Introduzione al concatenamento in avanti e all'indietro

Il concatenamento avanti e indietro sono le modalità utilizzate dal motore di inferenza per dedurre nuove informazioni dalla knowledge base. Inference Engine è uno dei componenti principali del sistema intelligente in Intelligenza Artificiale che applica un insieme di regole logiche alle informazioni esistenti (Knowledge Base) per dedurre nuove informazioni dal fatto già noto. Il concatenamento in avanti e all'indietro sono le due modalità con cui il motore di inferenza deduce nuove informazioni. La propagazione in avanti e all'indietro sono esattamente opposte l'una all'altra nel modo in cui deducono nuove informazioni dai fatti noti.

Come funziona la propagazione diretta?

Il concatenamento in avanti noto da alcuni come ragionamento in avanti o deduzione in avanti inizia con il fatto noto o la frase atomica nella base di conoscenza e gradualmente le regole di inferenza vengono applicate ai fatti già noti fino a raggiungere lo stato obiettivo. In poche parole, il concatenamento in avanti prende una decisione o raggiunge lo stato obiettivo in base ai dati disponibili.

Proprietà del concatenamento diretto

  • Segue un approccio dal basso verso l'alto, ovvero la deduzione del ragionamento si sposta dal basso verso l'alto
  • Viene anche chiamato come approccio basato sui dati in quanto si basa sui dati esistenti per raggiungere lo stato obiettivo
  • È guidato dalle conclusioni, cioè il suo obiettivo è quello di raggiungere la conclusione dallo stato iniziale
  • È ampiamente utilizzato nel sistema esperto come CLIPS e sistema di regole di produzione

Esempio

Vediamo un esempio per capire come funziona in pratica il Forward Chaining

Regola 1: SE A è umano, POI A è mammifero

Regola 2: SE A è un mammifero, POI A è una forma vivente

Regola 3: SE A è una forma vivente ALLORA A è mortale

Fatto: Shyam è umano

Da queste regole di inferenza, dobbiamo raggiungere l'obiettivo

Obiettivo: Shyam è un mortale?

passi:

  1. Inizia con il fatto noto. Sappiamo che Shyam è umano (dalla dichiarazione di fatto).
  2. Usando R1 possiamo dedurre che Shyam è un mammifero. Dal momento che non è una dichiarazione di obiettivo, quindi continua.
  3. Quindi passa alla Regola 2: se Shyam è un mammifero, allora come forma vivente, quindi possiamo dire che Murat è una forma vivente. Dal momento che non è una dichiarazione di obiettivo, quindi continua
  4. Usando R3, poiché Shyam è una forma di vita, quindi deve essere mortale. Dal momento che è la dichiarazione obiettivo quindi uscire

Vantaggi del Forward Chaining

  • Forward Chaining funziona alla grande quando le informazioni disponibili possono essere utilizzate per raggiungere lo stato obiettivo
  • Forward Chaining ha la capacità di fornire molti dati dai dati iniziali limitati
  • Forward Chaining è più adatto per applicazioni di sistema Expert che richiedono maggiore controllo, pianificazione e monitoraggio
  • Il concatenamento diretto dovrebbe essere applicato in presenza di un numero limitato di stati o fatti iniziali

Svantaggi del Forward Chaining

  • Il motore di inferenza genererà nuove informazioni senza sapere quali informazioni saranno rilevanti per raggiungere lo stato obiettivo
  • L'utente potrebbe dover immettere molte informazioni inizialmente senza sapere quali informazioni verranno utilizzate per raggiungere lo stato obiettivo
  • Inference Engine può applicare molte regole che non contribuiscono al raggiungimento dello stato obiettivo
  • Potrebbe dare conclusioni diverse che potrebbero comportare un costo elevato del processo di concatenazione

Come funziona la propagazione all'indietro?

Il concatenamento all'indietro o la propagazione all'indietro è il contrario del concatenamento in avanti. Si parte dallo stato dell'obiettivo e si propaga all'indietro utilizzando le regole di inferenza in modo da scoprire i fatti che possono supportare l'obiettivo. Viene anche chiamato ragionamento guidato dagli obiettivi. Si parte dall'obiettivo indicato, cerca la parte THEN della regola (parte azione) se la regola viene trovata e la sua parte IF corrisponde alla Regola inferenza, quindi la regola viene eseguita da un altro motore inferenza impostandolo come un nuovo sottogoal.

Regola 1: SE A E B POI C

Regola 2: SE C ALLORA E

Regola 3: SE A ED E POI H

Fatti: A, B

Obiettivo: dimostrare H

Prova:

Passaggio 1 : All'inizio il sistema cerca la dichiarazione che ha obiettivo su RHS, ovvero R3, quindi cerca l'LHS della regola per verificare se contiene il fatto. Contiene A ed E ma abbiamo anche bisogno di B.

Step 2 : Ora avrà E come sotto-obiettivo che è dimostrato dalla Regola 2. Ora guarda il suo LHS cioè C

Step 3: C può essere dimostrato dalla Regola 1 che ha A & B come LHS

Passaggio 4 : da quando abbiamo ottenuto i fatti A&B dall'obiettivo in modo che l'algoritmo finisca qui

Passaggio 5: interrompi

Proprietà del concatenamento all'indietro

  • Il concatenamento all'indietro è un approccio top-down in cui partiamo dallo stato dell'obiettivo e lavoriamo all'indietro per trovare i fatti richiesti a supporto della dichiarazione dell'obiettivo
  • È noto come approccio guidato dagli obiettivi mentre partiamo dall'obiettivo e poi ci dividiamo in sotto-obiettivo per estrarre i fatti
  • Applica la strategia di ricerca Depth-First
  • Può solo generare un numero limitato di conclusioni
  • Verifica solo alcune delle regole richieste

Vantaggi del concatenamento all'indietro

  • La ricerca nel concatenamento all'indietro è diretta in modo che l'elaborazione termina quando il fatto è verificato
  • Il concatenamento all'indietro considera solo le parti rilevanti della base di conoscenza, quindi non esegue inferenze non necessarie
  • A differenza del Forward Chaining, qui sono necessari solo pochi punti dati, ma le regole vengono cercate in modo esaustivo
  • È molto efficiente per problemi come la diagnosi e il debug

svantaggi

  • Poiché il concatenamento all'indietro è guidato dall'obiettivo, quindi l'obiettivo deve essere conosciuto in anticipo per eseguire il concatenamento all'indietro
  • È difficile implementare il concatenamento all'indietro

Conclusione - Concatenamento avanti e indietro

Il sistema basato su regole è pertinente alla vita quotidiana dell'essere umano, quindi è indispensabile avere una comprensione di questo sistema. Entrambe le modalità coinvolte nei sistemi basati su regole presentano vantaggi e svantaggi. La selezione dell'approccio dipende dalla natura del problema.

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Questa è stata una guida al concatenamento in avanti e all'indietro. Qui discutiamo le proprietà, gli esempi, i vantaggi e gli svantaggi del concatenamento avanti e indietro. Puoi anche dare un'occhiata ai seguenti articoli per saperne di più -

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  2. Dispositivi di rete
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Categoria:

Big Data