Рассуждения в интеллектуальных системах с жесткими временными ограничениями

Специфика интеллектуальных (экспертных) систем жесткого реального времени состоит в том, что дефицит времени в таких системах является основным фактором, обусловливающим неполноту используемых знаний и данных.

В этих условиях оказывается неприемлемым одно из фундаментальных свойств, принятых в существующих темпоральных немонотонных логических системах, состоящее в том, что время необходимое для проведения рассуждений, не учитывается - мир как бы останавливается, пока агент, поведение которого моделируется этими системами, думает.

Другим свойством большинства существующих темпоральных логик, которое также противоречит специфике рассуждений в системах жесткого реального времени, является неразличимость моментов времени, когда некоторое событие произошло и когда информация об этом стала доступна системе.

Таким образом, модели рассуждений, проводимых в существующих экспертных системах мягкого реального времени, не подходят для использования при жестких временных ограничений.

В основе предлагаемого проекта лежит подход к построению немонотонной темпоральной логической системы (активной логики [1]), базирующийся на отказе от принципа логического всеведения, присущего всем существующим на сегодня немонотонным системам.

Логическое всеведение выражается в том, что в отношении обладающего им «разумного агента» действует следующее допущение: если агенту известно некоторое утверждение, то «автоматически» ему известны и все логические следствия из него. Вместо этого предлагается рассматривать процесс рассуждений как последовательность шагов, таких, что на каждом шаге агенту известно только конечное множество формул (текущее множество мнений), выведенных им на предыдущих шагах.

Исходные знания агента состоят из множества правил двух типов: строгих и правдоподобных. Правила обоих типов имеют сходную структуру и состоят из антецедента и консеквента. Антецедент является в общем случае множеством литералов логики первого порядка, консеквент – это литерал.

Строгие правила выражают надежные знания – если истинны все литералы, входящие в антецедент, то истинен и консеквент. Правдоподобные правила являются выражением принципа негативной интроспекции в следующем смысле: если истинны все литералы, входящие в антецедент,и на данный момент времени нет оснований думать, что консеквент ложен, то принимается гипотеза, что консеквент истинен.

На множестве правдоподобных правил может быть определено отношение предпочтения (считается, что строгие правила имеют одинаковый приоритет, более высокий, чем у любого правдоподобного правила).

Каждый шаг рассуждений (шаг вывода) завершается формированием очередного текущего множества мнений разумного агента, представляющего собой множество помеченных литералов. Литералы попадают в текущее множество в результате: 1) функционирования применимых правил; 2) наследования от предыдущего множества мнений; 3) работы функции наблюдения за внешней средой.

При формировании очередного множества мнений возможно обнаружение противоречий в виде контрарных пар литералов. Противоречия разрешаются либо с использованием отношения предпочтения, либо посредством удаления (после соответствующей пометки) из текущего множества мнений обоих литералов, составляющих контрарную пару, если на данный момент ни для одного из них нет применимых правил, консеквентами которых они являются и имеющих более высокий приоритет, чем у правил, консеквентом которых является другой литерал.

В дальнейшем удаленные таким образом литералы (либо один, либо другой, но не оба сразу) могут вновь появиться в одном из последующих множеств мнений, если появится соответствующее применимое правило с более высоким приоритетом.

Ключевым моментом является то обстоятельство, что завершение выполнения каждого шага вывода соотносится с некоторым моментом времени на линейных дискретных часах [2] .

В правилах возможны ссылки на эти моменты времени посредством использования в антецедентах специального литерала now (t), где t – значение момента времени завершения соответствующего шага вывода.

Это позволяет соотносить по времени шаги вывода и события, происходящие во внешней среде. Эти события выражаются с помощью литералов, вводимых в текущее множество мнений посредством функции наблюдения.

Процесс рассуждения заканчивается, когда из внешней среды поступает специальный литерал или если обнаруживается противоречие, порожденное применением только строгих правил или литералов, попавших в множество мнений из внешней среды (это «не штатная» ситуация, требующая отладки строгой части базы знаний).

Рассуждения, моделируемые таким образом, являются немонотонными и обладают свойством темпоральной чувствительности.

1. 
   Bhatia M., Chi P., Chong W., Josyula D.P., Okamoto Y., Perlis D., Purang K. Handling uncertainty with active logic. AAAI Fall Symposium on Uncertainty of Communication.
   
2. 
   Виньков М.М. Аргументационная семантика для шаговых теорий активной логики // Труды конференции КИИ’2006. Т 1. Обнинск. М: Физматлит, 2006.