08-09-04 AI Chap07. 1

7.1 생성시스템의 구조- 규칙 / 생성규칙을 바탕으로 지식표현 ,

지식 ( 사실 ) 생성

IF 조건부 THEN 결론부

규칙이 선택되기위한 조건

규칙이 선택되어실행한 결과 제시하게 되는 결론 or 행동

08-09-04 AI Chap07. 2

생성시스템 구성요소(1)_________(production memory) :

- 생성규칙들의 모임

(2)_________(working memory) : - 현재의 상태를 나타내는 사실들의 집합

- 외부로부터 입력되거나 추론에 의해 얻은 사실을 저장

- 상황에 따라 변화되므로 short-term memory (STM) 라고 부름

(3)_________(interpreter) : - 작업메모리의 내용에 따라 규칙선택하고 실행하는

역할

생성메모리

작업메모리

인터프리터

08-09-04 AI Chap07. 3

(1)______________________생성규칙 (production rule)

IF 빨간 불이고 잠깐 정지했다면

THEN 우회전 가능하다

조건

결론 ( 행동 )

수행될 때 “_________”점화 (fire)

08-09-04 AI Chap07. 4

(2) ______________________________

- STM 의 현재 상태가 규칙의 ____(IF) 과

비교됨

- 규칙의 행동으로 내용변화 가능 다른

규칙의 조건 만족시킴

(ex) list, array … 등 data 구조중의

하나의 형태

작업메모리 (working memory, STM)

조건

08-09-04 AI Chap07. 5

(3) 인터프리터

① ____(matching) : 생성메모리내의 많은

규칙 중 작업메모리의 내용에 의해 만족되는

규칙 찾기

② _______: 정합되는 여러 개의 규칙 중 실행할

규칙 선택하는 과정

③ ________________

정합

충돌해결

선택된 규칙의 실행

08-09-04 AI Chap07. 6

사실 규칙

1. IF Father(X, Y) or Mother(X, Y) THEN Parent(X, Y)

2. IF Female(X) and Parent(Z, X) and parent(Z, Y) and X = Y THEN Sister(X, Y)

Male ( 철수 )Male ( 민혁 )Female( 미영 )Female( 선희 )Father( 철수 , 민혁 )Mother( 미영 , 민혁 )Mother( 미영 , 선희 )Parent( 철수 , 민혁 )

08-09-04 AI Chap07. 7

사실 규칙

1. IF Father(X, Y) or Mother(X, Y) THEN Parent(X, Y)

2. IF Female(X) and Parent(Z, X) and parent(Z, Y) and X = Y THEN Sister(X, Y)

Male ( 철수 )Male ( 민혁 )Female( 미영 )Female( 선희 )Father( 철수 , 민혁 )Mother( 미영 , 민혁 )Mother( 미영 , 선희 )Parent( 철수 , 민혁 )Parent( 미영 , 민혁 )

08-09-04 AI Chap07. 8

사실 규칙

1. IF Father(X, Y) or Mother(X, Y) THEN Parent(X, Y)

2. IF Female(X) and Parent(Z, X) and parent(Z, Y) and X = Y THEN Sister(X, Y)

Male ( 철수 )Male ( 민혁 )Female( 미영 )Female( 선희 )Father( 철수 , 민혁 )Mother( 미영 , 민혁 )Mother( 미영 , 선희 )Parent( 철수 , 민혁 )Parent( 미영 , 민혁 )Parent( 미영 , 선희 )

08-09-04 AI Chap07. 9

사실 규칙

1. IF Father(X, Y) or Mother(X, Y) THEN Parent(X, Y)

2. IF Female(X) and Parent(Z, X) and Parent(Z, Y) and X = Y THEN Sister(X, Y)

Male ( 철수 )Male ( 민혁 )Female( 미영 )Female( 선희 )Father( 철수 , 민혁 )Mother( 미영 , 민혁 )Mother( 미영 , 선희 )Parent( 철수 , 민혁 )Parent( 미영 , 민혁 )Parent( 미영 , 선희 )Sister( 선희 , 민혁 )

08-09-04 AI Chap07. 10

7.2 생성시스템의 예

08-09-04 AI Chap07. 11

7.3 추론 (inference)

- 이미 알고 있는 사실로부터 새로운 사실을

추리해 내는 것

- _______(deduction)

- _______(abduction)

- _______(induction)

연역법

유도법

귀납법

08-09-04 AI Chap07. 12

(1)연역법 (deduction)

지식 ) – IF A THEN B

- A

추론 ) – B

- 주어진 지식 ( 사실 ) 이 _______ 참

(soundness)

- 규칙기반 시스템에서 주로 사용하는 추론 방법

모두 참

08-09-04 AI Chap07. 13

(2) 유도법 ( 유사추론 )

지식 ) – IF A THEN B

- B

추론 ) – A

- 항상 옳은 것은 아니다

ex)IF 아빠 THEN 남자남자 = 태남 태남이는 아빠

08-09-04 AI Chap07. 14

(3) 귀납법 (induction)- 관측된 사실로부터 새로운 법칙을 만듦

사실 ) IF 제비 THEN 날 수 있다

IF 참새 THEN 날 수 있다

IF 독수리 THEN 날 수 있다

결론 ) IF 새 THEN 날 수 있다

- 항상 옳은 건 아니다 . (ex) 타조

- 학습과 관련된 방법

08-09-04 AI Chap07. 15

7.4 전방향 추론과 후방향 추론- 규칙을 적용하는 방향에 따른 방법

1) 전방향추론 (forward chaining)- 주어진 상황에 만족되는 규칙 찾아 결론에

해당되는 사실을 얻는다 .

2) 후방향추론 (backward chaining)- 얻고자 하는 결론 ( 목표 ) 을 미리 설정한 다음 ,

그 목표가 참인가를 알아내기 위해 결론부가목표와 맞는 규칙을 찾아 규칙의 조건부가 만족되는가 판단

- 만족된 조건부가 참이면 결론은 참

08-09-04 AI Chap07. 16

(1)전방향추론 (forward chaining)

A D

C

가정 : D 와 C 가 존재하면

F

결론 : F 가 존재한다 DB 에 추가

BZ

- 주어진 상황에 만족되는 규칙 찾아 결론에 해당되는 사실을 얻는다 .

- 규칙 개수 많으면 시간소요 많이 됨 (Z도출하기 위해서 Z 와 관계 없는 많은 규칙 고려해야 함 )

08-09-04 AI Chap07. 17

사실

ABCD

F

Z

규칙

A -> D

C & D -> F

B & F -> Z

전방향추론 (forward chaining)

08-09-04 AI Chap07. 18

(2) 후방향추론 (backward chaining)

D

CF

BZ

A

08-09-04 AI Chap07. 19

사실

ABC

목표 : Z B and F Z

C and D F

D A

목표 : B 목표 : F

목표 : C 목표 : D

목표 : A

D

F

Z

08-09-04 AI Chap07. 20

(3) 추론방향 결정

- 출발상태와 목표상태의 수

- 분기율이 낮은 방향으로 진행하는 것이 유리

- 문제 풀이를 시작하게 한 사건

- 새로운 사실 발견 : 전방향추론

- 어떤 사실에 대한 질문 : 후방향추론

08-09-04 AI Chap07. 21

(4) 추론회로

- ________________ 를 나타내는 것

- 행동부의 사실들이 규칙의 조건부에 포함되는

여부를 회로로 표현

- AND 게이트 : ________________

- : 사실

- : 유도된 사실

규칙들의 연결상태

여러 조건 동시 만족

08-09-04 AI Chap07. 22

A

C and DF

C

D FB and FZ

BZ

C

08-09-04 AI Chap07. 23

7.5 생성시스템 이용 시 고려할 점

인터프리터주기 : 실행

빠른 검색 위한 색인 (index), 분할 (partition),필터 (filter) 방법 이용

정합 충돌해결____ ______ ____

08-09-04 AI Chap07. 24

(1)충돌해결- 만족되는 최초의 규칙

- 가장 높은 우선순위 가진 규칙

- 가장 특수한 규칙 (and 요소가 가장 많은 )

- STM 에 삽입된 가장 최근 정보

- 이전에 수행되지 않았던 가장 새로운 규칙

- 임의 규칙

- 순서에 상관없이 만족되는 규칙의 병행

08-09-04 AI Chap07. 25

(2) 추론방향의 결정

- 출발상태와 목표상태의 수

- 분기율이 낮은 방향으로 진행하는 것이 유리

- 문제 풀이를 시작하게 한 사건

- 새로운 사실 발견 : 전방향추론

- 어떤 사실에 대한 질문 : 후방향추론

08-09-04 AI Chap07. 26

(3) 추론과정의 설명

- 결론에 대한 왜 (why) 와 어떻게 (how) 설명가능

C and DF

FB and FZ

- 왜 (why) : _____________ 으로 한 단계 진행

- 어떻게 (how) : ______________ 으로 한 단계 진행

전방향 (forward)

후방향 (forward)

08-09-04 AI Chap07. 27

7.6 확신율 (certainty factor)

- 0( 틀림 ) 1 ( 확신 )

- -1 ---- 0 ---- 1 ( 틀림 ) ( 알수없음 )( 확신 )

08-09-04 AI Chap07. 28

계산 프로그램의 문제와 해결책1) 각 규칙의 각 조건의 확신율은 규칙 전체의

확신율과 어떻게 관계 ?

0.5

여러 조건부의 확신율 중에서 제일 작은 값 (Min) 을확신율로 한다 .

0.5

0.8

1.0

1.0

08-09-04 AI Chap07. 29

2) 규칙 그 자체에서 입력 확신율이 어떻게 행동부의 확신율에 영향 주는가 ?

0.5 0.40.8

입력 확신율에 감쇠율을 곱하여 행동부의 확신율로 한다 .

08-09-04 AI Chap07. 30

3) 여러 규칙의 결론이 같은 사실을 추론할 때 , 이 사실의 확신율은 어떻게 결정 ?

0.90.9

0.25

산출된 사실의 확신율 중에서 가장 큰 값 (Max) 을유도된 확신율로 한다 .

08-09-04 AI Chap07. 31

7.2 생성시스템의 예

1) 식품분류 시스템

생성규칙

“If this condition hold, then this action

is appropriate”

위의 조건위의 조건과 이 조건의 만족 시 수행되는 결론결론

( 행동 ) 의 쌍이다 .

“If this condition hold, then this action

is appropriate”

위의 조건위의 조건과 이 조건의 만족 시 수행되는 결론결론

( 행동 ) 의 쌍이다 .

08-09-04 AI Chap07. 32

규칙P1. IFIF ON-CL green THENTHEN Put-On-CL produce

P2. IFIF ON-CL packed in small container

THENTHEN Put-On-CL delicacy

P3. IFIF ON-CL refrigerated OR On-CL produce

THENTHEN Put-On-CL perishable

P4. IFIF ON-CL weighs 15lbs AND On-CL

inexpensive

AND NOT On-CL perishable

THENTHEN Put-On-CL staple

P5. IFIF ON-CL perishable AND On-CL weighs 15lbs

THENTHEN Put-On-CL turkey

P6. IFIF ON-CL weighs 15lbs AND On-CL produce

THENTHEN Put-On-CL watermelon

P1. IFIF ON-CL green THENTHEN Put-On-CL produce

P2. IFIF ON-CL packed in small container

THENTHEN Put-On-CL delicacy

P3. IFIF ON-CL refrigerated OR On-CL produce

THENTHEN Put-On-CL perishable

P4. IFIF ON-CL weighs 15lbs AND On-CL

inexpensive

AND NOT On-CL perishable

THENTHEN Put-On-CL staple

P5. IFIF ON-CL perishable AND On-CL weighs 15lbs

THENTHEN Put-On-CL turkey

P6. IFIF ON-CL weighs 15lbs AND On-CL produce

THENTHEN Put-On-CL watermelon

08-09-04 AI Chap07. 33

인터프리터

- 생성시스템의 반복 실행

- 각 반복주기마다 인터프리터가 규칙 조사

- 작업 메모리에 의해 만족 , 수행될 수 있는 것

파악

08-09-04 AI Chap07. 34

인터프리터 실행① 조건부가 TRUE 인 모든 규칙을 찾아서 수행가능

(applicable) 하도록 한다 .

② 만일 하나 이상의 규칙이 수행 가능하면 , 이미 CL 에

포함되어 있는 심볼을 추가시키려는 행동부를 갖는

규칙을 수행시키지 않도록 한다 .

③ 수행 가능한 규칙 중 가장 작은 번호의 규칙을 수행시킨

다 . 수행 가능한 규칙이 없다면 시스템의 운영을

중지한다 .

④ 모든 규칙의 수행가능성을 원래 상태대로 지우고 1 의

상태로 되돌아간다 .

08-09-04 AI Chap07. 35

추론의 실행 예

CL=(green, weights 15lbs)P1

CL=(_______, green, weights 15lbs)

CL=(________, produce, green, weights 15lbs)

CL=(_____, perishable, produce, green, weights 15lbs)

produce

P3

perishableP5

turkey

CL=(_________, turkey, perishable, produce, green, weights 15lbs)

watermelon

P6

08-09-04 AI Chap07. 36

2) 동물 농장문제

- 특징들로부터 동물의 이름을 알아내는 것 : IDENTIFIER

생성규칙- 포유동물 (mammal) 인가 조류 (bird) 인가를

구분하는 4 개 규칙

- 육식동물 (carnivore) 인가를 구분하는 2 개 규칙

08-09-04 AI Chap07. 37

생성규칙 : 포유 /조류

P1. IF 털이 있다 THEN 포유동물

P2. IF 젖을 준다 THEN 포유동물

P3. IF 날개 있다 THEN 조류동물

P4. IF 날 수 있다 THEN 알을 낳는다

08-09-04 AI Chap07. 38

생성규칙 : 육식동물 확인

P5. IF 포유류 AND 고기 먹는다

THEN 육식동물

P6. IF 포유류 AND 송곳니 가졌다 AND

발톱 AND 시선이 앞을 향한다

THEN 육식동물

08-09-04 AI Chap07. 39

생성규칙 : 유제류인가를 확인

P7. IF 포유류 AND 발굽이 있다

THEN 유제류

P8. IF 포유류 AND 되새김을 한다

THEN 유제류

08-09-04 AI Chap07. 40

생성규칙 : 육식류의 두 가지 동물

P9. IF 육식동물 AND 황갈색이다 AND 어두운 점이 있다

THEN 치타 (cheetah)

P10. IF 육식동물 AND 황갈색이다 AND

검은색 줄무늬가 있다

THEN 호랑이

08-09-04 AI Chap07. 41

생성규칙 : 유제류의 두 가지 동물

P11. IF 유제류 AND 다리가 길다 AND 목이 길다 AND 황갈색이다 AND 어두운 점이 있다

THEN 기린

P12. IF 유제류 AND 흰색이다 AND 검은색

줄무늬가 있다

THEN 얼룩말

08-09-04 AI Chap07. 42

생성규칙 : 조류P13. IF 조류 AND 날지 못한다 AND 다리가 길다

AND 목이 길다 AND 검은색과 흰색이다

THEN 타조

P12. IF 조류 AND 날지 못한다 AND 수영할 수

있다 AND 검은색과 흰색이다

THEN 펭귄

P13. IF 조류 AND 잘 날 수 있다

THEN 신천옹 (albatross)

08-09-04 AI Chap07. 43

추론실행 예

① 관측된 동물은 황갈색과 검은 점을 지닌다 .

② 새끼를 돌보는 도중 동물은 되새김을 하였다 .

③ 동물이 포유류이고 되새김을 한다 .

④ 동물은 긴 다리와 긴 목을 갖고 있다 .

08-09-04 AI Chap07. 44

우유를 주다

되새김

긴 다리

긴 목

포유동물P2

짝수 발가락

유제품

P8

P11

기린

08-09-04 AI Chap07. 45

9 장

1)9.1 - 9.4

2)9.5 - 9.7

3)9.8