Die Wissensrepräsentationssprache Ops5: Sprachbeschreibung Und Einführung in Die Regelorientierte Programmierung

ISBN-13: 9783528044985 / Niemiecki / Miękka / 1987 / 288 str.

Reinhard Krickhahn

Opis

Zur EntwicklungWissensbasierter Systeme stehen inzwischen unterschiedliche Werkzeuge zur VerfUgung. Eines dieser Werkzeuge ist O}>S5, das speziell zur Erstellung regelbasierter Systeme dient. Es hat schon seit llingerem den Weg aus den Entwicklungslaboratorien gefunden und wurde fUr erfolgreich eingesetzte Experten systeme verwendet. Auch in der Bundesrepublik hat es Verbreitung in Universitliten und Unternehmen gefunden. Ein Lehrbuch in deutscher Sprache, wie es sie fUr Sprachen wie Pascal oder FORTRAN in breiter Auswahl gibt, existierte fUr OPS5 jedoch bislang nicht. Als die Autoren Anfang 1985 begannen, sich mit OPS5 zu beschliftigen, gab es als einzige Unterlage lediglich das knappe Handbuch von Charles L. Forgy als Bericht der Carnegie-Mellon Universitlit sowie einige kurze VerMfentlichungen anderer Universitliten. Zum Erlernen einer Sprache sind HandbUcher aber weder geeignet noch gedacht, da sie didaktische Gesichtspunkte vfillig auBer acht lassen. Auch wird in ihnen weder auf das zugrundeliegende Programmierparadigma eingegangen noch etwas fiber das Umfeld oder den Einsatz der Sprache ausgesagt. Viele Fragen lassen sich aufgrund des Handbuches auch nicht beantworten. Die Autoren konnten deshalb detaillierte Kenntnisse Uber OPS5 und dessen Mfiglichkeiten nur auf experimentellem Weg gewinnen. Um anderen den Einstieg in OPS5 zu erleichtem, begannen sie, ihre gewonnenen Erkenntnisse zu dokumentieren. Daraus entstand zunlichst ein Skript als Arbeitsmaterial fUr ein Seminar Uber OPS5. Aufgrund der mit den Teilnehmern gemachten Erfahrungen wurde das Skript korri giert und erglinzt. FUr das vorliegende Buch wurde das Material vfillig Uberarbeitet und wesentlich erweitert. Dabei enstand die nun vorliegende Dreiteilung.

Spis treści

1 Wissensverarbeitung mit Produktionensystemen.- 1 Wissensverarbeitung.- 1.1 Die Verwendung von Wissen zur Lösung von Problemen.- 1.2 Wissensbasierte Systeme vs. traditionelle Programmierung.- 1.3 Wissensquellen.- 1.4 Anforderung der Wissensrepräsentation an Implementationswerkzeuge.- 1.5 Wissensrepräsentation.- 1.6 Einsatz spezieller Sprachen zur Wissensrepräsentation.- 2 Produktionensysteme.- 2.1 Einleitung.- 2.2 Problemräume.- 2.3 Vorwärtsverkettende Regelsysteme.- 2.4 Rückwärtsverkettende Regelsysteme.- 2.5 Verkettungsrichtung vs. Schließrichtung.- 2.6 Regelauswahlstrategie.- 2.6.1 Zufallsgesteuerte Anwendung.- 2.6.2 Reihenfolge im Regelspeicher.- 2.6.3 Heuristisch gesteuerte Anwendung.- 2.7 Regelanwendungsmechanismen.- 2.7.1 Einfache Regelanwendung.- 2.7.2 Simultananwendung.- 2.7.3 Parallele Anwendung.- 2.7.4 Rücksetzverfahren.- 2.7.5 Graphsuchverfahren.- 2.8 Aufteilung in Teilprobleme.- 2 Die Programmiersprache OPS5.- 3 Übersicht.- 3.1 Der Arbeitsspeicher.- 3.2 Die Produktionen.- 3.3 Die Kontrolleinheit.- 3.4 Elementare Datentypen.- 3.5 Programme.- 3.6 Unterschiedliche Implementationen.- 4 Der OPS5-Arbeitsspeicher.- 4.1 Arbeitsspeicherelemente.- 4.2 Vektorattribut.- 4.3 Interne Repräsentation der Arbeitsspeicherelemente.- 4.3.1 Zeitstempel.- 4.3.2 Speicherstruktur.- 4.3.3 Abbildung von Attributnamen auf Indizes.- 4.3.4 Verarbeitung von Deklarationen.- 5 Die OPS5-Produktionen.- 5.1 Der Bedingungsteil.- 5.1.1 Die Einzelbedingung.- 5.1.1.1 LHS-Terme.- 5.1.1.2 Prädikate.- 5.1.1.3 LHS-Funktionen in VAX-OPS5.- 5.1.1.4 Disjunktion von Konstanten.- 5.1.1.5 Implizite Komponentenbestimmung.- 5.1.1.6 Konjunktion von LHS-Termen.- 5.1.1.7 Zusammenfassung.- 5.1.2 Konstanten.- 5.1.3 Variablen im Bedingungsteil.- 5.1.3.1 Atomvariablen.- 5.1.3.2 Elementvariablen.- 5.1.4 Schematische Darstellung des Bedingungsteiles.- 5.2 Der Aktionsteil.- 5.2.1 Übersicht der möglichen Anweisungen und Funktionen.- 5.2.2 Zugriff auf Arbeitsspeicherelemente.- 5.2.3 RHS-Muster.- 5.2.4 Das Resultatelement.- 5.2.5 Evaluierung von RHS-Mustern.- 5.2.6 RHS-Funktionen.- 5.2.6.1 Compute.- 5.2.6.2 Substr.- 5.2.6.3 Genatom.- 5.2.6.4 Litval.- 5.2.7 Anweisungen im Aktionsteil.- 5.2.7.1 Make.- 5.2.7.2 Remove.- 5.2.7.3 Modify.- 5.2.7.4 Bind.- 5.2.7.5 Cbind.- 5.2.7.6 Build.- 5.2 8 Schematische Darstellung des Aktionsteiles.- 6 Der OPS5-Regelinterpreter.- 6.1 Instantiierung von Regeln.- 6.2 Recognize-Act Cycle.- 6.3 Konfliktlösungsstrategien.- 6.3.1 Einmaligkeit.- 6.3.2 Neuheit.- 6.3.3 Spezifität.- 6.3.4 Willkür.- 6.4 Auswahl der Strategie.- 6.4.1 LEX-Strategie.- 6.4.2 MEA-Strategie.- 7 Ein- und Ausgabe.- 7.1 Voreinstellung.- 7.2 Ausgabe.- 7.2.1 Write.- 7.2.2 CRLF.- 7.2.3 RJUST.- 7.2.4 TABTO.- 7.2.5 Beispiel.- 7.3 Eingabe.- 7.4 Benutzung der eingebauten Ein/Ausgabefähigkeiten.- 8 Interaktion mit dem OPS5-System.- 8.1 Die Toplevelroutine.- 8.2 Kommandoübersicht.- 8.3 Inspizieren des Systemzustandes.- 8.3.1 Ausgabe der Konfliktmenge.- 8.3.2 Ausgabe des Arbeitsspeichers.- 8.3.3 Ausgabe von Regeln.- 8.4 Ändern des Zustandes.- 8.4.1 Sperren von Regeln.- 8.4.2 Restaurieren eines vorhergehenden Zustandes.- 8.5 Kontrolle des Programmlaufes.- 8.5.1 Start des Programmes.- 8.5.2 Unterbrechungen.- 8.5.3 Einstellung der Regelauswahlstrategie.- 8.6 Protokollierung.- 8.7 Sonstige Kommandos für VAX-OPS5.- 9 Kommunikation zwischen OPS5 und anderen Sprachen.- 9.1 Übersicht.- 9.2 Konzept der externen Routinen.- 9.3 Externe Unterprogramme.- 9.3.1 Parameterübergabe.- 9.3.2 Ergebnisübergabe.- 9.4 Externe Funktionen.- 9.5 Beispiel.- 9.6 Externe Routinen in VAX-OPS5.- 9.6.1 Unterstützungsroutinen.- 9.6.2 Datenkonvertierung.- 9.6.3 Anpassung des Parameterübergabemechanismus.- 9.6.4 Beispiel.- 9.7 Erweiterungen von VAX-OPS5.- 9.7.1 Externe Funktionen.- 9.7.2 Ein- und Ausgabe.- 9.7.3 Weitere Routinen.- 9.8 Vereinfachung der Kommunikation bei VAX-OPS5.- 10 Erweiterungen und Abweichungen von VAX-OPS5 gegenüber dem ursprünglichen Lisp-OPS5.- 10.1 Unterschiede.- 10.2 Erweiterungen.- 10.2.1 Systeminitialisierung.- 10.2.2 Schleifen-Steuerung.- 10.3 Der VAX-OPS5-Compiler.- 10.3.1 Übersetzung eines kompletten Programmes.- 10.3.2 Modulare Programmentwicklung.- 11 Übungen zum Teil 2.- 11.1 Aufgaben.- 11.2 Lösungen.- 3 Programmiertechniken in OPS5.- 12 Übersicht.- 12.1 OPS5 im Vergleich zu imperativen Programmiersprachen.- 12.2 OPS5 im Vergleich zu Produktionensystemen allgemein.- 12.3 Programmentwicklung.- 12.4 Modularisierung.- 13 Ablaufkontrolle und Programmstrukturierung.- 13.1 Steuerung einzelner Regeln.- 13.1.1 Auslösen von Instantiierungen.- 13.1.2 Sperren von Instantiierungen.- 13.1.3 Steuerung mittels Statusattribut.- 13.2 Gliederung von Produktionensystemen.- 13.2.1 Kontextsteuerung mit Hilfe der MEA-Strategie.- 13.2.2 Kontextsteuerung mit Hilfe eines Vektorattributes.- 13.2.3 Merkmale der Kontextsteuerung.- 13.2.4 Gruppierung des Arbeitsspeichers.- 13.3 Spezielle Regeln.- 13.3.1 Dämonen.- 13.3.2 Rien ne vas plus.- 14 Problemorientierte Datenstrukturen.- 14.1 Listen.- 14.1.1 Listen mit atomaren Elementen.- 14.1.2 Listen-Operationen.- 14.1.3 Listen mit strukturierten Elementen.- 14.1.4 Mehrere Listen.- 14.1.5 Verwendungsarten von Listen.- 14.2 Mengen.- 14.3 Felder.- 14.4 Netze und Bäume.- 14.5 Relationen zwischen symbolischen Werten.- 15 Wissensrepräsentation.- 15.1 Klassifizierungen von Wissen.- 15.1.1 Klassifizierungen auf problemorientierter Seite.- 15.1.2 Klassifizierungen auf systemorientierter Seite.- 15.2 Wissensrepräsentation in OPS5.- 15.2.1 Repräsentation von Faktenwissen.- 15.2.2 Repräsentation von Methodenwissen.- 15.2.3 Repräsentation von Metawissen.- 15.2.4 Zusammenfassung.- 15.3 Modellierung.- 16 Beispielprogramm.- 16.1 Problembeschreibung.- 16.2 Entwurf.- 16.2.1 Datenwissen des Systems.- 16.2.2 Problemlösungswissen des Systems.- 16.2.3 Ein- und Ausgabe.- 16.3 Implementation.- 16.3.1 Verwaltung des internen Baumes.- 16.3.2 Repräsentation der Vereinfachungsregeln.- 16.3.3 Regeln für die Ausgabe.- 16.3.4 Die externe Routine.- 16.4 Erweiterungen des Systems.- 16.4.1 Darstellung negativer Zahlen.- 16.4.2 Striktheit der Operationen.- 16.4.3 Einführung einer Kontextsteuerung.- 17 Fehlerquellen.- 17.1 Universalität von Attributen und Werten.- 17.2 Tippfehler.- 17.3 Syntaxfehler.- 17.4 Verweise auf Arbeitsspeicherelemente.- 17.5 Endlosschleifen.- 18 Implementation von OPS5.- 18.1 Vorüberlegung.- 18.1.1 Einschränkung der zu überprüfenden Elemente.- 18.1.2 Einschränkung der zu überprüfenden Bedingungen.- 18.2 Der Rete-Match Algorithmus.- 18.2.1 Einer- und Zweierknoten.- 18.2.2 Zusammenfassung mehrerer Regeln.- 18.3 Auswirkungen des Rete-Match Algorithmus auf die Sprache.- 18.4 Konsequenzen für die effiziente Programmierung.- 18.4.1 Wenige Knoten bearbeiten eine Arbeitsspeicheränderung.- 18.4.2 Weniger Aufwand innerhalb eines Knotens.- 18.4.3 Zusammenfassung.- 19 Übungen zum Teil 3.- 19.1 Aufgaben.- 19.2 Lösungen.- Anhang A Vollständiger Quellcode des Vereinfachungsprogrammes.- Anhang B Syntaxdiagramme.- Literatur.