LEX是Thomas Mitchell (1981)设计的系统。它由经验学习简单的符号符积分问题。它的初始知识库有大约50种积分和化简操作。其中部分操作是:
OP02 变 ∫xrdx 为 xr+1/(r+1)
OP03 变 ∫rf(x) 为r∫f(x)dx
OP06 变 ∫sinxdx 为-cosx
OP08 变 1・f(x) 为f(x)
OP10 变 ∫cosxdx 为sinx
OP12 变 ∫udv 为uv -∫vdu
OP15 变 ∫0・f(x)dx 为0
LEX 的目标是发现何时使用这些操作的启发式信息,即发现下列形式的产生式规则。
<情况i>
使用操作Opi
其中左边是与当前积分匹配的模式。例如OP12的启发式规则可能是:
∫f(x)・transc(x)・d(x)
以u=f(x) 和dv=transc(x)dx 用OP12
其中transc(x)表示超越函数
如果没有这些启发式信息,执行环节将在合法操作的空间盲目搜索。例如积分
∫3x・cosx・dx
可以由OP12得到
3x・sinx -∫3・sinx・dx
再由OP03得到
3・sinx - 3∫sinx・dx
再由OP06得到
3x・sinx - 3(-cosx)
它也以由OP03得到
3∫x・cosx・dx
再由OP12得到
3[x2/2・cosx - ∫-x2/2・sinx・dx]
这就误入了歧途。
学习启发式规则左边的任务可以看成是学习多个概念问题。LEX试图发现每个OPi 的适用情况,它追踪执行环节的行动,发现适用和不适用的操作,以此作为正例和反例,指导对规则空间的搜索。LEX用清除候选元素方法搜索规则空间,但对规则左边不一定找到唯一的模式。因此启发式规则的形式为:
<以S和G集表示的变型空间> => 应用OPi
例如对OP12的启发式信息可能表示为下列的变型空间:
G=∫f(x)・g(x)・dx
OP12
令 u=f(x) 和dv=g(x)dx
S=∫3x・cos x・dx=>OP12
令 u=3x和dv = cos x・dx
显然G过于一般,可能包含反例。S过于特殊,可能不覆盖某些正例。
1. LEX的结构
LEX包括四个互作用的程序,它的结构如图6.18所示。它符合学习多步任务的模型。
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图6.18 LEX的结构
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"问题求解器"是执行环节,它使用当时的操作集和启发式信息解决符号积分问题,在成功地解决了一个积分后,"评论器"检查执行情况的追踪,对各步决策进行奖惩分配,从而提取出使用操作的正例(适当的)和反例(不适当的)。"归纳器"用这些示教例子来寻找启发式信息。最后,"问题产生器"检查知识库内容,由此产生新的积分问题,提交问题求解器解决。其中评论器和归纳器组成学习环节。