CW2.PDF

Katedra

Podstaw

Konstrukcji

Maszyn

Wydział

Mechaniczny

Technologiczny

Metody Sztucznej

Inteligencji

Politechnika

Śląska

Kierunek studiów MiBM, semestr 4

Prowadzący przedmiot

dr inż. Anna Timofiejczuk

Rok akademicki 2001/02

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Ćwiczenie 2

Temat

Zapis reguł dokładnych przy użyciu języka

CLIPS

Opracowała: dr inż. A. Timofiejczuk

ul. Konarskiego 18a

44-100 Gliwice

tel. 237 1467

fax 237 1360

http://kpkm.mt.polsl.gliwice.pl

M0PP0700D45-002

Gliwice 2002-02-15

- 1/6 -

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z systemem CLIPS oraz nabycie umiejętności

budowania dokładnych reguł wnioskowania i konstruowania systemów doradczych.

Język CLIPS został opracowany przez NASA/Jonson Space Center w 1984 roku i znalazł

zastosowanie w budowie systemów ekspertowych, rozpoznawaniu obrazów oraz rozumieniu

scen. CLIPS jest opracowany w języku programowania C a jego nazwa pochodzi od skrótu C

Language Integrated Production System . Mechanizmy wnioskowania języka CLIPS realizują

wnioskowanie w przód. Program napisany w CLIPSie jest bazą wiedzy złożoną z reguł i

stwierdzeń.

2. Wprowadzenie

Wybrane elementy języka Clips

CLIPS jest językiem przeznaczonym do tworzenia aplikacji nazywanych systemami

doradczymi. Wyróżnia się dwa sposoby reprezentacji wiedzy w CLIPSie:

− ℘

reguły,

funkcje.

Programowanie w CLPISie związane jest z następującymi pojęciami: stwierdzenie,

zmienna, reguła, funkcja, mechanizm wnioskowania.

Podstawowymi elementami CLIPSa są:

− ℘

lista stwierdzeń (w dokumentacji stwierdzenia nazwane są faktami ang. fact )

− ℘

baza wiedzy

− ℘

mechanizm wnioskowania.

STWIERDZENIA

Mechanizm wnioskowania, na podstawie listy stwierdzeń, decyduje o tym, które reguły

czynne i kiedy powinny być wywołane. Regułą czynną jest reguła, której przesłanka jest

spełniona.

Stwierdzenia decydują o tym, które reguły są regułami czynnymi. Najważniejszym

stwierdzeniem jest stwierdzenie initial-fact , bez którego proces wnioskowania nie może

zostać uruchomiony. Stwierdzenie to może być wprowadzane na listę na dwa sposoby

pokazane w poniższej tabeli.

Program napisany języku CLIPS nie może zostać wykonany bez listy stwierdzeń.

Wprowadzenie ich na listę stwierdzeń i usuwanie z listy jest możliwe za pomocą

następujących poleceń:

Polecenie

Działanie

Przykład

Uwagi

assert

wprowadzanie

stwierdzenia na listę

(assert( fakt ))

(assert (initial-

fact))

lub (reset)

stwierdzenie inicjalizujące jest

wymagane w większości

systemów doradczych, zwykle

pierwsza reguła systemu

sprawdza istnienie tego

stwierdzenia

deffacts

wprowadzenie bloku

stwierdzeń na listę

(deffact blok

( fakt1 )

( fakt2 ))

wprowadzanie bloku stwierdzeń

na listę odbywa się wyłącznie za

pomocą polecenia (reset)

M0PP07P00D45-002

Gliwice 2002-02-15

2/6

− ℘

retract

usuwanie pojedynczego

stwierdzenia z listy

(retract 1)

undeffacts

usuwanie bloku

stwierdzeń z listy

(undeffacts

blok )

reset

usunięcie wszystkich

stwierdzeń z listy i

wprowadzenie

stwierdzenia

inicjalizującego

(reset)

polecenie powoduje

wprowadzenie na listę stwierdzeń

stwierdzenia inicjalizującego i

zdefiniowanie bloku stwierdzeń

clear

usunięcie wszystkich

stwierdzeń i reguł z listy

(clear)

facts

wyświetlenie stwierdzeń

o indeksie większym i

równym polu „index”

(facts 2)

pole index=2

REGUŁY

Reguły są jedną z najczęściej stosowanych reprezentacji wiedzy w systemach doradczych.

Ogólną postać reguły można zapisać następująco:

Reguła:

PRZESŁANKA

then KONKLUZJA

Przesłanka może zawierać pewną liczbę stwierdzeń połączonych funktorami

logicznymi. Jeżeli wszystkie stwierdzeniach i konkluzja występujące w regule są dokładne

(nie przybliżone lub rozmyte) to reguła jest regułą dokładną .

Ze względu na sposób uzyskiwania ostatecznej konkluzji w procesie wnioskowania

rozróżnia się dwa rodzaje reguł:

− ℘

reguły proste, których nie można rozłożyć na reguły prostsze,

− ℘

reguły złożone, które są odpowiednikiem zastosowania kilku reguł prostych

Regułę postaci „IF x THEN y” w CLIPSie zapisuje się następująco:

(defrule R1 „Reguła 1” (x) => (assert (y))

Definiowanie reguł, ich przeglądanie i usuwanie (w CLIPSie) jest mozliwe za pomocą wiąże

się z następujących poleceń:

Polecenie

Działanie

Przykład

Uwagi

defrule

definicja reguły i wprowadzenie

jej na listę

(defrule R1

(initial-fact)

(assert(start))

ppdefrule

wyświetlenie treści reguły

(ppdefrule R1)

list-defrules

wyświetlenie listy reguł

(list-defrules)

undefrule

usunięcie reguły z listy reguł

(undefrule R1)

M0PP07P00D45-002

Gliwice 2002-02-15

3/6

Reguła składa się z dwóch części:

− ℘

przesłanki, po lewej stronie znaku => nazywanej (LHS),

konkluzji, po prawej stronie znaku => nazywanej (RHS).

Stwierdzenie występujące w części LHS powinno być zdefiniowane przed uruchomieniem

reguły. Brak odpowiednich stwierdzeń na liście powoduje wystąpienie błędu.

Stwierdzenie występujące w części LHS mogą być połączone operatorami logicznymi AND,

OR. Stosowany jest zapis, w którym operator poprzedza argumenty.

(defrule R1

(or (fakt1) (fakt2))

(assert (fakt3)))

Sprawdzanie wartości zmiennej za pomocą stwierdzenia można zrealizować w następujący

sposób:

Reguła sprawdza czy zmienna „?p” ma wartość „4” (zapis ?p oznacza zmienną -patrz punkt

ZMIENNE).

(defrule sprawdzanie

(liczba ?p=4)

(print t „Zmienna o nazwie - p ma wartość 4” crlf))

gdzie zapis (liczba ?p=4) oznacza stwierdzenie o nazwie „liczba”, którego wartość logiczna

jest sprawdzana w regule. Stwierdzenie „liczba„ ma postać ”p równa się 4”. Jeżeli

stwierdzenie to jest prawdziwe na ekranie wypisywany jest komunikat: „Zmienna o nazwie -

p ma wartość 4”.

Usuwanie stwierdzeń z listy stwierdzeń za pomocą reguły może odbywać się tylko

poprzez usuwanie zmiennych, do których wcześniej przypisano te stwierdzenia:

gdzie ?x <- ( fakt ) oznacza przypisanie stwierdzenia fakt zmiennej ?x.

(defrule usuwanie

?x <- (fakt)

(retract ?x))

ZMIENNE

Nazwa zmiennej w języku CLIPS rozpoczyna się od znaku zapytania i zapisuje się ją

w postaci: ?x, ?y, ?wynik.

Do nadawania wartości zmiennej służy funkcja „bind”, która ma następującą postać:

(bind arg1 arg2)

Funkcje operatorowe, takie jak *,/,+,-, mają postać:

(* arg1 arg2)

Przykłady wykorzystania zmiennych:

M0PP07P00D45-002

Gliwice 2002-02-15

4/6

− ℘

(defurle start

; sprawdzanie istnienia stwierdzenia

; inicjalizującego

; symbol słowa „then”

(printout t „Podaj liczbę: „ crlf)

;wypisanie na ekranie komunikatu „Podaj

liczbę”;

(assert (liczba (read ))))

; definicja stwierdzenia „liczba”

(defrule wynik

; definicja reguły „wynik”

?x <- (liczba ?p)

; przypisanie zmiennej ?x stwierdzenia „liczba”

(bind ?wynik (* ?p 2))

; przypisanie zmiennej „?wynik” wartości

; zmiennej „?p” pomnożonej przez 2

(printout t ?p „*p 2 = „ ?wynik crlf)

; wypisanie na ekranie wyniku mnożenia

(retract ?x)

; usunięcie stwierdzenia „liczba”, za pomocą

; zmiennej „?x”

(assert (wynik ?wynik)))

; wprowadzenie na listę stwierdzeń nowego

; stwierdzenia o nazwie „wynik” i wartości

równej

; wynikowi mnożenia

Opis używanego oprogramowania

Ćwiczenie jest realizowane przy zastosowaniu kompilatora języka CLIPS ver. 6.0

działającego w środowisku Windows NT.

3. Sposób przeprowadzenia ćwiczenia

Przygotowanie do ćwiczenia

Przygotowanie do ćwiczenia obejmuje

− ℘

zapoznanie się z punktami 1 i 2 instrukcji, pojęciami takimi jak: reguła, stwierdzenie

(fakt), system doradczy, mechanizm wnioskowania, dialog z użytkownikiem oraz z

podstawowymi pojęciami języka CLIPS i sposobem reprezentacji wiedzy za pomocą

reguł dokładnych. Przygotowanie do ćwiczenia będzie oceniane na początku zajęć w

formie krótkiego sprawdzianu.

− ℘

przygotowanie w formie pisemnej zapisu określonego wcześniej (przez prowadzącego)

tematu w postaci reguł dokładnych. Opracowanie wykonane przez każdego studenta

indywidualnie powinno być oddane na początku zajęć, co również podlega ocenie.

Sposób przeprowadzenia ćwiczenia

1. Uruchomić środowisko MS Windows

2. Uruchomić interpreter Clips (wg wskazań prowadzącego)

3. Załadować plik zawierający przykładowy system doradczy (wskazany przez

prowadzącego) do systemu CLIPS (polecenie Load Constructs z menu File )

4. Załadować stwierdzenie inicjalizujące (polecenie Reset z menu Execution )

5. Uruchomić proces wnioskowania (polecenie Run z menu Execution )

6. Prześledzić działanie uruchomionego systemu doradczego oraz przetestować zapisane w

nim reguły

7. Zmodyfikować zapisany system doradczy wprowadzając dodatkowe reguły sprzeczne oraz

nadmiarowe

8. Sprawdzić działanie zmodyfikowanego systemu.

M0PP07P00D45-002

Gliwice 2002-02-15

5/6

(initial-fact)

; początek definicji reguły o nazwie start

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: