CLIPS áttekintés. Produkciós rendszerek fejlesztése

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "CLIPS áttekintés. Produkciós rendszerek fejlesztése"

Bertalan Mészáros
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 CLIPS áttekintés Produkciós rendszerek fejlesztése

2 CLIPS történet CLIPS = C Language Integrated Production System Fejlesztették: NASA s Johnson Space Center (80-as évek közepén) C nyelvet alkalmazták a megvalósításra, LISP szintaktikát követtek (C nyelv választása: hatékonyabb kód, LISP fordítóktól való függetlenség, más nyelveken írt modulokkal integrálás) Alap változat: produkciós szabály interpreter. Objektum orientált kiterjesztés: COOL = CLIPS Object- Oriented Language

3 Mi is ez valójában? Klasszikus szabályalapú szakértoi rendszer CLIPS szabályleíró nyelv CLIPS kiegészíto komponensek Elorekövetkeztetés (CLIPS) vs. visszakövetkeztetés (pld. MYCIN)

4 A CLIPS elonyei: Miért érdekes a CLIPS? Magas-szintu interpreter Produkciós szabály interpreter Objektum orientált programozási nyelv LISP-szeru procedurális nyelv Számos különbözo platformon fut: UNIX, Linux, Windows, MacOS Egy public-domain jól dokumentált szoftver

5 CLIPS, mint szabályleíró nyelv Az eredeti CLIPS két modult tartalmazott: produkciós szabályleíró nyelv procedurális nyelv A szabályleíró nyelv fontosabb komponensei ténybázis szabálybázis következtetogép

6 Szabályalapú szakértoi rendszer komponensei Tudásbázis (szabályok) K ö v e t k e z t e t o - gép Agenda Munkamemória (tények) Magyarázatg e n e r á l á s Tudásbeszerzés támogatása U I

7 Szabályalapú szakértoi rendszer komponensei Té nybázis (té nylista): a problé ma kezdeti vagy aktuális állapotát reprezentálja. Adat, ami alapján következtethetünk. Szabálybázis (tudásbázis): szabályok halmaza, amely leírja, hogy hogyan juthatunk el a problémától a megoldásig. (A CLIPS csak elorefele következtetést támogat.)

8 Szabályalapú szakértoi rendszer komponensei K ö v e t k e z t e t o g é p : v e z é r l i a v é g r e h a j t á s t. Illeszti a tényeket a szabályokhoz, hogy meghatározza mely szabályok alkalmazhatóak. Felismer-végrehajt ciklusban dolgozik: Illeszt és (match): tények szabályok feltétel részéhez illesztése Választás (choose): mely szabályok alkalmazhatóak Végrehajtás (execute): a gyoztes szabályban leírt akciók végrehajtása

9 Elorekövetkeztetés vs. Hátrakövetkeztetés A CLIPS egy elorekövetkezteto rendszer. Illeszti a szabály feltétel részét (LHS) a munkamemória tartalmához, és végrehajtja az akció részét (RHS) a kiválasztott szabálynak. Kiinduló tények -> konklúziók. Hátrakövetkeztetésnél (híres példa MYCIN) a cél elore ismert és a cél felderítéséhez ennek elofeltételeit vizsgáljuk. Ha egy elofeltételnek további elofeltételei vannak, akkor ezt részcélnak tekintjük és ugyanúgy felderítjük, mint a célt, mindaddig, amíg nincsenek további részcélok. Sok esetben használható mindketto, vagy a két módszer kombinációja

10 A C L I P S e l é r h e t o s é g e

11 A Clips indítása 1. UNIX alatt az interpreter indítása clips interpreter bejelentkezése CLIPS> Kilépés CLIPS: (exit). 2. Változatok: xclips (grafikus felület unix alatt) winclips (grafikus felület windows alatt) CLIPS ActiveX komponens (integráláshoz)

12 Alapveto CLIPS parancsok (exit) (clear) (reset) (run) kilépés a munkakörnyezet megtisztítása a tényektol, szabályoktól és minden aktív definíciótól visszaállítja a ténybázist a kiindulási állapotra (kitöröl minden létezo tényt, létrehoz egy initial-fact tényt létrehozza a programban definiált tényeket (deffacts) A reset kiadárára minden futtatás elott szükség van! v é g r e h a j t j a a b e t ö l t ö t t p r o g r a m o t a C L I P S interpreterben a definiált szabályok és tények felhasználásával.

13 Alapveto CLIPS parancsok (load filename.clp ) betölti a fájlban található CLIPS programot. Elvégzi a program szintaktikai elemz és ét. (facts) list áz z a a p i l l a n a t n y i l a g é r vé n y e s s z a bá l y o k a t (rules) list ázza a s zab á lyb á z i s s z a bá lyait.

14 Néhány fontos Clips utasítás Tény hozzáadása a ténybázishoz: (assert (first-fact asserted)) Szabály definiálása: (defrule first_rule (first-fact asserted) => (assert (second-fact asserted)))

15 Hello World CLIPS-ben (defrule start (initial-fact) => (printout t Hello, world! crlf))

16 Futtatás A hello-world.clp fájl szerkesztése CLIPS környezet indítása (clips vagy xclips) Program betöltése (load hello-world.clp) Betöltés után a CLIPS visszajelez (sikeres betöltés- TRUE): (load hello-world.clp) defining defrule start +j TRUE

17 Futtatás (2) Alaphelyzetbe állítás(reset) Indítás: (run) ^E - reset ^R - run Kilépés: ^Q vagy (exit)

18 Mezok 7 féle adattípust ismer a CLIPS (tokenek). float: [+\-] <digit>* [.<digit>*] [e E[+ -]<digit>*] integer: [+ -] <digits> * symbol: [<] <char>* string: < c h a r > * ( e. g. J o h n, ) external address instance name instance address

19 Érvényes kifejezések Példák fire emergency-fire activate_sprinkler_system shut-down-electrical-junction-387!?#$^* (A CLIPS kisbetu-nagybetu érzékeny!)

20 T é n y e k A tények egyszeru kifejezések, amelyek tartalmaznak egy relációnevet, és opcionálisan további rekeszeket. Példa: (person (name John )) Gyakran használunk keret struktúrákat: (deftemplate) konstrukció

21 (deftemplate) (deftemplate <relation_name> [<comment>] <slot-definition>* ) <slot-definition> is: (slot <slot-name>) (field <slot-name>) (multislot <slot-name>)

22 Példák: (single-field) (two fields) (speed 38 mph) Érvényes tények (cost 78 dollars 23 cents) (name John Doe )

23 (deftemplate) példa (deftemplate person an example template (multislot name) (slot age) (slot eye-color) (slot hair-color)) CLIPS> defining deftemplate: person TRUE

24 T é n y e k ( 2 ) A Deftemplate lehet implicit = sorrend megadása: (numbers 1 2 3) Té nyek hozzáadása: (assert <fact>) Té ny törlése : (retract <fact-index>*) Té nyek listázása: (facts) visszaadja a tényeket és ezek azonosítóit, pl.f-0

25 Példák tényekre CLIPS> (deftemplate course electives (slot number)) CLIPS> (assert (course (number comp674)) (course (number comp672))) <Fact-1> CLIPS> (facts) f-0 (course (number comp674)) f-1 (course (number comp672)) For a total of 2 facts CLIPS> (retract 1) CLIPS> (facts) f-0 (course (number comp674)) For a total of 1 fact

26 T é n y e k m ó d o s í t á s a Módosítás: (modify <fact-index> <slot-modifier>*) <slot-modifier> is (<slot-name> <slot-value>) Példa: CLIPS> (modify 0 (number comp675)) <fact-2> CLIPS> (facts) f-2 (course (number comp675)) for a total of 1 fact

27 T é n y e k d u p l i k á l á s a Másolat készítése: Példa (folytatva) CLIPS> (duplicate 2 (number comp775)) <fact-3> CLIPS> (facts) f-2 (course (number comp675)) f-3 (course (number comp775)) For a total of 2 facts A (duplicate) megváltoztatja a tényt az eredeti törlése n é l k ü l

28 T é n y e k c s o p o r t j á n a k h o z z á a d á s a (deffacts <deffacts-name> [<comment>] <facts>*) (reset)

29 T é n y e k t ö r l é s e Tényeket lehet törölni, visszavonni (retract <fact-index>) (retract 2) Több tény törlése (retract 1 2)

30 (deftemplate) példa Több deklaráció egyszerre: (deffacts student-ids (student (name Tarzan)) (student (name Jane) (age 19))) Eredmény: (student (name Tarzan) (age 18)) (student (name Jane) (age 19))

31 LHS => RHS Szabályok (1) Szintaktika: (defrule <rule-name> [<comment>] [<declaration>] ; salience => <patterns>* ;LHS, premises, patterns, ;conditions, antecedent <actions>*) ;RHS, actions, consequent

32 Példa: Szabályok (2) (defrule class-a-fire-emergency (emergency fire) => (printout t FIRE!!! crlf)) Egy szabálynak több premisszája lehet: (defrule class-b-fire-emergency (emergency fire) (fire-class B) => (printout t Use carbon dioxide extinguisher crlf))

33 Agenda Ha a LHS mintái illeszkednek az érvényes tényekhez, akkor a szabály aktiválja a CLIPS és felrakja az agendára. Szabályo sorrendje: salience (prioritás). Ha az agenda üres a program leáll. Refraction: m i n d e n s z a b á l y t e g y s z e r h a j t v é g r e a rendszer egy adott tényhalmazra => (refresh)

34 Salience Alaphelyzetben az agenda egy stack.. A legutoljára aktivált szabályt hajtja végra. Salience, prioritás változtat a sorrenden. Alapértelmezett érték: 0.

35 Konfliktus feloldási stratégia Frissesség Utoljára felker ült szabályok preferálása. CLIPS time-tag-ek Specifikusság Az a szabály, amely a legjobban illeszkedik az adott helyzetre preferált. Hasznos, ha általános és kivételkezelo szabályokkal dolgozunk Cilkusmentesség Ugyanazokra az adatokra csak egyszer hajtja végre a szabályokat. Megakadályozza a ciklusokat Használt szabályok újratöltése (refresh) )

36 Konfliktus feloldási stratégia Elodleges a prioritás. 7 stratégia állítható: The depth strategy The breadth strategy The simplicity strategy The complexity strategy The LEX strategy The MEA strategy It is possible also to set strategy to random szintaktika: (set-strategy <strategy>)

37 Változók Változó neve? Karakterrel kezdodik: Példa: (course (number?cmp)) Változókat használunk Mintaillesztés I/O Tények mutatói

38 Példák változókra (defrule grandfather (is-a-grandfather?name) => (assert (is-a-man?name)) ) (defrule grandfather (is-a-grandfather?name) => (assert (is-a-father?name)) (assert (is-a-man?name)) (printout t?name is a grandfather crlf) )

39 Példák tények törlésére (defrule change-grandfather-fact?old-fact <- (is-a-grandfather?name) => (retract?old-fact) (assert (has-a-grandchild?name) (is-a-man?name)) )

40 Példák tények törlésére (2) Több tény törlése: (retract?fact1?fact2?fact3) Minden tény törlése: (retract *)

41 Standard I/O Nyomtatás STDOUT: (printout t ) ú j s o r : crlf Olvasás STDIN :(read)

42 Standard I/O Példák (1) Billentyuzet példa: (defrule to-start Rule to start & enter a name (phase choose-name) => (printout t Enter your name crlf) (assert (your-name =(read)))) ; = is optional Változók használata: (defrule to-start => (printout t Enter something: ) (bind?something (read)) (printout t You have entered?something crlf))

43 Összetettebb példa: Standard I/O Példák (2) (defrule continue-check?phase <- (phase check-continue) => (retract?phase) (printout t Do you want to continue? crlf) (bind?answer (read)) ) (if (or (eq?answer yes) (eq?answer y)) then (assert (phase continue)) else (halt))

44 File I/O File I/O (load <filename>) (save <filename>)

45 Prioritás példa Detection Isolation Salience Recovery

46 Vezérlési struktúra példa (1) (defrule detection-to-isolation?phase <- (phase detection) (declare (salience 10)) => (retract?phase) (assert (phase isolation))) (defrule isolation-to-recovery?phase <- (phase isolation) (declare (salience 10)) => (retract?phase) (assert (phase recovery)))

47 Vezérlési struktúra példa(2) (defrule recovery-to-detection?phase <- (phase recovery) (declare (salience 10)) => (retract?phase) (assert (phase detection))) (defrule find-fault-location-and-recovery (phase recovery) (recovery-solution switch-device?replacement on) => (printout t Switch device?replacement on crlf))

48 A vezérlési és probléma tudás elválasztása Expert Knowledge Detection Rules Recovery Rules Isolation Rules Control Knowledge Control Rules Salience

49 Vezérlési struktúra példa(3) Az elozo szabályok általánosabb formában (deffacts control-information (phase detection) (phase-after detection isolation) (phase-after isolation recovery) (phase-after recovery detection)) (defrule change-phase (declare (salience -10))?phase <- (phase?current-phase) (phase-after?current-phase?next-phase) => (retract?phase) (assert (phase?next-phase)))

50 Vezérlési struktúra példa(4) Fázisok szekvenciájaként (ciklikusan) (deffacts control-information (phase detection) (phase-sequence isolation recovery detection)) (defrule change-phase (declare (salience -10))?current-phase <- (?phase?current-phase) (phase-sequence?next-phase $?other-phases) => (retract?current-phase) (assert (phase?next-phase)) (assert (phase-sequence $?other-phases?next-phase)))

Hasonló dokumentumok

SZAKÉRTŐI RENDSZEREK, LOGIKAI KÖVETKEZTETÉS ALAPÚ MEGOLDÁSOK. Integrációs és ellenőrzési technikák, 2017

SZAKÉRTŐI RENDSZEREK, LOGIKAI KÖVETKEZTETÉS ALAPÚ MEGOLDÁSOK Integrációs és ellenőrzési technikák, 2017 2 Mi is az a szakértői rendszer? mesterséges intelligencián alapuló szoftver rendszer jól körülhatárolt,