Sellised keerulised mõisted nagu "mõtlemine" ja "teadvus" ja veelgi lihtsamini määratletavad mõisted, nagu "intelligentsus" ja "teadmised" erinevate profiilide (näiteks süsteemianalüüsi, arvutiteaduse, neuropsühholoogia) spetsialistide seas, psühholoogia, filosoofia jne) võivad oluliselt erineda.
Teadmiste täielik, adekvaatne esitus, mida tajuvad ühtviisi üheselt nii inimesed kui masinad, on tänapäevase infovahetuse põhiprobleem. Selline teabevahetus põhineb mõistete ja suhete süsteemil, millest moodustuvad teadmised.
Teadmiste klassifikatsioon
Need võib liigitada mitmesse kategooriasse: kontseptuaalsed, konstruktiivsed, protseduurilised, faktilised ja metateadmised.
- Kontseptuaalsed teadmised on konkreetsete mõistete kogum, mida kasutatakse probleemide lahendamisel. Neid kasutatakse sageli fundamenta alteadustes ja teaduse teoreetilistes valdkondades. Tegelikult moodustavad kontseptuaalsed teadmised teaduse kontseptuaalse aparaadi.
- Konstruktiivne teadmine – struktuuride, süsteemide ja alamsüsteemide kogumid, samutinendevahelised vastasmõjud. Kasutatakse aktiivselt tehnoloogias.
- Protseduuriteadmised on rakendusteadustes kõige sagedamini kasutatavad meetodid ja algoritmid.
- Faktilised teadmised on objektide ja nähtuste omadused, nii kvantitatiivsed kui ka kvalitatiivsed. Kõige sagedamini kasutatakse eksperimenta alteadustes.
- Metaknowledge on igasugune teadmine teadmistest, nende organiseerimissüsteemist, inseneritööst ning nende rakendamise järjekorrast ja reeglitest.
Teadmiste organisatsioon
Teadmiste organiseerimise süsteem on teabe edastamise protsess sõnumite kujul, mis võivad olla tuttavad (suuline ja kirjalik kõne, pildid jne) ja ebatavalised (valemid, kaardiobjektid, raadiolained jne).
Et teadmuskorraldussüsteem oleks arusaadav ja edukas, on vaja kasutada arusaadavat ja konstruktiivset reeglite süsteemi, mille järgi teadmisi esitatakse ja tajutakse. Selleks kasutab inimene keelt ja kirjutamist.
Keel
Keel tekkis ja arenes tänu sellele, et inimeste kogutud teadmisi tuleb pidev alt esitleda, väljendada, talletada ja vahetada. Mõte, mida ei saa väljendada formaalse struktuuriga (keel, pilt), kaotab võimaluse saada osa infovahetusest. Seetõttu on keel olnud läbi inimkonna ajaloo kõige tõhusam teadmiste esitusviis.
Mida rikkam on keel, seda rohkem teadmisi see väljendab, muutes rahvakultuuri rikkamaks, mis omakorda võimaldab välja töötada üha tõhusamaid teadmiste organiseerimise süsteeme.
Keelteadus
Peamine probleem keele kasutamisel teadmiste esitusviisina on sõnade ja lausete mitmetähenduslik semantiline tähendus. Seetõttu on teaduskeelel teadmiste vormistamises eriline roll.
Teaduskeele põhieesmärk on tüpiseerida ja standardida teadmiste väljendamise, tihendamise ja talletamise vorme. Tüüpilise, standardse teadmiste esituse abil saab vabaneda keele polüseemiast või semantilisest mitmetähenduslikkusest.
See, mis keele evolutsiooni loomulikes tingimustes muudab keele rikkamaks (väljendite polüseemia), muutub takistuseks teadmiste vahetamise protsessis, suurendades arusaamatuste, semantilise müra ja teabe mitmetähendusliku tajumise ohtu.
Teadmiste klassifikatsioon
Üks peamisi teadmiste vormistamise meetodeid on klassifitseerimine. See on teadmiste jaotamine rühmadesse vastav alt teatud klassile. See tähendab, et teatud teadmiste klassi kuulub ainult teave, mis vastab teatud klassile vastavatele kriteeriumidele.
Klassifikatsioon on eriti oluline teadusliku süstemaatika meetod, mis on hädavajalik teadusliku suuna alusteadmiste kujunemise esimeses etapis. Näiteks arvutiteaduses ilma klassifikatsioonita puudub samaväärsus, mis võimaldab lahendada selliseid olulisi ülesandeid nagu võrdlemine, otsing ja kategoriseerimine. Ilma teaduse klassifikatsioonita poleks meil selliseid ainulaadseid ja hindamatuid andmekorraldussüsteeme nagu perioodilisustabel.
Teadmiste esitusmudelid
Perioodiline tabel, astmete tabel, kriminaalkoodeks, sugupuud ja muud klassifikatsioonisüsteemid on teadmiste esituse mudelid. Need on formaalsed struktuurid, mis seovad teatud teadmisi: faktid, nähtused, mõisted, protsessid, objektid, seosed.
Konkreetse ainevaldkonna teadmiste mõistmiseks ja arvuti abil töötlemiseks tuleb need teadmised esitada kindlas vormistatud vormis. Olenev alt eesmärgist toimub teadmiste töötlemine arvuti poolt algoritmile ehitatud mudeli järgi. Vastav alt sellele sõltuvad mudelis esitatud teadmised nende töötlemise algoritmist.
Ekspertsüsteemides on teadmiste esitamise mudeleid mitu. Peamised on tootmis-, raami-, võrgu- ja loogilised.
Mudelite klassifikatsioon
Eespool loetletud teadmiste esitusmudelid, mille näited on järgmised, kuigi lai alt levinud, pole kaugeltki ainsad. Tänapäeval on palju mudeleid, mis erinevad üksteisest kehtivuse, nende loomise lähenemisviiside ja korralduspõhimõtete poolest.
Näiteks allolevas tabelis on näidatud teadmiste esitusmudelite tüübid, nende jaotus empiirilisteks ja teoreetiliseks, samuti edasine jaotus.
| Empiirilised mudelid | Teoreetilised mudelid |
| Tootmismudelid | Loogilised mudelid |
| Võrgumudelid | Ametlikud grammatikad |
| Raammudelid | Kombinatoorsed mudelid |
| Lenemy | Algebralised mudelid |
| Närvivõrgud | |
| Geneetilised algoritmid |
Empiiriline modelleerimine
Teadmiste organiseerimise ja esituse empiirilised mudelid võtavad inimese eeskujuks ja püüavad kehastada tema mälu, teadvuse ning otsustus- ja probleemide lahendamise mehhanismide organiseeritust. Empiiriline modelleerimine viitab mis tahes mudelile, mis on üles ehitatud empiiriliste vaatluste, mitte matemaatiliselt kirjeldatavate ja modelleeritavate suhete põhjal.
Empiiriline modelleerimine on üldmõiste teadmiste esitusmudelite kohta, mis luuakse vaatluste ja katsete põhjal.
Empiiriline mudel toimib lihtsa semantilise printsiibi järgi: looja jälgib mudeli ja selle referendi vastasmõju. Saadud teabe töötlemine võib olla "empiiriline" mitmel viisil, alates analüütilistest valemitest, põhjuslikest seostest kuni katse-eksituseni.
Teadmiste esituse tootmismudelid
See andmete esitusmudel põhineb enamasti seostel ja põhjuslikel seostel. Kui teavet saab esitada tingimuste kujul, mille tüüp on "Kui, Siis", siis on mudeliks tootmine. Seda kasutatakse kõige sagedamini rakendustes ja lihtsas kunstlikusintelligentsus.
Teadmiste esituse tootmismudelid on enamasti arvutiprogrammid, mis pakuvad tehisintellekti teatud vormis käitumisreeglitega, samuti mehhanismi, mis on vajalik nende reeglite järgimiseks teatud tingimustel.
Tootmine (reeglite kogum) koosneb kahest osast: eeltingimusest ("IF") ja tegevusest ("SIIS"). Kui tootmistingimus ühtib maailma hetkeseisuga, siis mudel jookseb. Tootmismudel sisaldab ka andmebaasi, mida mõnikord nimetatakse ka töömäluks, mis sisaldab praeguseid teadmisi.
Tootmismudeli puudused on see, et kui reeglite arv on liiga suur, võivad mudeli toimingud üksteisele vastuollu minna.
Semantilised võrgud
Need põhinevad kujutise terviklikkusele ja on teadmiste esituse kõige visuaalsemad mudelid. Semantilist võrgustikku kujutatakse kõige sagedamini graafi või keeruka graafistruktuurina, mille sõlmed või tipud esindavad objekte, mõisteid, nähtusi ja servad teatud objektide, mõistete ja nähtuste vahelisi seoseid.
Lihtsamat semantilist võrku saab hõlpsasti kujutada kolmnurgana, mille tippudeks on näiteks mõisted "koer", "imetaja" ja "selg". Sel juhul ühendavad tipud kolmnurga külgi, mida saab tähistada selliste seoste ja suhetega nagu "on", "omab", "omab". sel viisil saame teadmiste esitusmudeli, millest õpime,et koer on imetaja, imetajatel on selgroog ja koeral on selgroog.
Sellised mudelid on illustratiivsed ja nende abiga saate kõige tõhusam alt kujutada keerulisi süsteeme ja põhjuslikke seoseid. Lisaks saab neid semantilisi võrgustikke täiendada uute teadmistega, laiendades olemasolevat võrku, st kolmnurga saab muuta ristkülikuks, seejärel kuusnurgaks ja seejärel keerukaks lõikuvate kujundite võrgustikuks, milles saab jälgida., näiteks omaduste pärimine.
Raammudel
Raami mudel on nimetatud nii ingliskeelsest sõnast frame - raam või raam. Raam on struktuur, mis kogub andmeid, mida kasutatakse konkreetse kontseptsiooni esindamiseks.
Nagu sotsioloogias, kus raamid on teatud tüüpi stereotüüpsed andmed, mis mõjutavad inimese maailmatunnetust ja otsustusprotsessi, kasutatakse arvutiteaduses ja tehisintellektiga töötamisel kaadreid struktureeritud andmete loomiseks, mis esindavad stereotüüpsed olukorrad. Tegelikult on see esialgne põhiandmesüsteem, millele tehisintellekti abil maailma tajumine on üles ehitatud.
Lisaks sellele, et raamid on tõhusad teadmiste esitusmudelid, on need aktiivsed mitte ainult arvutiteaduses. Need olid algselt semantiliste võrkude variatsioonid.
Raam koosneb ühest või mitmest pesast. Omakorda võivad pesad ise olla raamid. Seega on raamimudel võimeline kujutama keerulisi kontseptuaalseid objekte, moodustades laia hierarhilise ahela.teadmised.
Teadmiste esitusraami mudel sisaldab teavet selle kohta, kuidas raami kasutada, mida oodata selle kasutamise ajal ja pärast seda ning mida teha, kui raami kasutamisega seotud ootused ei ole täidetud.
Teatud tüüpi andmed kaadrimudelis on fikseeritud, samas kui muud andmed, mis tavaliselt salvestatakse terminalipesadesse, võivad muutuda. Terminalipesasid käsitletakse enamasti muutujatena. Tipptasemel pesad ja kaadrid kannavad teavet olukorra kohta, mis on alati tõene, kuid terminali pesad ei pea olema tõesed.
Ühe keeruka võrgu kaadrid võivad jagada sama võrgu teiste kaadrite pesasid.
Andmebaas võib salvestada prototüübiraame (muutumatu) ja eksemplari kaadreid, mis on loodud olukorrast lähtuv alt konkreetse olukorra või kontseptsiooni esindamiseks.
Teadmiste esituse raammudelid on ühed mitmekülgsemad ja suudavad kuvada erinevat tüüpi teadmisi:
- raamistruktuure kasutatakse mõistete ja objektide esitamiseks;
- raami rollid tähistavad rollikohustusi;
- raami skriptid kirjeldavad käitumist;
- kaadri olukordi kasutatakse oleku ja tegevuste esindamiseks.
Närvivõrgud
Neid algoritme saab tinglikult lisada ka teadmiste empiirilise lähenemise alusel mudelite rühma. Tegelikult üritavad närvivõrgud kopeerida inimese ajus toimuvaid protsesse. Need põhinevad teoorial, et tehisintellekti süsteem, millel on samad struktuurid japrotsessid, nagu inimajus, on võimelised saavutama sarnaseid tulemusi otsuste tegemisel, olukordade hindamisel ja reaalsuse tajumisel.
Teoreetiliselt mõistlik lähenemine
Sellel lähenemisel põhinevad teadmiste esitamise matemaatilised, predikatiivsed ja loogilised mudelid. Need mudelid tagavad õiged otsused, kuna need põhinevad formaalsel loogikal. Need sobivad lihtsate ülesannete lahendamiseks kitsast ainevaldkonnast, mida sageli seostatakse formaalse loogikaga.
Teadmiste esituse loogilised mudelid
See on üks populaarsemaid teoreetilisel lähenemisel põhinevaid mudeleid. Loogiline mudel kasutab predikaatalgebrat, selle aksioomide süsteemi ja järeldusreegleid. Levinumates loogilistes mudelites kasutatakse termineid – loogilisi konstandeid, funktsioone ja muutujaid, aga ka predikaate, st loogiliste toimingute väljendeid.
