6.2.5　基于解釋的學(xué)習(xí)

解釋學(xué)習(xí)本質(zhì)上是一種演繹學(xué)習(xí)，它通過對現(xiàn)有例子求解過程的解釋，得出一般性控制知識，用于以后類似問題的求解。

1.學(xué)習(xí)算法描述

一般的解釋學(xué)習(xí)由四個前件和一個后件構(gòu)成。這四個前件分別是:

(1)領(lǐng)域理論:用一些規(guī)則和事實來描述某一領(lǐng)域的知識，在算法中，這些規(guī)則和事實必須用符號抽象出來。

(2)目標(biāo)概念:對要學(xué)習(xí)概念的描述。

(3)操作性標(biāo)準(zhǔn):用于衡量學(xué)習(xí)系統(tǒng)對目標(biāo)概念的描述是否準(zhǔn)確，對學(xué)習(xí)過程起控制作用。

(4)訓(xùn)練例子:能用領(lǐng)域理論明確解釋，并充分說明目標(biāo)概念的實例，它是解釋學(xué)習(xí)的對象。

解釋學(xué)習(xí)的后件是:一個滿足操作標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)于目標(biāo)概念的充分概念描述。

下面將通過一個解釋學(xué)習(xí)的例子來說明解釋學(xué)習(xí)算法。

假如，要得出關(guān)于“一個物體x可以安全地放置在另一個物體y的上面”的一般性控制知識，可以通過以下操作實現(xiàn)。

首先，用符號表示出解釋學(xué)習(xí)的前件:

目標(biāo)概念:Safe-to-stack(x，y)

訓(xùn)練例子(是一些描述物體obj₁與obj₂的事實):

On(obj₁，obj₂)物體obj₁可以放在物體obj₂上面

Is-a(obj₁，book)物體obj₁是一本書

Is-a(obj₂，table)物體obj₂是一張桌子

Volume(obj₁，1)物體obj₁的數(shù)量為1

Density(obj₁，0.1)物體obj₁的密度為0.1

領(lǐng)域理論:

┐Fragile(y)→Safe-to-stack(x，y)

若y不是易碎物品，則x可以放在y上

Lighter(x，y)→Safe-to-stack(x，y)

若x比y輕，則x可以放在y上

Volume(p，v)^Density(p，d)^Product(v，d，w)→Weight(p，w)給定物體p的重量參數(shù)

Is-a(p，table)→Weight(p，5)桌子的重量參數(shù)為5

Weight(p₁，w₁)^Weight(p₂，w₂)^Smaller(w₁，w₂)→Lighter(p₁，p₂)判別物體p₁和p₂輕重的準(zhǔn)則

接著從目標(biāo)概念出發(fā)，運用領(lǐng)域理論進行逆向推理，便可得到一個實例求解的解釋樹，如圖6-2所示。

在得出訓(xùn)練例子的解釋樹之后，將解釋樹的所有葉子結(jié)點的合取作為前件，根結(jié)點作為后件，便得到關(guān)于判斷一個物體是否能放置到桌子上的一般性控制知識:

Volume(obj₁，1)^Density(obj₁，0.1)^Product(1，0.1，0.1)^Is-a(obj₂，table)

^Smaller(0.1，5)→Safe-to-stack(obj₁，obj₂)

圖6-2　Safe-to-stack(obj₁，obj₂)的解釋樹

2.解釋學(xué)習(xí)模型

在邏輯上，解釋學(xué)習(xí)的求解是由四個前件經(jīng)過推理得到一個后件，由此可以得出解釋學(xué)習(xí)的模型。圖6-3比較簡潔地表達了解釋學(xué)習(xí)的基本原理。事實上，解釋學(xué)習(xí)的四個前件在學(xué)習(xí)中并非處于同一層次，它們控制著學(xué)習(xí)過程的不同環(huán)節(jié)。圖中箭頭的指向表示學(xué)習(xí)的流程:先由學(xué)習(xí)系統(tǒng)接受一個不可操作的描述概念D₁(不能有效地用于識別相應(yīng)概念的例子)，然后根據(jù)知識庫中的領(lǐng)域理論對D₁進行不同描述的轉(zhuǎn)換，并由執(zhí)行系統(tǒng)(包含操作性標(biāo)準(zhǔn))對每個轉(zhuǎn)換結(jié)果進行測試，直到轉(zhuǎn)換結(jié)果被執(zhí)行系統(tǒng)所接受，才輸出可操作的概念描述D₂。

雖然解釋學(xué)習(xí)屬于保真推理，但受領(lǐng)域知識完善程度的影響，并非總能產(chǎn)生正確的解釋描述。比如，解釋學(xué)習(xí)的特點非常適合個性化信息檢索，但在引入解釋學(xué)習(xí)之前，首先必須完善個性化信息檢索的領(lǐng)域知識，用邏輯符號抽象出個性化信息模型。