позволяет перейти от более частных предположений к более общим, а
Источники знаний, как правило, состоят из двух компонент: предусловия и действия. Предусловием называется такое состояние информационной доски, которое представляет 'интерес' для конкретного источника знаний (потенциально способно его активизировать). Например, в распознавании образов предусловием может быть наличие прямой линии (которая может означать дорогу). Выполнение предусловий заставляет источник знаний сфокусировать внимание на конкретном участке информационной доски, а затем привести в действие соответствующие правила или процедурные знания.
В этих условиях очередность активизации не имеет значения: если источник знаний обнаруживает данные, полезные для решения задачи, он сигнализирует об этом контроллеру доски, фигурально выражаясь, он как бы поднимает руку, показывая, что желает сделать что-то полезное. Из нескольких источников, делающих такой жест, контроллер вызывает того, кто ему представляется наиболее перспективным.
Анализ источников знаний
Вернемся теперь к поставленной задаче и рассмотрим источники знаний, полезные для ее решения. При построении большинства приложений, основанных на знаниях, лучше всего сесть рядом с экспертом в предметной области и фиксировать те эвристики, которые он использует. В нашем случае придется попытаться расшифровать некоторое количество криптограмм и отметить особенности процесса поиска решений.
Действуя таким образом мы выявили тринадцать источников знаний, относящихся к нашей проблеме:
• Префиксы Наиболее часто используемые начала слов (например, re, anti, un).
• Суффиксы Наиболее часто используемые окончания слов (ly, ing, es, ed).
• Согласные Буквы, не являющиеся гласными.
• Непосредственно известные подстановки Подстановки, известные нам априори, до решения задачи.
• Двойные буквы Наиболее часто сдваиваемые буквы (tt, ll, ss).
• Частота букв Вероятность появления букв в тексте.
• Правильные строки Допустимые и недопустимые сочетания букв (например, qu и zg).
• Сравнение с шаблоном Слова, соответствующие шаблону.
• Структура фраз Грамматика, включая знания об именных и глагольных оборотах.
• Короткие слова Одно-, двух-, трех- и четырехбуквенные слова.
• Решение Найдено ли решение или мы зашли в тупик.
• Гласные Буквы, не являющиеся согласными.
• Структура слова Расположение гласных и типичная структура существительных, глаголов, прилагательных, наречий, предлогов, союзов и т.д.
Исходя из объектно-ориентированного подхода, все эти источники знаний являются потенциальными кандидатами на роль классов, на основе которых создаются объекты, обладающие состоянием (знания), поведением (источник знаний о суффиксах может среагировать на слово с характерным окончанием) и индивидуальностью (знания о коротких словах не зависят от умения сравнивать с шаблоном).
Перечисленные источники знаний можно организовать в иерархию. В частности, существуют группы источников знаний о предложениях, о словах, о группах букв и об отдельных буквах. Такая иерархия соответствует объектам на информационной доске: предложениям, словам, частям слов и буквам.
11.2. Проектирование
Архитектура информационной доски
Теперь у нас есть все, чтобы приступить к решению поставленной задачи с использованием метафоры информационной доски. Это классический пример повторного использования 'в большом': мы повторно применяем испытанный архитектурный шаблон как основу проекта. Метод информационной доски предполагает следующие объекты верхнего уровня: информационная доска, несколько источников знаний и контроллер. Остается только определить классы и объекты предметной области, которые специализируют эти общие абстракции.
Объекты информационной доски. Объекты на доске образуют иерархию, отражающую иерархичность различных уровней абстракции источников знаний. Таким образом, у нас есть три следующих класса:
• Sentence - Полная криптограмма.
• Word - Отдельное слово в криптограмме.
• CipherLetter - Отдельная буква в слове.
Источники знаний должны пользоваться общей информацией о сделанных в процессе решения предположениях, поэтому в число объектов информационной доски включается следующий класс:
• Assumption - Предположение, сделанное источником знаний.
Наконец, источники знания делают предположения о связи между буквами реального и шифровального алфавитов, так что мы вводим следующий класс:
• Alphabet - Алфавит исходного текста, алфавит криптограммы и соответствие между ними.
Есть ли между этими пятью классами что-либо общее? Ответ однозначно утвердительный: все они соответствуют объектам информационной доски и этим существенно отличаются от других объектов, например, источников знаний и контроллера. Поэтому вводится следующий суперкласс для всех ранее перечисленных объектов:
class BlackboardObject ...
С точки зрения внешнего поведения определим для этого класса две операции:
• register - Добавить объект на доску.
• resign -Удалить объект с доски.
Почему мы определили эти две операции над объектами класса BlackboardObject, а не над самой доской? Это похоже на ситуацию, когда объект должен сам нарисовать себя в некотором окне. 'Лакмусовый' тест в таких случаях, это вопрос: 'Имеет ли сам объект достаточно знаний и умений, чтобы выполнять такие операции?'. Объекты информационной доски как раз лучше всех понимают, как им правильно появляться на доске или удаляться с нее (конечно, они нуждаются при этом в помощи самой доски). Мы уже установили ранее, что объекты, взаимодействующие с доской, по своей сути должны самостоятельно включаться в процесс решения задачи.
Зависимости и подтверждения. Предложения, слова и буквы также связаны определенной общностью: для всех них есть соответствующие источники знаний. Конкретный источник знаний, со своей стороны, может проявлять интерес к одному или нескольким таким объектам (зависеть от них) и поэтому фраза, слово и символ шифра должны поддерживать связь с источником знаний, чтобы при появлении предположения относительно объекта уведомлялись соответствующие источники знаний. Это напоминает механизм зависимостей языка Smalltalk, упомянутый в главе 4. Для реализации этого механизма введем следующий класс-примесь:
class Dependent { public:
