), семантическое отношение, описывающее характер связи(имеет атрибуты(ИАТ), собственное значение терминального атрибута (СЗТА), имеет подкласс (ПДКЛ) и т.д.). Описание дуг связи между узлами содержит идентификатор выходного порта одного узла понятия и входного порта другого узла понятия. Посмотрим схему сетевой структуры информации

  В сфере знаний традиционно рассматривается три формы представления знаний: декларативная, процедуральная и продукционная, активно использовались семантические сети, иисчисление предикатов, семантические отношения, указатели роли, временная, пространственная и причинно- следственная логики, фреймовые конструкции. Вообщем- то надо признать, что это различные стороны одного и того же объекта, которое мы называем знание, поэтому требуется синтезировать в одном языке все эти аспекты и добиться большой изобразительной мощности разрабатывемого языка. С точки зрения стабильности функционирования информационных систем на базе знаний необходимо основной объем знаний хранить в декларативной форме, что является залогом быстрого восстановления при сбоях и стандартных отключениях. Поэтому в ДТ основной акцент сделан на хранении знаний во фреймовых конструкциях. Для чего создается фреймовый словарь понятий(ФСП). Фрейм понятия прдставляет собой иерархическую структуру атрибутов связанных семантическими отношениями. На основе этой структуры атрибутов сосздается описание конкретного понятия, назовем его конкрет фрейма или просто КОНКРЕТ. Конкрет в действительности может быть и описание физически существующего объекта, и описание подкласса, и описание предикатной переменной и даже запросный конкрет, просто конкрет сформирован на основе стандартного набора атрибутов, которым является фрейм.

   Общепринятые семантические отношения в ДТ реализуются в виде фрейма и только некоторый список семантических отношений, как конструкционный элемент, условно выделен в перечень элементарных семантических отношений(СО) и используется для организации структуры базы знаний. Рассмотрим некоторые семантические отношения: - ИАТ- имеет атрибут, данный тип СО связывает некоторый узел с узлами атрибутов, которые его характеризуют, например узлы типа Ф или Н с узлами типа С, Т,Н,У,Л на следующем нижнем ярусе. - ОБА – обобщение атрибутов, данный тип СО связывает одноименные атрибуты на двух смежных уровнях семантического блока. - ОЗСА – область значений ссылочного атрибута, данный тип СО связывает атрибут типа У с другим атрибутом, априори указывая, что значениями атрибута типа У будут существующие значения второго атрибута. - СЗИА – собственное значение именного атрибута, данный тип СО связывает узел типа С с узлом типа Е, содержащим значение именного атрибута. - СЗТА – собственное значение терминального атрибута, данный тип СО связывает узел типа Т с узлом типа В, содержащим значение терминального атрибута. - СЗСА- собственное значение ссылочного атрибута, данный тип СО связывает узел типа У с узлом типа Е, В, М . - СЗПА- собственное значение перечислительного атрибута, данный тип СО связывает узел типа Л с узлом типа М. - ОПИА – обшее поле значений именного атрибута, данное СО выполняет навигационные функции и разбивает множество узлов значений атрибутов на подмножества. - ОПТА - общее поле значений терминального атрибута, данное СО выполняет навигационные функции и разбивает множество узлов значений атрибутов на подмножества. - ОПСА- общее поле значений ссылочного атрибута, данное СО выполняет навигационные функции и разбивает множество узлов значений атрибутов на подмножества. - ОППА- общее поле значений перечислительного атрибута, данное СО выполняет навигационные функции и разбивает множество узлов значений атрибутов на подмножества. - ЭЛКЛ – связывает конкрет описатель класса с элементами класса - ПДКЛ - связывает конкрет описатель класса с экземплярами описателя подкласса - КОНК- связывает концептуальный конкрет с другими конкретами - ЗАПР – связывает запросный конкрет с конкретами, релевантных запросу. Семантическое отношение могут иметь модификаторы( через, на, под, внутри, диапазон, список, только одно и т.д.)

   При создании фрейма и конкретов используются следующие типы атрибутов, которые располагаются в стандартном узле сети: Ф- узел с именем фрейма; С - узел с именным атрибутом, его значением будет уникальное имя конкрета, построенного либо на основе всей структуры фрейма, либо на основе фрагмента фрейма. Это всегда первый атрибут в списке атрибутов, раскрывающих понятие верхнего уровня; Е- узел содержащий значение именного атрибута, узлы С и Е связываются при помощи СО СЗИА ; Т-узел содержит терминальный атрибут, к этому узлу подключится узел типа В со значением атрибута посредством СО СЗТА; Н- узел с именем нетерминального атрибута, к этому узлу через СО ИАТ подключаются узлы, раскрывающие нетерминальный атрибут и в частности первым атрибутом будет атрибут типа С; У-узел ссылочного атрибута, который в качестве своего значения принимает существующие значения любых других атрибутов из любых фреймов и конкретов. Соединение осуществляется посредством СО СЗСА узла типа У и узла значений любого типа, хотя допускается связь и с узлом любого атрибута, но в этом случае это будет трактоваться, что узел типа У будет принимать то значение, которое будет подключено к атрибуту, на который указана ссылка; Л– узел с имеием перечислительного атрибута. К данному узлу создаются и подключаются посредством СО ОППА узлы типа М, содержащие допустимые значения данного атрибута; М-узел содержит допустимое значение перечислительного атрибута. Узлы данного типа создаются априори, подключаются и затем используются в качестве значения других атрибутов.

   Накопление знаний в ДТ основывается на базе семантического блока(СБ), котрый представляет собой фрейм, структуру конкретов, структуру обобщения атрибутов и структуру общего поля значений атрибутов. СБ является модулем базы знаний с развитой навигацией и реализует механизмы поиска информации на основе традиционных способов индексирования, механизма рабиения множества значений на иерархическую структуру подмножеств, интерференционных механизмов навигации и волновых механизмов поиска информации. Построение фрейма начинается с создания на первом ярусе узла типа Ф, куда вводится имя фрейма, через СО ИАТ к узлу Ф на втором ярусе подключается узел типа С, в который заносится атрибут, значением которого будут имена конкретов. На этом же ярусе создаются и подключаются через тот же самый ИАТ другие узлы типа Т, У, Л и Н, в которые заносятся имена соответствующих атрибутов. От узла Н на втором ярусе через СО ИАТ строится следующий, третий ярус атрибутов. Этот список атрибутов опять – таки начинается с узла типа С и далее могут быть созданы и подключены узлы типа Т, У, Л, Н. Количество узлов различного типа, кроме узла типа С, который может быть только один, на ярусе не ограничено. Для узлов типа У через СО ОЗСА указываются те атрибуты из любых фреймов, на области значений которых определяются знвчения атрибута типа У. Всем узлам фрейма присваивается номер уровня равным 1. Посмотрим пример фрейма

   Структура конкретов фрейма строится следующим образом: на втором ярусе фрейма находится узел типа С, для него создается узел типа Е с уменьшенным на единицу номером яруса и увеличенным на единицу номером уровня относительно узла С, куда заносится понятие соответствующее имени конкрета. К этому узлу Е подключается СО ИАТ, к которому копируется вся структура узлов, начиная со 2 яруса фрейма, за исключением узла С второго яруса. Для всех скопированных узлов номер уровня устанавливается на единицу больше, чем у копируемых узлов, т.е. равным 2, а номера ярусов для всех атрибутов сохраняется прежним. Для атрибутов типа Т на втором ярусе создаются узел типа В, которому присваивается уже третий ярус. В этот узел заносятся значения атрибута типа Т и узел В подключается к узлу Т через СО СЗТА. Узлы типа У соединяются с существующими значениями других атрибутов посредством СО СЗСА. Далее переходим к обработке узлов типа Н, для чего от узла Н переходим через СО ИАТ на следующий ярус атирибутов и находим узел С, после чего повторяется таже последовательность действий, которую мы уже рассмотрели, а номер уровня увеличится еще на 1 и мы окажемся на третьем уровне СБ. Таким образом формируется структура конкретов в СБ. Посмотрим структуру конкретов фрейма

   Структура обобщения атрибутов формируется во время копирования структуры атрибутов под узел типа Е, в этом случае каждый скопированный атрибут связывается с вышестоящим одноименным атрибутом при помощи СО ОБА, так образуется иерархия одноименных атрибутов. Структура общего поля значений образуется в момент создания узла со значением атрибута. В момент подключения его к соответствующему атрибуту происходит одновременное подключение его напрямую ко всем одноименным атрибутам вверх по иерархии структуры обобщения атрибутов. Такая организация позволяет быстро перемещаться внутри СБ и иметь единственный вариант навигации в действительно сетевой архитектуре информации. Наличие номеров ярусов и номеров уровней создают за счет различной частоы их изменения по ходу сосздания СБ интерференционную картину, помогающую ориентироваться в СБ. Запросный конкрет по своей структуре и технологии создания ничем не отличается от других конкретов и естественным образом погружается во все структуры СБ, что точно определяет место поиска и ограничивает объем просматриваемой информации. При поиске информации используются поля активности узлов, при входе в эти узлы активность увеличивается на единицу, что позволяет реализовать волновые механизмы поиска. Посмотрим конструкцию СБ без ссылочных атрибутов. Посмотрим конструкцию СБ с ссылочным атрибутом. Посмотрим технологию использования ИСП.

   Рассмотрим типы конкретов фрейма. Конкрет физический – описывает физически существующий компонент проблемной области, с указанием уникального имени и конкретными значениями атрибутов. Конкрет класс – описывает класс компонентов проблемной области, связывается СО ЭЛКЛ с конкретами физическими, а также может быть связан СО ПДКЛ с другими конкретами классов, образуя классификационные схемы. Запросный конкрет представляет собой запрос в структуру атрибутов. Найденные конкреты в процессе поиска подсоединяются через СО ЗАПР к узлу типа Е запросного конкрета. Найденные конкреты ранжируются по степени соответствия запросу, т.е. подключаются через коммутационное отношение «соединительное ИЛИ ранжированное». Концептуальный конкрет сходен по своим функциям с фреймом и используется в случаях разноаспектного связывания конкретов через атрибут типа У из различных фреймов, в зависимости от области связи ссылочного атрибута, или же эту ситуацию можно представить как чертеж, ведь это же не физический конкрет. Концептуальный конкрет и соответствующие ему физические конкреты связываются между собой СО КОНК между узлами типа Е. Предикатный конкрет строится для использования в алгоритмах исчисления предикатов. Если- конкрет строится для использования в описании условий продукции и предназначен для реализации алгоритмов логического вывода. То- конкрет строится для использования в описании действий продукции и предназначен для реализации алгоритмов логического вывода.

   Для реализации единого механизма описания проблемной области в рамках ДТ предлагается использовать единый механизм описания, базирующийся на стандартном перечне морфололгий. Морфология состава предназначена для иерархического описания состава компонентов проблемной области и указывается: при помощи явного построения структуры атрибутов на основе узлов типа Н, введением специального атрибута конструкции, рекурсивным механизмом фрейма и полем в структуре описания узла понятий. Морфология конструкции описывает связь компонентов морфологии состава. Морфология процессов описывает процессы происходящие в среде компонентов проблемной области. Морфология идеального включает в себя морфологию идеального по составу, по конструкции, по процессам и по другим, а предназначена она для создания описания такого видения фрагмента проблемной области, которое считается наилучшим. Морфология оценок включает описание того, какой фрагмент проблемной области хорош, какой плох, значение какого параметра можно признать хорошим, а какого плохим и в какую сторону следует его изменить, т.е. ставятся цели. Эта морфология строится на основе сравнения текущего состояния с морфологией идеального. Морфология альтернатив содержит описание возможных путей изменения параметрических характеристик из морфологии оценок. В рамках этой морфологии осуществляется выбор наилучшей альтернативы, в результате чего формируется стратегия. Морфология дельта колец содержит описание дельта колец и процесс их изменения.

   Для обеспечения работы ИСП используется три системы языков. Язык проектирования фреймов и концептуальных конкретов, в результате чего создается и поддерживается ФСП. Язык накопления первичных знаний как средство работы экспертов в точках возникновения информации. Язык стратегий как средство работы с приобретением и приобретенными знаниями. В рамках этого языка происходит верификация баз знаний различных экспертов, выявление разногласий в структурах, конструктивная фиксация расхождений и устранение этих расхождений с тем чтобы иметь корректные знания о проблемной области. Реализация процесса понимания как система проектирования изменений в проблемной области. Реализация процессов развития как система обработки дельта колец, отображение существующих, построение новых, разрушение не нужных или их шунтирование. Если интерфейс для первых двух языков может иметь традиционную структуру, то для третьегго языка интерфейс принципиально отличается и должен напоминать скорее интерактивную мультипликацию.