ОБУЧЕНИЕ НА ОСНОВЕ ОБЪЯСНЕНИЯ

Как было описано во введении в данной главе, обучение на основе объяснения представляет собой метод извлечения общих правил из отдельных результатов наблюдений. В качестве примера рассмотрим задачу дифференцирования и упрощения алгебраических выражений (упр. 9.15). После выполнения дифференцирования по X такого выражения, какх2, будет получено выражение 2Х. (Обратите внимание на то, что мы используем прописную букву для обозначения арифметического неизвестного X, чтобы отличить его от логической переменной х.) В системе формирования логических рассуждений такая цель может быть выражена как Ask (Derivative(X2 ,X)=d, KB) с предполагаемым решением d=2X.
Любой, кто знает дифференциальное исчисление, может найти данное решение, лишь "ознакомившись с условиями задачи", благодаря приобретенным ранее навыкам решения подобных задач. А перед студентом, столкнувшимся с подобными задачами впервые, или перед программой, не накопившей опыта в решении этих задач, возникают гораздо более существенные затруднения. Применение стандартных правил дифференцирования в конечном итоге приводит к получению выражения
lx(2x(x(2_1)) ), а это выражение в дальнейшем упрощается до 2Х. В логической программной реализации, подготовленной авторами данной книги, для решения такой задачи потребовалось 136 шагов доказательства, причем 99 из этих шагов относились к тупиковым ветвям доказательства. Тот, кто накопил такой отрицательный опыт, вполне естественно, стремится к тому, чтобы та же программа решала аналогичную задачу намного более быстро, встретившись с ней в следующий раз.
В компьютерных науках для ускорения работы программ уже в течение долгого времени используется метод запоминания (memoization), который предусматривает сохранение в памяти результатов вычислений. Фундаментальная идея, лежащая в основе запоминающих функций, состоит в том, что должна накапливаться база данных, состоящая из входных/выходных пар; после вызова функции в первую очередь выполняется проверка базы данных для определения того, можно ли обойтись без решения рассматриваемой задачи с самого начала. Обучение на основе объяснения представляет собой значительный шаг вперед, поскольку в нем предусматривается создание общих правил, охватывающих целый класс вариантов. В случае дифференцирования метод запоминания позволяет записать в память информацию о том, что производная от X2 по X равна 2Х, но потребует от агента, чтобы он вычислял производную z2 по z с самого начала. Однако было бы желательно иметь возможность извлечь общее правило2, что для любого арифметического неизвестного и производная от и2 по и равна 2 и. В терминах логики такая мысль может быть выражена с помощью следующего правила:
ArithmeticUnknown(u) => Derivative {и2, и) - 2и
Если база знаний содержит такое правило, то для любого нового случая, который является экземпляром этого правила, может быть немедленно найдено решение.
Безусловно, это лишь тривиальный пример очень общего феномена. После того как достигнуто понимание какой-то идеи, она может быть обобщена и повторно использована в других обстоятельствах. Освоенная идея становится "очевидным" этапом мышления, после чего может использоваться в качестве строительного блока при решении еще более сложных задач. Альфреду Норту Уайтхеду [1583], в соавторстве с которым Бертран Рассел написал свою знаменитую книгу Principia Mathematica, принадлежат такие слова: "Цивилизация развивается, увеличивая количество важных операций, которые ее представители могут выполнять, не задумываясь". По-видимому, сам Уайтхед применял обучение на основе объяснения, чтобы истолковать полученные им результаты, по аналогии с тем, как Зог объяснял соплеменникам свое открытие. Если вы поняли основную идею примера с дифференцированием, то ваш мозг уже занимается извлечением их него основных принципов обучения на основе объяснения. Обратите внимание на то, что вам не требовалось заранее изобретать принципы обучения на основе объяснения, прежде чем вы ознакомились с этим примером. Как и пещерным людям, наблюдающим за манипуляциями Зога, вам (и авторам данной книги) нужен был пример для того, чтобы прийти к пониманию основных принципов. Именно поэтому часто гораздо проще сначала показать, почему так хороша какая-то идея, чем сразу же ее изложить.







Материалы

Яндекс.Метрика