Flex - PowerPoint PPT Presentation

Flex

Κέλυφος Εμπείρων Συστημάτων

Expert System Shell

Νίκος Βασιλειάδης, Άνοιξη 2003

• Το Flex είναι ένα ισχυρό εργαλείο ανάπτυξης εμπείρων συστημάτων.
• Κέλυφος εμπείρων συστημάτων (expert system shell)
• Στηρίζεται πάνω στη γλώσσα LPA WinProlog
• Aποτελείται από:
• Πρόσθετα κατηγορήματα στην Prolog.
• Τη γλώσσα αναπαράστασης γνώσης KSL (Knowledge Specification Language)
• Ένα μετα-διερμηνέα που μεταφράζει την KSL Prolog.

• Ορθή ακολουθία εκτέλεσης
• Ανάστροφη ακολουθία εκτέλεσης
• Πλαίσια και κληρονομικότητα
• Ερωτήσεις και απαντήσεις
• Επεξηγήσεις
• Προγραμματισμός οδηγούμενος από τα δεδομένα

• Οι κανόνες παραγωγής ακολουθούν την κλασσική μορφή "εάν-τότε" (IF-THEN).
• Πολλαπλά συμπεράσματα ή ενέργειες στο THEN μέρος.
• Δυνατότητα επεξήγησης.
• Υποστηρίζονται πολλοί αλγόριθμοι επίλυσης συγκρούσεων (conflictresolution) κανόνων.
• Υπάρχει δυνατότητα ορισμού νέων αλγορίθμων.
• Μηχανισμός δυναμικής βαθμολόγησης των κανόνων (scoring mechanism) για την επίλυση συγκρούσεων κατά την πυροδότησή τους.

• Κανόνες ανάλογοι των κανόνων της Prolog.
• Ονομάζονται συσχετίσεις (relations)
• Έχουν ένα μόνο συμπέρασμα το οποίο αληθεύει αν όλες οι συνθήκες είναι δυνατό να αποδειχθούν.

• Το Flex υποστηρίζει ιεραρχίες πλαισίων επιτρέποντας στις ιδιότητες τους να κληρονομούνται.
• Κάθε πλαίσιο ή στιγμιότυπο (instance) έχει ένα σύνολο από ιδιότητες (slots) που περιγράφουν τα χαρακτηριστικά των πλαισίων.
• Τα πλαίσια κληρονομούντις τιμές των ιδιοτήτων άλλων πλαισίων σύμφωνα με τη θέση τους στην ιεραρχία.
• Αποφεύγεται η επανάληψη πληροφοριών και απλοποιείται σημαντικά ο κώδικας.
• Η κληρονομικότητα γίνεται αυτόματα και είναι δυνατό να ελεγχθεί με διάφορες οδηγίες (directives).

• Ενσωματωμένο υποσύστημα ερωταπαντήσεων.
• Τα προγράμματα που αναπτύσσονται με το Flex μπορούν να ζητήσουν από το χρήστη να εισάγει δεδομένα μέσω παραθύρων διαλόγου.

• Ενσωματωμένο σύστημαεπεξήγησης το οποίο υποστηρίζει τις επεξηγήσεις πώς (how) και γιατί (why).
• How: πώς έφτασες σε αυτό το συμπέρασμα;
• Why: Γιατί μου κάνεις αυτή την ερώτηση;
• Οι επεξηγήσεις μπορούν να ενσωματωθούν στους κανόνες και στις ερωτήσεις.

• Eιδικές διαδικασίες οι οποίες μπορούν να προσαρτηθούν σε πλαίσια.
• Παραμένουν αδρανείς έως ότου ενεργοποιηθούν από την προσπέλαση ή την τροποποίηση των πλαισίων στα οποία έχουν προσαρτηθεί.
• Υπάρχουν 4 τύποι διαδικασιών:
• διαδικασίες αρχικοποίησης (launches)
• δαίμονες (demons)
• φύλακες (watchdogs)
• περιορισμοί (constraints)

• Χρησιμοποιείται για τον ορισμό κανόνων, πλαισίων, διαδικασιών κλπ.
• Υποστηρίζει μαθηματικές, λογικές και υποθετικές εκφράσεις
• Είναι επεκτάσιμη με τη χρήση των συνωνύμων και των προτύπων.
• Βασικά στοιχεία:
• όροι (terms)
• αντικείμενα (objects)
• αριθμητικέςεκφράσεις(numerical expressions)
• λογικές και διαδικαστικές εκφράσεις (formulae)
• δομέςελέγχου(control structures)
• προτάσεις(sentences)

• Καθορίζουν τι μπορεί να δηλωθεί σε ένα πρόγραμμα.
• Αρχίζουν με μια από τις ακόλουθες λέξεις-κλειδιά και τερματίζουν με ένα διάστημα ακολουθούμενο από μια τελεία.
• frame, instance
• rule, ruleset
• relation
• action, function
• launch, constraint, demon, watchdog
• question
• data, do
• group
• synonym, template

• Υπάρχουν 3 μέρη στον καθορισμό ενός πλαισίου.
• Το 1ο καθορίζει σε ποιο σημείο της ιεραρχίας βρίσκεται το πλαίσιο.
• Αυτό επιτυγχάνεται με τον καθορισμό των πλαισίων-γονέων (αν υπάρχουν).
• Το 2ο και καθορίζει ποιες είναι οι ιδιότητες του πλαισίου και οι προκαθορισμένες τιμές τους.
• Στο 3ο επαναπροσδιορίζεται η ιεραρχία της κληρονομικότητας.
• Ορισμένα πλαίσια μπορούν να γίνουν πλαίσια-γονείς για κάποιο άλλο πλαίσιο προκειμένου να κληρονομήσει ορισμένες ιδιότητές τους
• Συγκεκριμένες ιδιότητες μπορούν να δηλωθούν έτσι ώστε να μην κληρονομηθούν.

frame Name is a kind of Frame1, Frame2, … ;

default Attribute1 is Value;

inherit Attribute2 from Frame;

do not inherit Attribute3 from Frame .

1

2

3

frame wedge is a kind of block, toy ;

do not inherit shape and

inherit volume from block and

inherit density from pyramid, toy .

• Διαφέρουν από τα πλαίσια:
• Μπορούν να έχουν μόνο ένα πλαίσιο-γονέα
• Δεν μπορούν να έχουν παιδιά
• Κληρονομούν όλες τις ιδιότητες του πλαισίου-γονέας
• Δεν υπάρχει δυνατότητα ορισμού νέων ιδιοτήτων
• Όλες οι τιμές των ιδιοτήτων τους θεωρούνται τρέχουσες (current values)

• Σύνταξη:

instance Instance is a Frame ;

Attribute is Value .

• Παράδειγμα:

instance tweety is a kind of bird ;

habitat is a cage and

predator is sylvester;

do not inherit motions .

• Ορισμός ιδιότητας blood

frame animal ;

default blood is warm .

• Κληρονόμηση ιδιότητας blood

frame mammal is a kind of animal;

default skin is fur and

default habitat is the land and

default motions are { walk and swim } .

frame bird is a kind of animal;

default skin is feather and

default habitat is a tree and

default motions are { fly } .

• Αλλαγή τιμής για την ιδιότητα blood

frame fish is a kind of animal;

default skin is scale and

default habitat is the water and

default motions are { swim } and

default blood is cold .

• Δε συνδέονται στην υπάρχουσα ιεραρχία

frame carnivore;

default meal is meat .

frame herbivore;

default meal is plant .

• Αλλαγή τιμής για τις ιδιότητες habitat, motions
• Ορισμός ιδιότητας size

frame penguin is a bird;

default habitat is the land and

default motions are { walk and swim } and

default size is medium .

• Αλλαγή τιμής (εξειδίκευση) για την ιδιότητα habitat

frame 'sea water fish' is a fish;

default habitat is the sea .

frame 'fresh water fish' is a fish;

default habitat is a river .

• Πολλαπλή κληρονομικότητα (2 πλαίσια-γονείς)

frame salmon is a 'sea water fish', 'fresh water fish' .

• Κληρονομεί την ιδιότητα meal από το πλαίσιο carnivore
• Ορίζει 3 νέες ιδιότητες tail, speed, legs

frame feline is a mammal;

default tail is { long and furry } and

default speed is 'very fast' and

default legs are 4 ;

inherit meal from carnivore .

• Η ιδιότητα size έχει οριστεί ξανά στο πλαίσιο penguin

frame tiger is a feline;

default size is large and

default state is predator and

default habitat is the jungle and

default meal is human .

frame cat is a feline;

default size is medium .

• Η κολοβή γάτα δεν κληρονομεί την ιδιότητα tail!

frame manx is a cat;

do not inherit tail .

• Η κουτσή γάτα έχει άλλη τιμή για την ιδιότητα legs!

frame moggy is a cat;

default legs are 3.5 .

• Ορίζει 2 νέες ιδιότητες tail (ξανά), status
• Κληρονομεί την ιδιότητα meal από το herbivore

frame rodent is a mammal;

default tail is { short and thin } and

default status is pest and

default habitat is sewer;

inherit meal from herbivore .

• Ορίζει την ιδιότητα size (ξανά)
• Δίνει άλλη τιμή στην ιδιότητα tail
• Δεν κληρονομεί την ιδιότητα habitat

frame squirrel is a rodent;

default size is small and

default tail is { long and bushy } ;

do not inherit habitat .

• Δεν ορίζεται ως «θαλάσσιο ψάρι» γιατί το μόνο κοινό με αυτά είναι το habitat

frame whale is a mammal;

default habitat is the sea .

• Οι τιμές που θέτουμε στις ιδιότητες υπερισχύουν των default τιμών

instance arthur is a cat ;

skin is shaggy and

meal is 'kit-e-kat' and

habitat is 'my house' .

instance shere_khan is a tiger ;

speed is 'quite slow' and

legs are 3.5 .

• Η τιμή μιας ιδιότητας μπορεί να είναι το όνομα ενός άλλου πλαισίου ή στιγμιότυπου

instance my_other_tig is a tiger ;

meal is my_pusscat .

• Παίρνει όλες τις default τιμές

instance joey is a bird .

• Δημιουργία στιγμιότυπου του πλαισίου salmon κατά τη διάρκεια του compilation

data new_freddie

do freddie is a new salmon

whose size is large and

whose habitat is fish_tank

and echo('freddie has been created')

and nl .

Εμφάνιση μηνύματος σε παράθυρο

• Τα δεδομένα (data) είναι μία σειρά εντολών
• Δημιουργούν νέα στιγμιότυπα
• Αντιστοιχίζουν τιμές σε ιδιότητες
• Τροποποιούν τα γεγονότα μιας βάση δεδομένων
• Χρησιμοποιούνται για την αρχικοποίηση του προβλήματος, αφού εκτελούνται
• Κατά τη στιγμή της μεταγλώττισης
• Κάθε φορά που καλείται η ρουτίνα restart/0.
• Σύνταξη:

data data_name

do directive(s)

Αλλάζει την τιμή του slot

data start_up_configuration

do the contents of jugA becomes 2

and jugB`s contents becomes jugB`s capacity-2

and remember that danger_level(yellow)

Κάνει “assert” κάτι στη βάση δεδομένων

• Συντάσσεται παρόμοια με μια πρόταση data
• Εκτελεί τις εντολές της μόνο κατά τη στιγμή της μεταγλώττισης.
• Σύνταξη:

do directive(s).

Δημιουργεί νέο στιγμιότυπο

do c1 is a new car whose engine_size is 1100

and c1`s model := ‘Whizzo’

and c1`s colour := metallic_blue

Αλλάζει τιμές ιδιοτήτων

• Θα μπορούμε να γραφεί και ως:
• the colour of c1 becomes metallic_blue

• Τα πλαίσια αναπαριστούν με ευέλικτο τρόπο τα αντικείμενα και τις έννοιες του φυσικού κόσμου
• Από μόνα τους τα πλαίσια είναι δομές δεδομένων
• Δεν αποτελούν κάτι το εκτελέσιμο
• Το ρόλο του προγράμματος παίζουν οι κανόνες, forward ή backward

• Θέλουμε να ορίσουμε μία «ρουτίνα» η οποία να επιστρέφει το πλαίσιο στο οποίο «ταιριάζει» ένα ζώο, δίνοντας
• ιδιότητες που αυτό έχει (θετικά παραδείγματα)
• ιδιότητες που σίγουρα δεν έχει (αρνητικά παραδείγματα)

?- identify( Class,

[habitat-land,size-medium],

[meal-meat]).

• Επέλεξε κάποιο τυχαίο πλαίσιο
• Έλεγξε αν έχει όλα τα θετικά παραδείγματα
• Έλεγξε αν δεν έχει όλα τα αρνητικά παραδείγματα
• Αν τα παραπάνω ισχύουν, τότε το αρχικό πλαίσιο πρέπει να επιστραφεί, αλλιώς επέστρεψε στο πρώτο βήμα

Ενσωματωμένο κατηγόρημα Prolog που προσθέτει το Flex

relation identify(Frame,PosAtts,NegAtts)

if isa_frame( Frame, _ ) and

for every PosAttr-PosVal is included in PosAtts

do [ check the PosAttr of Frame includes

PosVal or

check the PosAttr of Frame is equal to

PosVal]

end for and

for every NegAttr-NegVal is included in NegAtts

do check the NegAttr of Frame does not include

NegVal

and check the NegAttr of Frame is not equal

toNegVal

end for .

Έλεγχος συνθήκης

Βρόχος επανάληψης για όλα τα στοιχεία μιας λίστας

• Κανόνες ανάστροφης ακολουθίας εκτέλεσης, αντίστοιχοι της Prolog.
• Μια συσχέτιση καθορίζεται από μια συλλογή προτάσεων.
• Σύνταξη:

relation relation_name

if condition(s) .

• Παράδειγμα:

relation is_leaf( Node )

if the links_out of Node is empty .