Базы знаний и Модели представления знаний База знаний — это один или несколько специальным образом организованных файлов, хранящих систематизированную совокупность понятий, правил и фактов, относящихся к некоторой предметной области. Из определения видно, что в отличие от базы данных в базе знаний (БЗ) хранятся не только данные, описывающие рассматриваемую предметную область, но также и правила, описывающих целесообразные преобразования хранящихся данных.
Основные модели представления знаний: • • продукционные модели; семантические сети; фреймовые модели; формальные логические модели
Продукционные модели • Продукционная модель, или модель, основанная на правилах, позволяет представлять знания в виде предложений типа: • Если (условие), то (действие). Записываются эти правила обычно в виде: • ЕСЛИ А 1, А 2, …, Аn ТО В. • • В качестве условия может выступать любая совокупность суждений, соединенных логическими связками И, ИЛИ.
Достоинства: • наглядность, высокая модульностью, легкость внесения дополнений и изменений и простота механизма логического вывода. Недостатки: • при накоплении достаточно большого числа (порядка нескольких сотен) продукций они начинают противоречить другу.
Семантические сети Семантическая сеть – это модель, в которой структура знаний предметной области формализуется в виде ориентированного графа с помеченными вершинами и дугами. Вершины графа обозначают понятия различных категорий: • объекты, события, свойства, операции, • а дуги – отношения между ними.
Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения: • связи типа “часть-целое” (например, “классподкласс'', “элемент-множество” и т. п. ); • функциональные связи, определяемые обычно глаголами (производит, влияет и др. ); • количественные (>, <, = и др. ); • пространственные (далеко от, близко от, за, под, на и др. ); • временные (раньше, позже, в течение и др. ); • атрибутивные (иметь свойство, иметь значение и др. ); • логические (и, или, не); • лингвистические и др.
Пример семантической сети
Фреймовые модели Теории представления знаний фреймами была разработана М. Минским в 70 е годы XX века. В ее основе лежит восприятие фактов посредством сопоставления полученной извне информации с рамками, определенными для каждого объекта в памяти человека. Под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация. Различают фреймы-образцы (прототипы), хранящиеся в базе знаний, и фреймы–экземпляры, которые создаются для отображения реальных фактических ситуаций на основе поступающих данных.
Любой фрейм, представляющий образ, содержит набор атрибутов – слотов, значениями которых являются конкретные данные. • Каждый слот имеет имя, уникальное в рамках конкретного фрейма. • В качестве примера приведем фрейм «Лекция» : «ПРЕДМЕТ» , «ЛЕКТОР» , «АУДИТОРИЯ» , «СЛУШАТЕЛИ» – слоты; • «Информатика» , «Крылов И. И. » , « 403» , « 107» – значения слотов. Лекция ПРЕДМЕТ Информатика ЛЕКТОР Крылов И. И. АУДИТОРИЯ 403 СЛУШАТЕЛИ 107
• Достоинства: • она отражает концептуальную основу организации памяти человека, а также ее гибкость и наглядность. • отмечают однородность представления знаний и возможность их типового текстового описания с помощью специальных языков.
Формальные логические модели • Формальная логика – наука об общих структурах и законах правильного мышления, образования и сочетания понятий и высказываний, о правилах умозаключений независимо от их конкретного содержания. всякая формальная теория F = (A, V, W, R), определяющая некоторую аксиоматическую систему, характеризуется: • • наличием алфавита (словаря) – A; множеством синтаксических правил – V; множеством аксиом, лежащих в основе теории, – W; множеством правил вывода – R.
Достоинство : • они хорошо исследованы; • имеют прекрасно разработанные модели логического вывода. Недостатки: • закрытость; • негибкость; • могут использоваться только в тех предметных областях, которые хорошо локализуются и мало зависят от внешних факторов; • высокие требования к предметной области.
Введение в язык SQL (Structured Query Language) – Структурированный Язык Запросов – это стандартный язык запросов по работе с реляционными базами данных. В 1986 г. в результате совместных усилий двух организаций ANSI (American National Standarts) и ISO (International Standarts Organisation) был принят официальный стандарт SQL 86 (SQL 1)
Черты SQL: • высокоуровневая структура, напоминающая английский язык; • независимость от конкретных СУБД; • межплатформенная переносимость; • наличие развивающихся стандартов; • возможность выполнения интерактивных запросов извлечения данных и модификации их структуры; • обеспечение программного доступа к базам данных; • поддержка архитектуры клиент/сервер; • возможность изменять и расширять структуру базы данных даже в то время, когда пользователи обращаются к ее содержимому (динамическое определение данных); • расширяемость и поддержка объектно ориентированных технологий; • возможность доступа к данным в среде Интернет.
Структура команды SQL. Типы данных. Выражения Действие Ключевые слова Предложения SELECT Вес заказа FROM Заказы WHERE Вес заказа=250 ORDER BY Номер заказа (выбрать) (поле) (из) (имя таблицы) (где) (условие) (сортировка)
• Пример: • Вывести список всех весов заказов (без повторений) из таблицы Заказы • SELECT DISTINC Вес заказа FROM Заказы • Результат: Вес заказа 250 300 450 200 600 550
• 2) Вывести список всех заказов для веса заказа меньше 400 из таблицы Заказы, отсортировав по Номеру заказа • SELECT Номер заказа, Вес заказа • FROM Заказы • WHERE Вес заказа <400 • ORDER BY Номер заказа • Результат: Номер зак аза Вес зак аза 1021 250 1022 300 1024 200
Типы данных языка SQL Тип данных Описание CHAR(длина) CHARACTER(длина) Строка символов постоянной длины INTEGER INT Целое число SMALLINT Малое целое число NUMERIC(точность, Число с фиксированной степень) запятой DECIMAL(точность, степень) DEC(точность, степень) FLOAT (точность) Число с плавающей запятой DATETIME Дата, время
• Выражения в SQL используются для задания критериев выбора данных или выполнения операций над значениями, которые считаны из базы данных. Выражения представляют собой определенную последовательность полей базы данных, констант, функций, соединенных операторами. • Константы используются для указания конкретных значений данных. • Константы с фиксированной запятой, например: 21 -375. 18 62. 3 • Константы с плавающей запятой, например: 1. 5 Е 7 -3. 14 Е 9 2. 5 Е-6 0. 783 Е 24 • Строковые константы должны быть заключены в одинарные кавычки. Примеры таких констант: 'Минск' 'New York' 'Иванов И. И. '
агрегатные (итоговые) функции • COUNT – количество значений в столбце таблицы; • SUM – сумма значений в столбце; • AVG – среднее арифметическое значений в столбце; • MAX – максимальное значение в столбце; • MIN – минимальное значение в столбце
• В выражениях можно использовать следующие типы операторов: • арифметические: + (сложение), - (вычитание), * (умножение), / (деление); • отношения: = (равно), > (больше), < (меньше), >= (больше или равно), <= (меньше или равно), <> (не равно); • логические: AND (логическое "И"), OR (логическое "ИЛИ"), NOT (логическое отрицание); • специальные: • IN – определяет множество, которому может принадлежать значение; • BETWEEN –задает границы, в которые должно попадать значение; • LIKE – применяется для поиска по шаблону. В шаблоне используются специальные символы: % (процент), заменяющий любую последовательность символов и _ (подчеркивание), заменяющее один любой символ; • IS NULL – используется для поиска NULL значений.
• Пример: • Вычислить общий вес заказов для кода клиента АС. • SELECT SUM(Вес заказа) FROM Заказы WHERE Kод клиента=’AC’
Команда Назначение Команды определения данных CREATE TABLE Создает структуру таблицы DROP TABLE Удаляет таблицу ALTER TABLE Изменяет описание структуры таблицы CREATE VIEW Создает представление Команды манипулирования данными INSERT Добавляет новые записи в таблицу DELETE Удаляет записи из таблицы UPDATE Обновляет данные таблицы Команда извлечения данных SELECT Извлекает данные из базы данных
Команда Назначение Команды управления транзакциями COMMIT Сообщает об успешном окончании транзакции ROLLBACK Сообщает о неуспешном окончании транзакции Команды управления доступом GRANT Предоставляет пользователю определенные права доступа REVOKE Отменяет определенные права доступа Команды встроенного SQL DECLARE, OPEN, FETCH, CLOSE Реализуют обращения к базе данных из прикладных программ.
Диалекты языка SQL в СУБД Диалектом называется каждая из реализаций языка SQL в конкретной СУБД Используются следующие диалекты языка SQL: 1. PL/SQL – в СУБД Oracle 2. Transact SQL в СУБД Microsoft SQL 3. Informix SQL – в СУБД Informix 4. Jet SQL – Microsoft Access
Достоинства: 1. Конкретная реализация языка может включать в себя более широкие возможности по сравнению со стандартом SQL (больше типов данных, большее количество команд) 2. Нестандартные возможности языка проходят практическую апробацию и со временем могут быть включены в стандарт Недостатки: Различия в синтаксисе реализаций SQL затрудняют перенос приложений из одной системы в другую
Администрирование баз данных Администрирование базы данных предусматривает выполнение функций, направленных на обеспечение надежного и эффективного функционирования базы данных, а также адекватности ее содержания информационным потребностям пользователей, отображения в базе данных актуального состояния предметной области.
В администрировании базы данных можно выделить следующие направления: • • администрирование предметной области; администрирование приложений; администрирование базы данных (хранения данных); администрирование безопасности данных.
• • • Функции администратора баз данных: контроль целостности и восстановление базы данных; настройка СУБД на конкретные условия применения; настройка СУБД для эффективной обработки данных и обслуживания пользователей; сбор и анализ статистики функционирования базы данных; реорганизация (реструктуризация) базы данных в соответствии с изменениями предметной области; подключение новых разработчиков и пользователей, назначение паролей, привилегий доступа к конкретным данным; контроль изменения объема базы данных, определение целесообразности модернизации оборудования; консультирование пользователей по особенностям используемой версии СУБД и инструментов разработки запросов и других приложений; разработка процедур использования типичных средств СУБД и документации, регламентирующей действия пользователей по отношению к базе данных.
Защита баз данных Разрушение и потеря данных в базе могут быть вызваны рядом причин: • сбои оборудования; • физические воздействия на аппаратные средства базы данных; • стихийные бедствия; • ошибки санкционированных пользователей; • умышленные вредоносные действия несанкционированных пользователей или программ; • программные ошибки СУБД или операционной системы; • ошибки в прикладных программах; • совместное выполнение конфликтных запросов пользователей и др.
Для обеспечения безопасности баз данных существуют меры следующего уровня : • законодательного (законы, нормативные акты, стандарты и т. п. ); • административно организационного (действия общего характера, предпри нимаемые руководством организации, и конкретные меры безопасности, на правленные на работу с людьми); • программно технического (конкретные технические меры).
Восстановление и хранение баз данных В число часто используемых средств восстановления базы данных входят резервное копирование и журнал изменений базы данных. При осуществлении резервного копирования базы данных необходимо выполнять следующие требования: • копия создается в момент, когда состояние базы данных является целостным; • копия создается на иных внешних устройствах, чем то, на котором располагается сама база. Журнал изменений базы данных – это особая часть базы данных, недоступная пользователям СУБД, в которую поступают записи обо всех изменениях основной части базы данных.
В большинстве современных реляционных СУБД журнал изменений называется журналом транзакций. В нем регистрируются в хронологическом порядке все изменения, вносимые в базу данных каждой транзакцией. При ведении журнала транзакций восстановить базу данных можно одним из следующих методов: • 1. Накат (раскрутка) заключается во внесении в сохраненную копию базы данных результатов всех завершенных транзакций. • 2. Откат отменяет изменения, произведенные в базе данных ошибочными или незавершенными транзакциями.
Оптимизация работы базы данных включает в себя решение целого комплекса взаимосвязанных проблем: • обеспечение приемлемого быстродействия и функциональности базы данных, • удобства работы пользователей, оптимизация потребляемых ресурсов, • по критерию минимизации затрат памяти и максимизации использования сети и др. Однако, важнейшим аспектом оптимизации работы базы данных является повышение ее производительности.
В справочной системе СУБД Access содержатся разделы: • «Повышение быстродействия для таблиц» ; • «Повышение быстродействия для связанных таблиц» ; • «Повышение быстродействия для запросов» ; • «Повышение быстродействия при поиске и замене данных» ; • «Повышение быстродействия для форм и подчиненных форм» ; • «Повышение быстродействия для отчетов и подчиненных отчетов» ; • «Повышение быстродействия для страниц доступа к данным» ; • «Оптимизация проекта Microsoft Access»
Возможности администрирования базы данных в СУБД ACCESS 1. просмотр сведений базы данных, выполняемой по команде; 2. Сохранение б. д. в формате MDF с целью ее сжатия и защиты от изменения форм, отчетов и модулей 3. Репликация б. д. ; 4. Защита объектов б. д. на уровне пользователя; 5. Защита б. д. паролем. 7. Поддержка целостности данных.
Скачать презентацию Базы знаний и Модели представления знаний База знаний
кит_2_лекция_3_4_заоч.ppt