CC BY
20
Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. №2 (29), 2013
ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
УДК 004.89.
Абдурагимов Т. Т., Халилов А.И.
МОДЕЛЬ ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СИСТЕМОЙ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ ПРОЦЕДУРНОЙ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕТИ
Abduragimov T. T., Halilov A.I.
MODEL DECISION MAKING BY INTELLECTUAL SYSTEM ON BASE OF THE ILL-DEFINED PROCEDURAL SEMANTIC NETWORK
В статье предложена процедурная модель представления знаний, обеспечивающая планирование целенаправленного поведения интеллектуальных систем в процессе инструментальной деятельности.
Ключевые слова: интеллектуальная система, процедурная семантическая сеть, проблемная среда, планирование поведения.
In article is offered procedural model of the presentation of the knowledges, providing planning the goal-directed behavior of the intellectual systems in process of instrumental activity.
Key words: intellectual system, procedural semantic network, problem-solving ambience, planning the behavior.
К одному из эффективных способов представления знаний в интеллектуальных системах (ИС) управления можно отнести использование расплывчатых семантических сетей (РСС). Расплывчатая семантическая сеть позволяет отображать, как конкретную ситуацию проблемной среде, так и представлять знания ИС в общем виде безотносительно к конкретной предметной области. В общем случае, вершины РСС помечаются объектами проблемной среды, а ребра - отношениями, сложившимися в среде между этими объектами. Для планирования инструментальной деятельности на основе РСС формируются фрейм микропрограммы поведения (ФМП) ИС, например, для интегрального робота (ИР), имеющие следующий формат описания «вход» «процедуры» «выход», где
- «вход» представляет собой РСС, определяющую текущую ситуацию проблемной среды (ПС) в которой допустима отработка действий образующих «процедуры» ФМП;
- «выход» определяется РСС, описывающей ситуацию ПС получаемую в результате отработки «процедур» ФМП.
В РСС вершины могут определяться двумя способами:
- активные вершины *: задаются множеством характеристик, определяющих конкретные объекты ПС, которыми могут быть помечены данные вершины в конкретной
ситуации ПС;
- - пассивные вершины, или вершины, помеченные конкретными объектами ПС. Для планирования инструментальной деятельности ИР активные вершины *: в РСС
могут определяться такими характеристиками, которые позволяют ИР определять находящиеся в ПС инструменты, необходимые для достижения с их помощью стоящей перед ним целью. Главное отличие активных вершин от пассивных заключается в том, что
у пассивных вершин среди множества характеристик может фигурировать логическая С,
переменная , значение которой символизирует выполнение поставленной подзадачи, путем выполнения действий входящих в «процедуры» ФМП.
Для планирования инструментальной деятельности, вершины РСС по которым выбираются объекты ПС, предназначенные для их использования в качестве инструментов дополнительно определяются последовательностью действий ИР, которые он должен выполнить с ними при их применении для достижения стоящей цели.
Например, в проблемной среде находятся четыре инструмента ■ 1", ЦТ , Ц? и Все
X.
эти инструменты отличаются друг от друга по своим характеристиками ; , но могут быть использованы для достижение одной и той же цели, но разными способами, т.е. при выполнении различных действий ФМП. При этом, если фактическая характеристика какого-нибудь объекта находящегося в среде не соответствует требуемому значению этой характеристики, определяемому множеством характеристик, описывающих активную вершину РСС - «инструмент», то его нецелесообразно использовать в качестве инструмента в любой ситуации ПС для достижения поставленной цели с помощью соответствующей ФМП.
Например, ИР может использовать в качестве инструмента любой объект находящийся в ПС, имеющий площадь поверхности не ниже "средней", требуемую высоту и вес для того что бы его перенести, влезть на него и достать объект находящегося за пределами его рабочей зоны по высоте.
В общем случае множество характеристик Х1 инструмента * 1" при нечетком их описании можно определить, например, следующим образом:
-■"Ч = ¡Л'(,/ = \,п\ = {"квадратный"; "хрупкий"; "лёгкий", "большой"; " не очень низкий"}, а множество действий которые ИР отрабатывает при его использовании в качестве инструмента, что бы с его помощью достать другой объект в ПС можно определить следующим образом { подойти, поднять, перенести, поставить, влезть}.
Назовем РСС процедурной расплывчатой семантической сетью, если ее активные вершины -«инструменты»определяются рядом действий, которые требуется выполнить над соответствующими им объектами ПС для достижения определенной цели.
Допустим ИР необходимо достать объект *: , находящийся за пределами его рабочей зоны на высоте И. Изначально робот анализирует все объекты находящиеся в ПС на предмет возможности их использования в качестве инструмента. Затем после их отбора по критериям предельно допустимых значений, строится исходная процедурная РСС -'о , например, рисунок 1.
С. = О
Рисунок 1 -Структура исходной процедурной РСС ^а
где * 1 - робот;
- ^я - объект, который необходимо достать;
- Ц - инструмент квадратной формы, имеющий плоскую поверхность (подставка, на которую можно влезть и достать требуемый объект);
- - инструмент круглой формы (например, объект, который можно подбросить и сбить требуемый объект);
- Ц - инструмент длинной формы (например, шест, с помощью которого можно сбить требуемый объект).
При этом, каждая вершина - «инструмент» РСС определяется множеством соответствующих ей действий ИР , выполняемых роботом при использовании в качестве инструмента объекта, которым она помечена. В процедурной РСС -'а действия ИР, которыми помечается каждая из вершин определяются следующим образом:
- для активной вершины - инструмент квадратной формы (подставка):
^з = { , , ^з , } = {"подойти ", "поднять Ь' ", "подойти к Кг ", "опустить и влезть на V "};
- для активной вершины ^ +" - инструмент длинной формы (шест);
А» = { , , , 4», сГ*, с!« } = {"подойти V."взятьЬ' ", "подойти кЧ ",
"ударить ; ", "сбить ; ", "поднять ч "};
- для активной вершины ^"з" - инструмент круглой формы ( например, камень);
= { , , ^г , 4» ■ , } = {"взять 1: ", "подойти к Ь' ", "подойти к Ъ ",
"бросить *: в 17 и сбить этот объект", "поднять объект V* "}.
Кроме того, вершины выходной и выходной РСС фрейм микропрограммы поведения
~ С
должны иметь дополнительный логическии параметр состояния ь: , служащий для
оценки условия «достижение поставленной цели». При этом логическая переменная имеет два значения О («ложь») и 1 («истина»). Изначально логические параметры всех вершин РСС равны 0. Затем, по заданным правилам (см. ниже), во входной РСС фрейм микропрограммы они принимают значения равные 1. Изменение же значения в выходной сети происходит исходя из положения ИР в ПС и по мере выполнения им запланированных действий, например,
ГО, если не выполнилось действие "взять V" или ' взять V7*" (1, если вы полнел ось действие "взять V" или "взять V,'"
Другими словами, изменение значения переменной определенное выполнением требуемого условия происходит в том случае, если отработано ИР определённое действие над объектом, определяемым этой вершиной.
Например, при необходимости взять объект, значение логического параметра вершины будет определяться следующим образом:
^ _ Р' если не выполнилось действие "взять V."-, 1 (1, если выполнелось действие "взять V."-,
Процедурная модель процесс выполнения решения рассмотренной выше задачи хранится в базезнаний ИР в виде ФМП, обозначенной идентификатором -«достать объект».
В общем случае реализация ФМП включает следующие три составляющие: постановку задачи, анализ и формирование плана действий, реализацию сформированного плана.
1. Постановка задачи. В постановке задачи конкретизируются вершины РСС
«вход» и «выход» ФМП, путем подстановки в активные вершины конкретных объектов ПС, например, для РСС, определяющей «выход» ФМП , приведена соответствующая РСС на рисунке 2.
При этом, если наблюдаются различия значений отношений между одноименными объектами в исходной сети и целевой сети -'а ПС, то перед ИР ставится задача устранить данные различия для достижения поставленной перед ним цели, т.е. стоящая перед роботам задача сводится к определению последовательности действий позволяющих преобразовать исходную ситуацию среды, определяемую РСС -'а в целевую ситуацию - РСС . Для этой цели робот выбирает необходимую ФМП «вход» и «выход» которой, соответственно, являются расплывчато изоморфными РСС, описывающих исходную и целевую ситуацию ПС.
2. Анализ сложившейся ситуации и формирование плана действий. После
постановки задачи ИР и выбора необходимой для ее решения ФМП роботу требуется определить только те действия, входящие в структуру «процедур» фрейм микропрограммы, которые необходимо выполнить для достижения стоящей цели в конкретных условиях ПС. Для этого все логические условия вершин во входной РСС между которыми во «входе» и «выходе» ФМП наблюдаются различия между значениями смежных с ними отношений выполняется установка логических переменных равных 1. После этого сравниваются значения одноименных логических условий во входной и выходной РСС. При обнаружении не соответствия между значениями одноименных логических переменных , ИР заносит в кортеж планируемых действий ^о только те действия, которые необходимо выполнить над объектами ПС для достижения стоящей цели. Если эти действия не позволяют получить требуемый результат без использования инструментов, то во множество ^Л заносятся дополнительные действия, определяемые по соответствующим вершинам - «инструментам», т.е. действия выполняемые с инструментами для решения поставленной задачи.
Может возникнуть ситуация, что ни один из объектов находящихся в ПС инструмент не может быть использован в качестве инструмента. Тогда для решения стоящей задачи делается попытка совместного использования различных объектов находящихся в ПС в качестве инструментальных средств.
Для корректного совместного использования различных объектов в качестве инструмента все действия над ними, которыми помечены соответствующие вершины РСС, также определяются в общей программе действий ФМП. Для приведенного выше примера, конечное множество действий выполняемых для получения требуемого инструмента квадратной формы ЦТ будет следующим:
03 = { сЕ|, сЕз , } = {"взять 1-7", "подойти кЧ ", "положить ЦТ "}; Множество действий для инструмента длинной формы:
ЧГ"};
{^1,^,4», ¿6 } = {"взять "подойти К ^Э ", "сбить Ъ
положить
Нечёткое множество действий объекта, которого необходимо достать ^а : П. = } = {"взять "};
Нечёткое множество действий совместного использования инструментов «квадратной» и «продолговатой» формах будет иметь следующее содержание:
{¿а1, ¿1, ¿I1, ¿4*,, ^ ^ ; = {"подойти к ЦТ",
^ =
взять
V:
подойти к
V.
положить
V:
подойти к
взять
'сбить ^а ", "положить "слезть с Ц» "подойти к
подоити к
к.
1/. взять
", "залезть на
3. Реализация сформированного плана. Сформировав множество требуемых действий ^ ИР переходит к их отработке согласно полученному плану деятельности. Например, после выполнения операции "взять ^я " значение логической переменной ^а для объекта ^а станет равным 1, что является условием перехода к отработке следующего действия.
После выполнения всего множества действий из множества проводится проверка соответствия значений одноименных логических переменных в сетях ^а и . Если все значения логических переменных совпадают, то цель считается достигнутой. Если же значения одной или несколько переменных не совпадают, то формируется новое множество ^о, с учетом полученного не совпадения значений одноименных логических переменных и т.д. до достижения поставленной цели.
Библиографический список:
1. Абдурагимов Т.Т. Модели принятия решений интеллектуальным роботом в процессе инструментальной деятельности на основе лингвистических функций в условиях неопределённости: сб. науч. тр. - Махачкала: ДГТУ, 2011. - С.7-13.
2. Абдурагимов Т.Т. Модели фрейм микропрограмм поведения интеллектуальной системы в проблемной среде: сб. Материалов ПМеждународной научно-практической конференции «Актуальные проблемы современной науки: Свежий взгляд и новые подходы» - Йошкар-Ола, 2011,- С. 17- 23.
3. Заде Л. А. Понятие лингвистической переменной и его применение к принятию приближенных решений. - М.: Мир, 1976.
4. Мелёхин В.Б., Алиев С.Н., Вердиев М.М. Лингвистические функции и особенности их применения в системах управления и принятия решений // Научно-технические ведомости СПБГПУ. Основной выпуск. 2008. №2 (Том 54). С. 249-254.
