Einführung in die Vorwärts- und Rückwärtsverkettung
Vorwärts- und Rückwärtsverkettung sind die Modi, die von der Inference Engine verwendet werden, um neue Informationen aus der Wissensbasis abzuleiten. Inference Engine ist eine der Hauptkomponenten des intelligenten Systems in der künstlichen Intelligenz, das eine Reihe von logischen Regeln auf die vorhandenen Informationen (Knowledge Base) anwendet, um aus den bereits bekannten Fakten neue Informationen abzuleiten. Vorwärts- und Rückwärtsverkettung sind die beiden Modi, mit denen die Inferenz-Engine neue Informationen ableitet. Vorwärts- und Rückwärtsausbreitung sind in der Art und Weise, wie sie aus den bekannten Tatsachen neue Informationen ableiten, genau entgegengesetzt.
Wie funktioniert die Weiterleitung?
Die Vorwärtsverkettung, die von manchen als Vorwärtsargumentation oder Vorwärtsableitung bezeichnet wird, beginnt mit der bekannten Tatsache oder dem bekannten Atomsatz in der Wissensbasis, und allmählich werden Folgerungsregeln auf die bereits bekannten Tatsachen angewendet, bis wir den Zielzustand erreichen. Kurz gesagt, die Vorwärtsverkettung trifft eine Entscheidung oder erreicht den Zielzustand basierend auf den verfügbaren Daten.
Eigenschaften der Vorwärtsverkettung
- Es folgt einem Bottom-Up-Ansatz, dh der Argumentationsabzug bewegt sich von unten nach oben
- Es wird auch als datengesteuerter Ansatz bezeichnet, da vorhandene Daten zum Erreichen des Zielzustands herangezogen werden
- Es ist fazitgetrieben, dh sein Ziel ist es, aus dem Ausgangszustand zu dem Schluss zu kommen
- Es ist im Expertensystem weit verbreitet, wie z. B. im CLIPS- und Produktionsregelsystem
Beispiel
Schauen wir uns ein Beispiel an, um zu verstehen, wie Forward Chaining in der Praxis funktioniert
Regel 1: WENN A menschlich ist, DANN ist A ein Säugetier
Regel 2: WENN A ein Säugetier ist, DANN ist A eine lebende Form
Regel 3: WENN A eine lebende Form ist, DANN ist A sterblich
Fakt ist: Shyam ist menschlich
Aus diesen Folgerungsregeln müssen wir das Ziel erreichen
Ziel: Ist Shyam ein Sterblicher?
Schritte:
- Beginnen Sie mit der bekannten Tatsache. Wir wissen, dass Shyam ein Mensch ist (aus der Tatsachenfeststellung).
- Mit R1 können wir schließen, dass Shyam ein Säugetier ist. Da es sich nicht um ein Goal Statement handelt, fahren Sie fort.
- Springe dann zu Regel 2: Wenn Shyam ein Säugetier ist, dann ist es eine lebende Form, also können wir sagen, dass Murat eine lebende Form ist. Da es sich nicht um ein Goal Statement handelt, fahren Sie fort
- Mit R3, da Shyam eine Lebensform ist, muss es sterblich sein. Da es sich bei der Zielaussage also um Exit handelt
Vorteile der Vorwärtsverkettung
- Die Vorwärtsverkettung funktioniert hervorragend, wenn die verfügbaren Informationen zum Erreichen des Zielzustands verwendet werden können
- Die Vorwärtsverkettung kann viele Daten aus den begrenzten Anfangsdaten bereitstellen
- Die Vorwärtsverkettung eignet sich am besten für Expert-Systemanwendungen, die mehr Kontrolle, Planung und Überwachung erfordern
- Die Vorwärtsverkettung sollte angewendet werden, wenn eine begrenzte Anzahl von Anfangszuständen oder Fakten vorliegt
Nachteile der Vorwärtsverkettung
- Die Inferenzmaschine generiert neue Informationen, ohne zu wissen, welche Informationen für das Erreichen des Zielzustands relevant sind
- Der Benutzer muss möglicherweise zunächst viele Informationen eingeben, ohne zu wissen, welche Informationen zum Erreichen des Zielzustands verwendet werden
- Inference Engine kann viele Regeln auslösen, die nicht zum Erreichen des Zielzustands beitragen
- Es kann unterschiedliche Schlussfolgerungen geben, die zu hohen Kosten des Verkettungsprozesses führen können
Wie funktioniert die Rückwärtsausbreitung?
Rückwärtsverkettung oder Rückwärtsausbreitung ist die Umkehrung der Vorwärtsverkettung. Es geht vom Zielzustand aus und breitet sich mithilfe von Inferenzregeln rückwärts aus, um die Fakten herauszufinden, die das Ziel unterstützen können. Es wird auch als zielorientiertes Denken bezeichnet. Es startet mit dem angegebenen Ziel, sucht nach dem THEN-Teil der Regel (Aktionsteil), wenn die Regel gefunden wurde und ihr IF-Teil mit der Inferenzregel übereinstimmt, und wird dann ausgeführt, wenn die Regel von einer anderen Inferenz-Engine als neues Unterziel festgelegt wird.
Regel 1: WENN A UND B DANN C
Regel 2: WENN C DANN E
Regel 3: WENN A UND E DANN H
Fakten: A, B
Ziel: Beweisen Sie H
Beweis:
Schritt 1 : Zuerst sucht das System nach der Anweisung mit dem Ziel RHS, dh R3, und dann nach der LHS der Regel, um zu überprüfen, ob sie die Tatsache enthält. Es enthält A und E, aber wir brauchen auch B
Schritt 2 : Jetzt hat es E als Unterziel, was durch Regel 2 bewiesen wird. Schauen Sie sich nun die LHS an, dh C
Schritt 3: C kann durch Regel 1 bewiesen werden, die A & B als LHS hat
Schritt 4 : Da wir die Fakten A & B vom Ziel bekommen haben, endet der Algorithmus hier
Schritt 5: Stopp
Eigenschaften der Rückwärtsverkettung
- Rückwärtsverkettung ist ein Top-Down-Ansatz, bei dem wir vom Zielzustand ausgehen und rückwärts arbeiten, um die erforderlichen Fakten zu finden, die die Zielaussage stützen
- Es wird als zielorientierter Ansatz bezeichnet, wenn wir vom Ziel ausgehen und dann in Unterziele aufteilen, um die Fakten zu extrahieren
- Es wendet die Tiefensuchstrategie an
- Es kann nur eine begrenzte Anzahl von Schlussfolgerungen gezogen werden
- Es werden nur einige der erforderlichen Regeln getestet
Vorteile der Rückwärtsverkettung
- Die Suche in der Rückwärtsverkettung wird so geleitet, dass die Verarbeitung endet, wenn die Tatsache verifiziert ist
- Bei der Rückwärtsverkettung werden nur relevante Teile der Wissensbasis berücksichtigt, sodass niemals unnötige Schlussfolgerungen gezogen werden
- Im Gegensatz zur Vorwärtsverkettung werden hier nur wenige Datenpunkte benötigt, aber die Regeln werden gründlich durchsucht
- Es ist sehr effizient bei Problemen wie der Diagnose und dem Debuggen
Nachteile
- Da die Rückwärtsverkettung vom Ziel abhängt, muss das Ziel im Voraus bekannt sein, um die Rückwärtsverkettung durchzuführen
- Es ist schwierig, eine Rückwärtsverkettung zu implementieren
Schlussfolgerung - Vorwärts- und Rückwärtsverkettung
Ein regelbasiertes System ist für das tägliche Leben des Menschen von Belang, daher ist es unerlässlich, dieses System zu verstehen. Beide Modi in regelbasierten Systemen haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Auswahl des Ansatzes hängt von der Art des Problems ab.
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