Изучение различных стратегий разрешения конфликтов в продукционных системах.
При реализации прямого вывода в продукционных базах знаний машина логических выводов сопоставляет левые части (антецеденты) правил с базой данных и помещает правила, антецеденты которых удовлетворяются, в агенду (конфликтное множество). Агенда представляет собой список всех правил, условия которых удовлетворяются, но которые еще не были выполнены. Агенда работает аналогично стеку – правило, которое должно быть выполнено первым является верхним правилом в агенде. Когда правило становится активным (условия в его левой части удовлетворяются), оно помещается в агенду в соответствии со следующими правилами:
Значимость позволяет пользователю назначать правилу приоритет, который учитывается при его выборе из агенды. Первым активизируется правило с наивысшей значимостью. Значимость может принимать целое значение в диапазоне от -10000 до +10000. По умолчанию значимость правила равна 0. Для явного назначения правилу значимости используется оператор:
(declare <rule- salience>)
Этот оператор может добавляться в левую часть правила и должен размещаться перед первым условным элементом, например:
(defrule test-1 (declare (salience 99)) (fire test-1) => (printout t "Rule test-1 firing." crlf))
Значимости может назначаться значение в один из трех моментов: при определении правила, при активизации правила и в каждом цикле выполнения (последние два случая соответствуют динамической значимости). По умолчанию значение значимости назначается только при определении правила. Для изменения такого поведения может использоваться команда set-salience-evaluation.
В CLIPS поддерживается семь стратегий разрешения конфликтов: «вглубь» (depth), «вширь» (breadth), «простоты» (simplicity), «сложности» (complexity), lex, mea и случайного выбора (random). По умолчанию используется стратегия вглубь. Текущая стратегия может быть установлена командой set-strategy, при этом агенда переупорядочивается на основе новой стратегии. Синтаксис команды:
(set-strategy <strategy>)
где <strategy> ::= depth|breadth|simplicity|complexity|lex|mea|random. По умолчанию используется стратегия depth.
Стратегия «вглубь». Вновь активируемые правила помещаются в агенду над всеми правилами такой же значимости. Например, пусть факт f-1 активирует правила rule-1 и rule-2, а факт f-2 активирует правила rule-3 и rule-4. Тогда если f-1 устанавливается раньше, чем f-2, то rule-3 и rule-4 окажутся в агенде выше правил rule-1 и rule-2. Однако положение правила rule-1 относительно правила rule-2 и правила rule-3 относительно правила rule-4 будет произвольным.
Стратегия «вширь». Вновь активируемые правила помещаются ниже всех правил с такой же значимостью. Например, пусть факт f-1 активирует правила rule-1 и rule-2, а факт f-2 активирует правила rule-3 и rule-4. Тогда, если f-1 устанавливается раньше, чем f-2, то rule-1 и rule-2 окажутся в агенде выше правил rule-3 и rule-4. Однако, положение правила rule-1 относительно правила rule-2 и правила rule-3 относительно правила rule-4 будет произвольным.
Стратегия «простоты». Среди правил одинаковой значимости, вновь активируемые правила помещаются над всеми правилами с равной или большей специфичностью (specificity). Специфичность правила определяется числом сравнений, которые должны быть выполнены в левой части правила. Каждое сравнение с константой или предварительно связанной переменной увеличивает специфичность на единицу. Каждый вызов функции, сделанный из левой части правила в условном элементе с предикатным ограничением (:), ограничением возвращаемым значением (=) или УЭ-проверкой (test) увеличивает специфичность на единицу. Булевы функции «и», «или», «не» не увеличивают специфичность правила, но их аргументы увеличивают. Вызовы функций, выполняемые из функций не увеличивают специфичность. Например, следующее правило:
(defrule example (item ?x ?y ?x) (test (and (numberp ?x) (> ?x (+ 10 ?y)) (< ?x 100))) => ...)
имеет специфичность 5 (считаются операторы (item ?x ?y ?x), ?x, numberp, >, <).
Стратегия «сложности». Среди правил одинаковой значимости, вновь активируемые правила помещаются над всеми правилами с равной или меньшей специфичностью.
Стратегия LEX. Для определения места правила в агенде среди правил одинаковой значимости в первую очередь используется новизна образцов, активизирующих данное правило. Каждый факт и экземпляр помечаются «временным тегом» для указания его новизны по отношению ко всем другим фактам и экземплярам в системе. Для определения местоположения правила в агенде образцы (факты или экземпляры), связанные с активацией каждого правила сортируются по убыванию новизны. Правило с более поздним образцом помещается выше правил с более ранними образцами. Чтобы определить относительный порядок размещения двух правил, отсортированные временные теги этих образцов, активирующих эти правила, сравниваются попарно начиная с самых больших значений. Сравнение продолжается до тех пор, пока не будет обнаружено, что временной тег одной активации больше соответствующего временного тега другой активации. Правило с большим значением временного тега помещается в агенду выше другого правила.
Если одно правило имеет больше образцов, чем другое, а все сравниваемые временные теги идентичны, то правило с большим числом временных тегов помещается выше. Если два правила имеют равную новизну, правило с более высокой специфичностью помещается выше правила с более низкой специфичностью.
Стратегия MEA. Для определения места правила в агенде среди правил равной значимости в первую очередь используется временной тег образца, связанного с первым условием в правиле. Правило, у которого временной тег первого образца (условного элемента) больше временных тегов первых образцов других правил, помещается в агенду выше них. Если временные теги первых образцов равны, то для определения места правила используется стратегия LEX.
Стратегия случайного выбора (Random Strategy). Каждой активации сопоставляется случайное число, которое используется для определения ее местоположения в агенде среди активаций равной значимости. Это случайное число сохраняется, когда стратегия изменяется, так что при возврате к случайной стратегии восстанавливается тот же порядок (среди активаций, которые находились в агенде, когда стратегия была изменена).
Исследование процесса выполнения заданного набора правил на заданном множестве фактов при различных стратегиях разрешения конфликтов.
deffacts исходный набор из пяти произвольных фактов (обозначаемых как (a), (b), (c), (d) и (e)).(n), (m), (p), (r), (s) и (t) – некоторые произвольно выбранные факты (в квадратных скобках указана значимость правила). Сохранить подготовленные конструкции в файле lab3.CLP.(reset) («горячая» комбинация – ^E). Зафиксировать состояние списка фактов и агенды.| № варианта | Набор правил |
|---|---|
| 1 | (a)(b) => (m) [5000] (a)(c) => (n) [6000] (b)(c)(d) => (p) [5000] (a)(d)(c) => (r) [6000] (m)(n) => (s) [6000] (n)(p)(r) => (t) [5000] |
| 2 | (a)(d)(e) => (m) [5000] (c)(d) => (p) [5000] (c)(b)(d) => (r)[6000] (b)(a) => (n) [6000] (p)(m) => (t) [6000] (r)(p)(m) => (s) [5000] |
| 3 | (a)(b)(c) => (r) [5000] (e)(c)(d) => (p) [5000] (a)(b) => (m) [5000] (a)(e) => (n) [5000] (m)(n)(r) => (s) [5000] (m)(p) => (t) [6000] |
| 4 | (e)(d)(a) => (p) [8000] (b)(d) => (m) [8000] (a)(c) => (n) [8000] (a)(d)(b) => (r) [8000] (m)(p) => (t) [6000] (a)(n)(r) => (s) [6000] |
| 5 | (a)(d)(e) => (p) [6000] (b)(c) => (m) [7000] (d)(a) => (n) [7000] (e)(d)(c) => (r) [6000] (b)(n) => (s) [7000] (n)(p)(r) => (t) [7000] |
| 6 | (c)(d)(a) => (m) [4000] (c)(e) => (p) [4000] (c)(b)(d) => (r) [4000] (b)(a) => (n) [4000] (p)(c) => (t) [6000] (a)(p)(m) => (t) [5000] |
| 7 | (b)(c)(d) => (r) [3000] (a)(b) => (m) [3000] (e)(c)(d) => (p) [3000] (a)(e) => (n) [3000] (m)(e)(r) => (t) [5000] (m)(b) => (s) [5000] |
| 8 | (a)(b)(c) => (r) [2000] (e)(c)(d) => (p) [2000] (a)(d) => (m) [3000] (a)(e) => (n) [3000] (c)(n)(r) => (t) [4000] (m)(d) => (s) [5000] |