2.1. Классификация моделей обучения. Формальная модель обучения.

Обучение- это одно из неотъемлемых свойств любой интеллектуальной системы (ИС), как естественной, так и искусственной, которое состоит в накоплении опыта на основе решения предыдущих задач и обобщении его на новые задачи, которые раннее не встречались. Существует классов моделей обучения, которые базируются на идеях когнитивной психологии.

Модели обучения (с точки зрения психологии) таковы:

1. Модель обучения, использующая механизм образования условных рефлексов (рефлекторная модель И.П.Павлова);
2. Ассоциативная модель обучения. Она основана на ассоциативной теории обучения, согласно которой процесс обучения трактуется как процесс настройки ассоциативных связей в нейроподобных сетях.
3. Лабиринтная модель обучения. Она использует идеи когнитивной психологии. Процесс обучения в ней состоит в эвристическом поиске в лабиринте возможных альтернатив и оценивании движения по лабиринту на основе локальных критериев.

Формальная модель обучения

Рассмотрим формальную модель обучения.

Задано:

а) множество входных сигналов - обучающая выборка ;

б) соответствующее множество выходов .

Имеется искомое отображение (классификация) , известное только учителю, которое осуществляет отображение . Задано также множество отображений из некоторого класса F (), которые строятся системой в процессе обучения. Кроме того, задан критерий обучения , который зависит от степени близости классификации , полученной системой в результате обучения, к истинной классификации учителя .

Таким образом, задачу обучения L можно формально записать как некоторую оптимизационную модель, определяемую пятеркой (1)

где – критерий качества обучения, который зависит от содержания задачи; – множество отображений, задаваемых на , которые строятся системой в ходе обучения.

Вводится понятие алгоритма А, решающего задачу обучения L, а также понятие алгоритмической сложности С(А,n) алгоритма А в зависимости от размерности задачи n. Требуется найти такой , для которого .

Наиболее распространенным способом обучения является обучение по примерам.

Задаются примеры (обучающая последовательность)

.

Необходимо найти такую классификацию , которая бы по возможности приближалась к классификации учителя и минимизировала используемый критерий качества обучения на обучающей и проверочной выборке , где - проверочная выборка.

Математическая модель задачи обучения в этой постановке имеет вид