Формальные модели синтаксической структуры предложения.

Динамические и статистические модели

1. Дескриптивная модель Задача – описание структуры языка

нормирование (определение всех правил синтаксических структур)

исчисление

1) Грамматика зависимостей (европейская традиция, близка к НС, один из авторов – Гладкий) – указание для каждого слова тех слов, которые ему непосредственно подчинены.

Дерево синтаксических зависимостей  есть дерево, множество узлов которого служит множеством вхождений слов в предложение.  Деревом называется множество, между элементами которого – узлами – установлено бинарное отношение – отношение подчинения и графически изображают стрелками. идущими от подчиняющих узлов к подчиненным,- такое, что:

среди узлов имеется один  – корень – неподчиненный никакому другому узлу

каждый из остальных узлов подчинен точно одному узлу

нельзя, отправившись из к.л. узла вдоль стрелок вернутся в тот же узел.

ДЗ (дерево зависимостей) обычно используется  в описаниях языков со свободным порядком слов (в частности, русского).  Стрелки ДЗ обычно помечаются символами синтаксических отношений (предикативное, определительное и т.п.).

2) Метод НС  составляющие – Для описания синтаксической структуры предложения выделяются группы слов, функционирующие как отдельные синт. единицы – составляющие.

Система  составляющих – это множество отрезков предложения которое обладает тем свойством, что каждые два входящих в него отрезка либо не пересекаются либо один из них содержится в другом.

Одна из НС – ядро конструкции, остальные – маргинальные элементы.

При графическом изображении система составляющих тоже приобретает вид дерева (дерева непосредственных составляющих – ДНС).

ДНС используются преим. в описаниях языков с жестким порядком слов.

Составляющие обычно помечаются символами грамм. категорий (именная группа, группа переходного глагола и т.п.)

2. Трансформационная грамматика (Харрис, 50-е гг.) (грамматика деревьев) служит не для порождения предложений, а для преобразования деревьев, интерпретируемых как деревья подчинения или деревья составляющих, например грамматика – система правил преобразования деревьев, интерпретируемых как “чистые” деревья подчинения предложений (без линейного порядка слов).

три уровня описания

1) правила НС

2) трансформационные правила

3) морфологические правила

Допущения:

синт. система может быть разбита на ряд подсистем, одна из которых – исходная (ядерная), остальные – производные. Ядерная Т – набор предложений (утвердительных, простых, с глаголом в изъяв. форме, активного залога, наст. времени.)

ядерное предложение описывает элементарные ситуации, а класс ЯП – все множество элем. ситуаций.

любой сложный синт. тип можно получить при применении упорядоченного набора обязательных и факультативных трансформаций к ядерному предложению.

Представление синт. структуры предложения – указание ядерного типа, лежащего в основе предложения и трансформаций, которые к нему применялись, а также их последовательности.

Метод явился основой порождающей грамматики Хомского.

3. Порождающая грамматика Хомского, представляющая собой упорядоченную систему Г =(V,W,П,R), где V и W – непересекающиеся конечные множества – основное (терминальное) и вспомогательное (нетерминальное), П – элемент W, называемый начальным символом и R – конечное множество правил вида , где      цепочки (конечные последовательности) из основных и вспомогательных символов.  Множество тех цепочек из основных символов, которые выводимы в Г из ее начального символа, называют языком, порождаемым грамматикой Г и обозначают L(Г).  Если все правила Г имеют вид           , где            – правый и левый контексты, то Г называется грамматикой  составляющих или грамматикой непосредственно составляющих (ГНС).  Чаще всего основные символы интерпретируются как слова, вспомогательные – как символы грамматических категорий, начальный символ – как символ категории “предложение”.

4. Реляционная модель

5. Аппликационная модель (Шаумяна?)

Доминационная грамматика, которая порождает множество цепочек, интерпретируемых обычно как предложения и вместе с их синтакс. структурами в виде ДЗ.

Грамматики Монтегю служат одновременно для описания синтакс. и семант. структуры предложения.  В них используется сложный математико-логический аппарат  (так называемая интенциональная логика).

2. Экспертные системы и их архитектура. Функции основных компонентов.

Экспертная система – это компьютерная программа, которая моделирует рассуждение человека-эксперта в определенной области, используя для этого БЗ, содержащую факты и правила об этой области и некоторую процедуру логического вывода.

Разработка ЭС – сравнительно новое направление в системах ИИ; второе название – инженерия знаний (термин ввел в 1977 Фегенбаум), сформировалась в середине 70 гг.

Раньше была цепочка: аналитик – программист – оператор – пользователь; теперь пользователь может обращаться прямо к ЭВМ (либо только через инженера по знаниям).

Структура ЭС:

Обычные программы имеют фиксированную последовательность шагов, строго определенную программистом, ЭС пользуются нахождением удовлетворительного решения методом проб и ошибок.

ЭС решают трудно формализуемые задачи. не имеющие алгоритмического решения () медицина, геология, управление, юридические науки).

Попов: три причины появления ЭС:

ориентированы на решение задач в неформализованных областях

предназначены для пользователей, не имеющих спец. навыков программирования

ЭС решают задачи лучше, чем человек.

3 принципа разработки ЭС:

1. мощность ЭС определяется мощностью БЗ и процедурами ее пополнения, т.о. компонент приобретения знаний важнее компонента логического вывода. (Раньше большее внимание уделялось лог. выводу).
2. Знание. используемое ЭС, является в основном эвристическим, экспериментальным, поэтому используется коэффициент достоверности.
3. ЭС реализуется в форме диалоговой системы.

ЭС должна обладать способностью приобретать знания.

2 источника приобретения знаний:

1) от эксперта

2) из текстов (не разработано)

ЭС решают практические задачи. а не экспериментальные; решения ЭС могут быть объяснены пользователю, т.е обладают свойством прозрачности, для этого существует специальный компонент – объяснительный.

Формальная основа ЭС: базовое понятие – правило продукции или формальные процедуры системы: правила вида условие -> действие              если -> то  (если была разлита горючая жидкостью то вызовите пожарных).

Термин продукция ввел Пост (1943)

Свойство продукции – всякая формальная система. оперирующая символами, может быть реализована одной из продукционных систем.

Архитектура ЭС

БЗ имеет динамический характер, содержит факты и правила в форме продукций

интерпретатор (решатель) имеет дело с процедурами логического вывода, на основе имеющихся данных решает задачу

лингвистический процессор осуществляет диалог с пользователем

      рабочая память хранит данные

компонент приобретения знаний – с его помощью знания извлекаются из эксперта или текста и заносятся в БЗ

      объяснительный компонент отвечает на вопрос, почему принято данное решение и чем мотивирован выбор.

2 режима работы ЭС:

приобретение знаний: участвует эксперт и инженер по знаниям (посредник)ручные и автоматизированные методы (brainstorm)

режим решения задач: главный участник – пользователь, заинтересованный в результате.

Типы ЭС:

демонстрационные прототипы (56)

исследовательские (92)

действующие (12)

промышленные (4)

коммерческие (9)

Примеры ЭС

две старейшие ЭС:

DENDRAL (химическая тематика, определяет структуру хим. элементов)

MAXIMA (решение мат. задач)

Система FOBS

Санджай, Чадна и др., “Использование известных ситуаций (cases) для построения” ЭС MEDIA (выбор оптимального СМИ для маркетинга на материале Harvard Business School) на основе оболочки ADVISOR. Система задает вопросы и анализирует все факторы, связанные с продуктом (поведение покупателя, ориентация на конкретного покупателя, конъюнктура), рекомендует средство рекламы, перечисляет возможные альтернативы и аргументирует свой выбор.