pseudopravděpodobnostní Prospector, Fel-Expert

Podobné dokumenty
Zpracování neurčitosti

Usuzování za neurčitosti

MYCIN, Prospector. Pseudodefinice [Expertní systémy, Feigenbaum a kol. 1988] oblasti kvality rozhodování na úrovni experta.

POČÍTAČOVÁ FORMALIZACE MENTÁLNÍCH MODELŮ METODAMI PRAVDĚPODOBNOSTNÍHO JAZYKOVÉHO MODELOVÁNÍ

Vybrané přístupy řešení neurčitosti

MATEMATICKÁ TEORIE ROZHODOVÁNÍ

MATEMATICKÁ TEORIE ROZHODOVÁNÍ

M te-li patn daje, ale dokonalou logiku, jsou va e z v ry zcela jist myln. Dop ejete-li si tud sem tam n jakou trhlinu v logick m uva ov n, m ete

6 Reprezentace a zpracování neurčitosti

teorie logických spojek chápaných jako pravdivostní funkce

Booleovská algebra. Booleovské binární a unární funkce. Základní zákony.

Metody odvozování. matematická východiska: logika, Prolog

Expertní systémy. Typy úloh: Klasifikační Diagnostické Plánovací Hybridní Prázdné. Feingenbaum a kol., 1988

Nový expertní systém NEST

Formální systém výrokové logiky

Logika. 2. Výroková logika. RNDr. Luděk Cienciala, Ph. D.

Binární logika Osnova kurzu

Znalosti a jejich reprezentace

Matematická logika. Miroslav Kolařík

Fuzzy logika. Informační a znalostní systémy

Logika II. RNDr. Kateřina Trlifajová PhD. Katedra teoretické informatiky Fakulta informačních technologíı BI-MLO, ZS 2011/12

1. Znalostní systémy a znalostní inženýrství - úvod. Znalostní systémy. úvodní úvahy a předpoklady. 26. září 2017

Negativní informace. Petr Štěpánek. S použitím materiálu M.Gelfonda a V. Lifschitze. Logické programování 15 1

4. Moudrost. Znalosti

Případové usuzování v expertním systému NEST

Výroková logika. Teoretická informatika Tomáš Foltýnek

Výroková logika dokazatelnost

Dobývání znalostí. Doc. RNDr. Iveta Mrázová, CSc. Katedra teoretické informatiky Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy v Praze

Úvod do expertních systémů

Základy teorie pravděpodobnosti

Logika. Dana Nejedlová Katedra informatiky Ekonomická fakulta Technická univerzita v Liberci

Výroková a predikátová logika - V

postaveny výhradně na syntaktické bázi: jazyk logiky neinterpretujeme, provádíme s ním pouze syntaktické manipulace důkazy

Výroková logika. p, q, r...

Sémantika výrokové logiky. Alena Gollová Výroková logika 1/23

Reprezentace znalostí - úvod

Výroková logika II. Negace. Již víme, že negace je změna pravdivostní hodnoty výroku (0 1; 1 0).

Každé formuli výrokového počtu přiřadíme hodnotu 0, půjde-li o formuli nepravdivou, a hodnotu 1, půjde-li. α neplatí. β je nutná podmínka pro α

0. ÚVOD - matematické symboly, značení,

Základy logiky a teorie množin

Fuzzy množiny, Fuzzy inference system. Libor Žák

NPRG030 Programování I, 2010/11

Číselné obory, množiny, výroky

Úvod do informatiky. Miroslav Kolařík

Popis zobrazení pomocí fuzzy logiky

Logika a logické programování

NPRG030 Programování I, 2016/17 1 / :58:13

a počtem sloupců druhé matice. Spočítejme součin A.B. Označme matici A.B = M, pro její prvky platí:

Inženýrská statistika pak představuje soubor postupů a aplikací teoretických principů v oblasti inženýrské činnosti.

Úvod do logiky (VL): 11. Ověřování, zda je formule tautologií metodou protipříkladu

Fuzzy logika Osnova kurzu

LOGIKA VÝROKOVÁ LOGIKA

Kapitola 1. Úvod. 1.1 Značení. 1.2 Výroky - opakování. N... přirozená čísla (1, 2, 3,...). Q... racionální čísla ( p, kde p Z a q N) R...

Úvod do logiky (VL): 5. Odvození výrokových spojek z jiných

Matematika II. dvouletý volitelný předmět

Spojování výroků (podmínek) logickými spojkami

Matematická logika. Lekce 1: Motivace a seznámení s klasickou výrokovou logikou. Petr Cintula. Ústav informatiky Akademie věd České republiky

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA. Bayesovské odhady

Algoritmizace a programování

Bakalářská matematika I

Základy fuzzy řízení a regulace

09. seminář logika (úvod, výroková).notebook. November 30, Logika

Expertní Systémy. Data a znalosti. lze je získat automaticky nebo od úředníka;

Západočeská univerzita v Plzni Fakulta aplikovaných věd Katedra informatiky a výpočetní techniky. programu pro výuku

1 Výroková logika 1. 2 Predikátová logika 3. 3 Důkazy matematických vět 4. 4 Doporučená literatura 7

Výroková logika - opakování

2. LOGICKÉ OBVODY. Kombinační logické obvody

Petr Křemen. Katedra kybernetiky, FEL ČVUT. Petr Křemen (Katedra kybernetiky, FEL ČVUT) Sémantické sítě a rámce 1 / 112

Úplný systém m logických spojek. 3.přednáška

Logické programování

Matematika III. 4. října Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava. Matematika III

přednáška 2 Marie Duží

Téma 48 (dříve 47) Martin Staviař, 16. srpna 2006

1 Expertní systémy. 1.1 Základní informace. 1.2 Výstupy z učení. 1.3 Expertní systém (ES) 1.4 Komponenty expertních systémů

Booleova algebra. ZákonyBooleovy algebry Vyjádření logických funkcí

P4 LOGICKÉ OBVODY. I. Kombinační Logické obvody

Přednáška 6, 6. listopadu 2013

Jak je důležité být fuzzy

Booleovská algebra. Pravdivostní tabulka. Karnaughova mapa. Booleovské n-krychle. Základní zákony. Unární a binární funkce. Podmínky.

Logika. 1. Úvod, Výroková logika

Matematika B101MA1, B101MA2

Databázové systémy. * relační kalkuly. Tomáš Skopal. - relační model

Modely vyhledávání informací 4 podle technologie. 1) Booleovský model. George Boole Aplikace booleovské logiky

ZÁKLADY LOGIKY A METODOLOGIE

Agent pracující v částečně pozorovatelném prostředí udržuje na základě senzorického modelu odhaduje, jak se svět může vyvíjet.

Asociační pravidla (metoda GUHA)

Požadavky k písemné přijímací zkoušce z matematiky do navazujícího magisterského studia pro neučitelské obory

Riemannův určitý integrál

Deskripční logika. Petr Křemen FEL ČVUT. Petr Křemen (FEL ČVUT) Deskripční logika 37 / 157

Výroková a predikátová logika - XI

Logika. 5. Rezoluční princip. RNDr. Luděk Cienciala, Ph. D.

1 Základní pojmy. 1.1 Množiny

Výroková a predikátová logika - XIII

Hilbertovský axiomatický systém

VÝROKOVÁ LOGIKA. Výrok srozumitelná oznamovací věta (výraz, sdělení), která může být buď jen pravdivá nebo jen nepravdivá..

Téma 2: Pravděpodobnostní vyjádření náhodných veličin

Tematický plán Obor: Informační technologie. Vyučující: Ing. Joanna Paździorová

cv3.tex. Vzorec pro úplnou pravděpodobnost

1. ÚVOD. Arnošt Žídek, Iveta Cholevová. 15. října 2013 FBI VŠB-TUO

Fuzzy logika. Posibilistická teorie (1) Systémy s umělou inteligencí

Transkript:

Práce s neurčitostí trojhodnotová logika Nexpert Object, KappaPC pseudopravděpodobnostní Prospector, Fel-Expert (pravděpodobnostní) bayesovské sítě míry důvěry Mycin algebraická teorie Equant fuzzy logika Sak, Nest nemonotonní logika Prolog 1

Trojhodnotová logika K hodnotám 1 (true) a 0 (false) přidáme hodnotu X (unknown) A A A B 0 X 1 0 1 0 0 0 0 X X X 0 X X 1 0 1 0 X 1 negace konjunkce A B 0 X 1 A B 0 X 1 0 0 X 1 0 1 1 1 X X X 1 X X X 1 1 1 1 1 1 0 X 1 disjunkce implikace 2

Odvozování v systému Nexpert Object Pravidla jsou tvořena třemi částmi: podmínky na levé straně pravidla (LHS), hypotéza, akce na pravé straně pravidla (RHS). Hodnota pravidla závisí na vyhodnocení podmínek LHS: pokud nebyla LHS vyhodnocována, pravidlo je UNKNOWN, jsou-li všechny podmínky LHS TRUE je i pravidlo TRUE, je-li jedna z podmínek LHS FALSE je pravidlo FALSE, nepodařilo-li se vyhodnotit nějakou podmínku LHS, pravidlo je NOTKNOWN. Kombinování více pravidel které mají stejnou hypotézu: hypotéza je FALSE, jsou-li všechna pravidla FALSE, hypotéza je TRUE, je-li alespoň jedno pravidlo TRUE, hypotéza je NOTKNOWN, je-li nějaké pravidlo NOTKNOWN a žádné TRUE. 3

Pseudopravděpodobnostní přístup Založen na Bayesově větě o podmíněných pravděpodobnostech: P (H E) = P (E H) P (H) P (E) P (H E) = P (E H) P (H) P (E) kde P (H E) je aposteriorní pravděpodobnost hypotézy H, víme-li, že E jistě platí, zatímco P (H) je apriorní pravděpodobnost hypotézy H. Obdobně P (H E) je aposteriorní pravděpodobnost negace hypotézy H. Vydělíme-li tyto dvě rovnice, dostaneme P (H E) P (H E) = P (E H) P (E H) P (H) P (H). což lze zapsat jako O(H E) = L O(H) aposteriorní šance míra apriorní šance postačitelnosti obdobně O(H E) = L O(H), kde míra nezbytnosti L = P (E H) P (E H) Tímto způsobem lze vyjádřit vztah mezi jednou evidencí a jednou hypotézou, tedy zapsat bázi znalostí tvořenou jediným pravidlem E H(L, L) 4

Problémy pseudopravděpodobnostního přístupu více předpokladů za předpokladu podmíněné (stochastické) nezávislosti evidencí E 1,..., E n za podmínky H i H: O(H E 1,..., E n ) = L 1 L n O(H) O(H E 1,..., E n ) = L 1 L n O(H) evidence jsou nejisté místo evidence E pozorujeme evidenci E, ze které usuzujeme na pravděpodobnost evidence E P (H E ) P (H E) P (H) P (H E) 0 P (E) 1 Aproximace P (H E ) P (E ) 5

Faktory jistoty Ad hoc pojmy míra důvěry (meassure of belief, MB) v platnost hypotézy H resp. míra nedůvěry (meassure of disbelief, MD) v platnost této hypotézy za předpokladu potvrzení evidence E: MB(H, E) = MD(H, E) = P (H/E) P (H) 1 P (H) P (H) P (H/E) P (H) když MB > 0 pak MD = 0 když MD > 0 pak MB = 0 evidence potvrzuje hypotézu evidence vyvrací hypotézu míry MB a MD nabývají hodnot z intervalu [0, 1]. faktor jistoty (certainty factor, CF): CF = MB MD 1 min(mb, MD) faktor jistoty nabývá hodnot z intervalu [ 1, 1]. Pravidla tedy mají tvar E H(CF ) 6

Problémy MYCINovského přístupu více předpokladů v EMYCINovském pojetí lze počítat výsledný faktor jistoty CF (H, E 1 &E 2 ) přímo z dílčích faktorů jistoty w 1 = CF (H, E 1 ) a w 2 = CF (H, E 2 ): CF (H, E 1 &E 2 ) = w 1 + w 2 w 1 w 2 když w 1, w 2 > 0 w 1 +w 2 1 min( w 1, w 2 ) když w 1.w 2 < 0 w 1 + w 2 + w 1 w 2 když w 1, w 2 < 0 evidence jsou nejisté Důvěru ve splnění evidence E na základě nějakého relevantního pozorování E můžeme popsat také faktorem jistoty CF (E, E ). Výsledné míry důvěry a nedůvěry pak dostáváme pomocí vztahů MB(H, E ) = MB(H, E) max(0, CF (E, E )), MD(H, E ) = MD(H, E) max(0, CF (E, E )). Pro faktor jistoty pak přirozeně platí CF (H, E ) = CF (H, E) max(0, CF (E, E )). 7

Algebraický přístup zobecnění práce s nejistotou vyjádřenou vahami (P. Hájek) A D (w1) D E (w2) A F (w3) B C F (w4) Tedy obecně pravidla tvar A B(w), kde w je váha pravidla. 4 kombinační funkce na intervalu [ 1, 1]: NEG(w) - negace váhy výroku CONJ(w1,w2) - váha konjunkce výroků v předpokladu pravidla CTR(a,w) - příspěvek váhy předpokladu k váze závěru pravidla GLOB(w1,w2) - kombinování vah pravidel se stejným závěrem 8

Vyhodnocení předpokladu pravidla NEG(w) : 1. NEG(1) = -1, 2. NEG(-1) = 1, 3. NEG(0) = 0, 4. NEG(NEG(x)) = x, 5. x = 0 právě když NEG(x) = 0. CONJ(w1,w2): 1. CONJ(w1,w2) w1, 2. CONJ(w1,w2) w2. 9

Vyhodnocení příspěvku pravidla CTR(a,w): 1. je-li a 0, pak CT R(a, w) = 0, 2. CT R(1, w) = w, 3. pro 0 < a 1 je CT R neklesající v a. w 0 1 a CTR(a,w) 10

Skládání příspěvků pravidel GLOB(w 1, w 2,..., w n ) = w 1 w 2... w n : 1. w 1 = 1 w = 1, pro libovolné w ( 1, 1], 2. w 1 = 1 w = 1, pro libovolné w [ 1, 1), 3. výrazy 1 1 a 1 1 nejsou definovány, 4. w 0 = 0 w = w, pro libovolné w [ 1, 1], 5. je asociativní a komutativní pro libovolné w ( 1, 1), 6. w w = 0 pro libovolné w ( 1, 1), 7. pro libovolné w 1, w 2, w 3 ( 1, 1), jestliže w 1 < w 2, pak w 1 w 3 < w 2 w 3. 11

Neurčitost v systému NEST Práce s neurčitostí založena na algebraické teorii: použit interval [ 1, 1], doplnění kombinačních funkcí o výpočet váhy disjunkce: 1. DISJ(w1,w2) w1, 2. DISJ(w1,w2) w2. možnost volit mezi více sémantikami inferenčního mechanismu (více sadami kombinačních funkcí CTR a GLOB): standardní logický neuronový hybridní (kombinace standardního (CTR) a logického (GLOB)) přechod od bodových vah k intervalům. 12

Vyhodnocení předpokladu pravidla Stejné ve všech inferenčních mechanismech: váha negace NEG(w) = w váha konjunkce CONJ(w 1, w 2 ) = min(w 1, w 2 ) váha disjunkce DISJ(w 1, w 2 ) = max(w 1, w 2 ) 13

Standardní inferenční mechanismus příspěvek pravidla: MYCIN pro a [0, 1] CT R(a, w) = a w w 0 CTR(a,w) 1 a skládání příspěvků pravidel: PROSPECTOR GLOB(w 1, w 2) = w 1 + w 2 1 + w 1 w 2 GLOB1(x,y) (x+y)/(1+x*y) 1.5 1 0.5 0-0.5-1 1 0.5-1 -0.5 x 0 0.5 1-1 -0.5 0 y 14

Logický inferenční mechanismus příspěvek pravidla: fuzzy modus ponens pro a [0, 1] CT R(a, w) = sign(w) max(0, a + w 1) w 0 1 w 1 a CTR(a,w) skládání příspěvků pravidel: fuzzy disjunkce GLOB(w 1, w 2) = sign(w 1 + w 2) min(1, w 1 + w 2 ) GLOB(w 1, w 2,..., w n) = min(1, w i) min(1, w i ) w i >0 w i <0 GLOB2,3(x,y) sgn(x+y)*min(1,abs(x+y)) 1 0.5 0-0.5-1 1 0.5-1 -0.5 x 0 0.5 1-1 -0.5 0 y 15

Neuronový inferenční mechanismus Schéma linárního neuronu x1 --> y ( w1) non(x1) --> y (-w1)... xn --> y ( wn) non(xn) --> y (-wn) True --> y ( w0) příspěvek pravidla: vážený vstup do neuronu pro a [0, 1] CT R(a, w) = a w skládání příspěvků pravidel: nelineární transformace součtu vážených vstupů GLOB(w 1, w 2,..., w n) = max( 1, min(1, w i w i)) 16

Přechod od bodových vah k intervalům Váhovy interval znamená, že se berou do úvahy všechny možné hodnoty z tohoto intervalu (paralelní uvažování více variant). Díky monotonii kombinačních funkcí lze pracovat pouze s mezemi intervalů: NEG[w 1, w 2 ] = [NEG(w 2 ), NEG(w 1 )] CONJ([w 1, w 2 ], [v 1, v 2 ]) = [CONJ(w 1, v 1 ), CONJ(w 2, v 2 )] DISJ([w 1, w 2 ], [v 1, v 2 ]) = [DISJ(w 1, v 1 ), DISJ(w 2, v 2 )] CT R([a 1, a 2 ], w) = [CT R(a 1, w), CT R(a 2, w)] GLOB([w 1, w 2 ], [v 1, v 2 ]) = [GLOB(w 1, v 1 ), GLOB(w 2, v 2 )] 17

Nemonotonní logika Označíme-li Cn(X) množinu všech důsledků množiny formulí X (tzv. logický uzávěr množiny X), pak pro monotonní usuzování platí: 1. X Cn(X) 2. X Y = Cn(X) Cn(Y ) 3. Cn(Cn(X)) = Cn(X) 4. Cn(X) = Cn(Y ), kde Y jsou konečné podmnožiny množiny X Pro nemonotonní usuzování neplatí X Y Cn(X) Cn(Y ) pravidlo s vyjímkami všichni ptáci létají (IF X = pták THEN X létá) tučňák nelétá Prologovská syntaxe: letá(tučňák) :-!,fail. létá(x) :- pták(x). 18