Introduction aux systèmes à base de règles

Introduction aux systèmes à base de règles

Les bases du langage CLIPS

Cours pratiques de systèmes à base de connaissances.

Semestre d’été 1999

Introduction• Programmation déclarative VS programmation procédurale

• Pseudo-parallélisme

• Recherche heuristique et stratégies de recherche

• Inférence et graphe des connaissances

• Programme interprété VS compilé

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Semestre d’été 1999

Architecture d’un SABR• Base de Faits

• Base de Règles

• Moteur d’inférence

Données Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données Données

Données-faits

Données Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données DonnéesDonnées Données Données Données

Base de connaissancesrègles

Moteur d’inférences

ApplicationINPUT

OUTPUT

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Semestre d’été 1999

La base de faits• Mémoire à court terme

• Données préliminaires

• Dynamisme

• Déclenchement des règles

• Structuration des informations

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La base de règles• Mémoire à long terme

• Permanence des connaissances

• Connaissances abstraites

• « Expertise » du système

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Le moteur d’inférence• Programme algorithmique

• Chaînage avant VS arrière

• Working Memory (WM)

• Résolution des conflits

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Chaînage arrière• Guidé par les connaissances

• Conclusion Conditions

• "Que dois-je faire pour atteindre le but ? »

• PROLOG

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Chaînage avant• Guidé par les données

• Conditions Conclusions

• "Que puis-je conclure des informations qui sont en ma possession ? »

• ART*Enterprise, CLIPS.

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Chaînage avant - Fonctionnement (1/3)

• Activation des règles dont les conditions sont remplies par les faits en mémoire (Pattern matching par unification ou filtrage)

• Les règles activées sont placées dans la WM (agenda)

=>Action

unification

Activation

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Chaînage avant - Fonctionnement (2/3)

• Résolution des conflits (conflict resolution)

• Critères de sélection : depth, breadth, simplicity, complexity, lex, mea, and random.

• Défaut : depth. Changements avec (setstrategy)

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Chaînage avant - Fonctionnement (3/3)

• Application de la règle sélectionnée (firing)

• Exécution du RHS de la règle.

• L’action peut modifier la base de faits, (assert)

• Reconsidération compléte de la WM selon le mode stratégique choisi.

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De LISP à CLIPS• LISP : Lists processing

• LISP ART (Brightware inc.)

• ART CLIPS

• CLIPS C Language Integrated Production System (CLIPS)

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LISP - Les listes• Traitement des listes : syntaxe avec parenthèses

– La liste des éléments « atomiques » a,b,c,d, s ’écrit :

(a b c d)

– Récursivement une liste peut être un élément (cette fois non atomique !)

(a b c (x y z))

– Le séparateur est l’espace

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LISP - Système préfixé• Habituellement système infixé : 2 + 2

<opérande> opérateur <opérande>• LISP : Système préfixé : + 2 2

opérateur <opérande> <opérande>• Facilité de programmation : le premier atome de la liste a une

signification particulière.

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LISP- Evaluation des expressionsUne expression numérique :

(+ (* 2 3) (- (/ 8 2) (round 2.25)))

correspond à

(2*3) + ((8/2) - (round 2.25))

ce qui par une première évaluation se lit :

(+ 6 (- 4 2))

puis

(+ 6 2)

ce qui retourne l’évaluation finale : 8

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CLIPS• Version CLIPS 6.0

• Utilisez le HELP .

• Ecrivez vos interactions dans un éditeur ! (Ctr-C / Ctrl-V)

• Fonctions "TOP-LEVEL" :– (exit) arrête CLIPS. – (clear) équivaut à arrêter et redémarrer CLIPS – (reset) supprime les informations dynamiques

et remet à jour l'agenda. – (run) lance un programme CLIPS.

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CLIPS - Les types de données• float, (réels)

• integer, (entiers)

• symbol, (symbole)

• string, (chaîne de caractères)

• externaladdress,

• factaddress,

• instancename,

• instanceaddress.

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Les SYMBOL• Elément du langage

• Sémantique liée à sa représentation textuelle

• Commence par n'importe quel caractère imprimable (ASCII) suivi de 0, 1 ou plusieurs caractère(s) imprimable(s); un délimiteur met fin au symbole (espace,  ", CR, LF, &, …)

• Exemples :

assert @+=-% bad_value

hello HELLO B76-HI

• NB : CLIPS est CASE-SENSITIVE

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Les STRING (chaînes de caractères)

• Ensemble de caractères imprimables entre guillemets

• « \ » et «"» doivent être précédés d’un \

• Exemples :

"Hello world !" "@3%&"

"C:\\temp\\test.clp"  

"Exec \\\\FS3\\sys\\test.clp \"Hello world !\" "

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Les nombres • Float (réels) : 2e2 -> 200.0

5E3 -> 5000.0• Integer (entiers) : 10 -> 10• Avec signe : +2 -> 2

-5e4 -> -50000.0

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Les variables

• Locales

• Globales

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Les variables locales

• Liaison à une valeur à l'instant t.

• Pas de déclaration typée

• Pas de variable sans valeur liée (bound)

• Syntaxe : ?<nom>

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Les variables globales

• Globales au module

• Syntaxe : (defglobal ?*<nom>* = <valeur>)

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Les listes• Normal : (fait 1 2)• Sous forme de variable : $?<nom>• Création : (create$ a b c) -> (a b c)• Fonctions de manipulation :

– membre$– delete$– explode$– insert$– replace$– length$– nth$

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Les faits

• Faits ordonnés

• Faits non-ordonnés

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Les faits ordonnés • N champs entre parenthèses (N = 1 to LogicalMax)

• Champ (1) = SYMBOL : il est obligatoire !

• Il ne doit pas être égal au nom d'une fonction.

• (<SYMBOL>| <SYMBOL> { [<AllTypes>] })

• Exemples :

(hello)

(fait hello)

(distance Lausanne Genève 69.9)

(GOAL "My String" LeSymbol)

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Les faits ordonnés - Assertion• Assertion unique et "manuelle" :

CLIPS> (assert (couleur VERT))<Fact-0>

• Assertion "manuelle" d'une liste de faits :CLIPS> (deffacts couleurs (couleur VERT) (couleur ROUGE) (couleur BLEU)

) CLIPS> (reset)

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Les faits ordonnés - retrait • (retract <index_fait> | {<index_fait> <index_fait>} | *)

• Exemples :– CLIPS> (assert (couleur VERT))<Fact-0>CLIPS> (retract 0)CLIPS> (facts)CLIPS>

– CLIPS> (retract 1 3 5)– CLIPS> (retract *)

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Les faits ordonnés - retrait

• (undeffacts <nom_liste_faits>)• Exemple :• CLIPS> (deffacts faits

(fait 1)

(fait 2))

CLIPS> (reset)

CLIPS> (facts)

f-0 (initial-fact) CF 1.00

f-1 (fait 1) CF 1.00

f-2 (fait 2) CF 1.00

For a total of 3 facts.

CLIPS> (undefafacts faits)

CLIPS> (facts)f-0 (initial-

fact) CF 1.00 f-1 (fait 1) CF

1.00 f-2 (fait 2) CF

1.00 For a total of 3

facts.CLIPS> (restet)CLIPS> (facts)f-0 (initial-

fact) CF 1.00 For a total of 1

fact.

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Les faits non-ordonnés• (deftemplate …) ~= record PASCAL ou

structure en C

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Les règles• Schéma :

Rule header

Pattern(s) (LHS : Left-hand side)

THEN arrow

action (LHS : right-hand side)• IF pattern THEN action

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Les règles• Exemple :

(defrule Maregle "ceci est un commentaire"

(declare (salience 99))

(fait LeFaitVoulu)

=>

(assert (trouver CeQueJeCherche))

)

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Les règles

• Analyse de l'exemple :

(defrule <nom> "<commentaire>"

(declare (salience <coefficient d'importance>))

(<pattern>)

=>

(<action>)

)

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Les fonctions• Exemple :

(deffunction MaFonction "fonction qui imprime un message"

(?Message)

(printout t ?message crlf)

)• Appel de la fonction :

CLIPS>(Mafonction "Hello World !")

Hello World !

CLIPS>

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Les fonctions• Analyse de l'exemple :

(deffunction <nom> "<commentaire>"

(<paramètres>)

(<action>)

)• Fonctions à effet de bord VS à retour de valeur.

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Les fonctions• A retour de valeur :

(deffunction add()(return (+ 1 2)) ; si le return est omis, la

; dernière expression est ; renvoyée

)Appel : CLIPS>(add)

3CLIPS> (+ 2 (add))5CLIPS>

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Fonctions procédurales• (Bind ?x <valeur>) : permet de lier une valeur à une variable• (if <expression> then <action> [else <action>])• Itérations : loop-for-count, while, switch• Groupement d’évaluations : progn

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Les opérateurs• Mathématiques :

+, -, /, *, **, div, abs, max,min, exp, log, mod, round, sqrt, cos, sin, tan, …

• Booléens :

AND, OR, NOT• De comparaison :

<,>,<=,>=,<>,=,eq,neq,intergerp, stringp, floatp, ...