지식 표현과 추론

1-1 지식의 정의 및 표현 방법

• 인간의 지능은 데이터, 정보 지식, 지혜로 분류
• 데이터(Data): 외부에서 접근할 수 있는 형태로 만들어진 자료
• 정보(Information): 필요한 시기에 제공되는 데이터
• 지식(Knowledge): 정보 + 경험
• 지혜(Wiseness): 지식이 유용하게 사용되는 것

1-2 규칙

규칙의 정의

• 조건적인 지식을 표현한 If-Then 형태의 문장
• 조건부(Conditional) / 결론부(Consequent)

규칙 표현의 종류

• 인과 관계에 대한 지식의 표현
• 추천 관계에 대한 지식의 표현
• 전략 관계에 대한 지식의 표현
• 휴리스틱(Heuristic) 관계에 대한 지식의 표현
• 규칙은 프로그램 언어와 밀접한 관계가 있어, 대부분 쉽게 표현 가능
• 규칙의 개수가 증가하면 성능이 느려지는 문제 발생

1-3 프레임

프레임의 정의

• 인공지능 개념을 수립한 마빈 민스키 교수가 제안한 지식 표현 방법
• 어떤 대상, 객체에 대한 여러 개의 상황 정보를 하나의 구조화 된 틀로 표현할 수 있는 자료 구조
• 분류를 나타내는 클래스 프레임과 분류에 속한 특정 객체를 나타내는 인스턴스 프레임으로 분리
• 패싯 / 데몬

프레임의 예

1-4 논리

논리의 정의

• 논리: 말로 표현된 문장들의 타당성을 추론하기 위해 기호를 사용해 문장을 표현하고, 기호를 조작해 문장의 참 또는 거짓을 판정한느 분야

명제 논리

• 명제: 참, 거짓을 분명하게 판정할 수 있는 문장

술어 논리

• 각 명제의 내용을 다루기 위해 함수와 변수를 도입하고, 이들의 값에 따라 참 또는 거짓을 결정하게 하는 것

1-5 의미망

의미망의 정의

• 의미망: 인간의 지식을 이항 관계(Binary Relationship)의 집합으로 표현
• 노드와 방향을 갖는 간선으로 구성되는 그래프를 사용해 시각적 표현

의미망의 예

1-6 스크립트

스크립트의 정의

• 스크립트: 어떤 상황에서 일어나는 일련의 사건을 시간적 순서를 고래해 기술하는 것

스크립트의 예

1-7 온톨로지

온톨로지의 정의

• 구축된 지식 베이스(Knowledge Base)의 공유와 재사용을 목적으로 도입된 것으로, 특정 영역의 지식을 공유하고 재사용할 수 있도록 해당 영역의 개념(Concept)과 관계(Relationship)를 나타내는 어휘를 정의하고, 이를 이용해 지식을 표현한 것

온톨로지 구현의 예

• WordNet
• UMLS
• UNSPSC
• SNOMED - CT
• LOINC
• GO
• FOAF
• SIOC

1-8 함수에 의한 지식 표현

• 인간의 지식을 기호나 규칙으로 표현하는 대신, 수치값과 함수를 이용해 표현하는 방법
• 퍼셉트론: 인간 뇌를 구성하는 뉴런을 바탕으로 만들어진 것
• 통계적 학습 모델: 의사결정 트리, 서포트 벡터 머신, 랜덤 포레스트
• 회귀 모델(Regression Model): 시계열 분석, 회귀 모델 등 데이터 전체를 표현하는 함수식을 찾는 것
• 함수에 따른 지식 표현은 1990년대 이후 인공지능 연구의 대표 기법으로 부상

1-9 불확실한 지식 표현

• 확신도(Certainty Factor)를 이용한 규칙의 불확실성 표현
• 확률(Probability)을 이용한 규칙의 불확실성 표현
• 퍼지 이론을 이용한 불확실성 표현
• 확률 그래프 모델을 이용한 불확실성 표현

1-10 규칙 기반 시스템

규칙 기반 시스템의 정의

• 규칙 기반 시스템(Rule-based System): 지식을 규칙의 형태로 표현하고, 주어진 문제 상황에 적용할 수 있는 규칙을 사용해 문제에 대한 새를 찾는 지식 기반 시스템
• 전문가 시스템을 구현하는 전형적 형태
• 전향 추론 / 후향 추론

지식 기반 시스템의 개념

• 지식 기반 시스템(Knowledge-based System): 규칙이 많고 자주 변동될 때 이에 대응하기 위해 데이터 세트와 데이터 처리 및 출력 부분을 분리한 것

규칙 기반 시스템의 작동 원리-전향 추론의 과정

규칙 기반 시스템의 작동 원리-후향 추론의 과정

규칙 기반 시스템의 구조

 

 

 

 

 

※ 해당 내용은 <인공지능 바이블>의 내용을 토대로 학습하며 정리한 내용입니다.