人工智能知識表示方法課件

1、2022/10/4第二章 知識表示方法2022/10/2第二章 知識表示方法2022/10/4內(nèi)容簡介2.2 一階謂詞邏輯表示法2.3 產(chǎn)生式表示法2.4 框架表示法2.6 面向?qū)ο蟊硎痉?2342.1 概述12.5 語義網(wǎng)絡(luò)表示法52022/10/2內(nèi)容簡介2.2 一階謂詞邏輯表示法2.3 2022/10/42.1.1 知識知識定義 Feigenbaum Bernstein知識與信息不一樣，知識信息經(jīng)過加工整理、解釋、挑選和改造而形成。簡單地說，知識是經(jīng)過加工的信息。知識是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程組成的。 Hayes-Roth知識是事實、信念和啟發(fā)式規(guī)則。從知識庫的觀點看，知識是某領(lǐng)域中

2、所涉及的各有關(guān)方面的一種符號表示。 Bacon知識就是力量2022/10/22.1.1 知識知識定義 Feigenba知識總之，可以認為知識是經(jīng)過加工的信息，它包括事實、信念和啟發(fā)式規(guī)則。2022/10/4知識總之，可以認為知識是經(jīng)過加工的信息，它包括事實、信念和啟2022/10/42.1.1 知識 事實 規(guī)則是關(guān)于對象和物體的知識，常以“是”的形式出現(xiàn)。事實是靜態(tài)、可共享、可公開獲得、公認的知識，位于知識庫的底層有關(guān)問題中與事物的行動、動作相聯(lián)系的因果關(guān)系知識，是動態(tài)的，常以“如果那么”形式出現(xiàn)。特別是啟發(fā)式知識屬于專門經(jīng)驗知識。 控制有關(guān)問題的求解步驟、技巧性知識，告訴怎么做一件事。 元知

3、識有關(guān)知識的知識，是知識庫中的高層知識。例如，怎樣使用規(guī)則，解釋規(guī)則、校驗規(guī)則、解釋程序結(jié)構(gòu)等知識。 它可以決定哪一個知識庫適用。 知識要素2022/10/22.1.1 知識 事實 規(guī)則是關(guān)于對象和物2022/10/42.1.1 知識北京是中國的首都；太湖在蘇州的西邊怎樣制作松鼠桂魚；手機維修法。微分方程刻劃了一個函數(shù)的行為。例如燕子低飛；南京是江蘇省的省會。謎語“山疊疊而不高，路遙遙而不遠，雷轟轟而不雨，雪飄飄而不寒”-（石磨）一個計算機輔助教學系統(tǒng)要知道用戶理解的程度；事實性知識過程性知識行為性知識知識分類實例性知識類比性知識元知識2022/10/22.1.1 知識北京是中國的首都；太湖在

4、蘇2022/10/42.1.2 知識表示選取知識表示的因素表示知識的范圍是否廣泛是否適于推理是否適于計算機處理是否有高效的求解算法能否表示不精確知識知識表示的分類陳述性知識表示：將知識表示與知識的運用分開處理，在表示知識時，并不涉及如何運用知識的問題，是一種靜態(tài)的描述方法。如學生統(tǒng)計表。過程性知識表示：將知識表示與知識的運用相結(jié)合，知識包含于程序中，是一種動態(tài)的描述方法。如轉(zhuǎn)置矩陣的程序隱含了專職矩陣的知識。知識表示的定義可看成是一組事物的約定，以把人類知識表示成機器能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對知識進行表示的過程就是把知識編碼成某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程。能否在同一層次上和不同層次上模塊化知識和元知識能否用統(tǒng)

5、一的形式表示是否適合于加入啟發(fā)信息過程性表示還是說明性表示表示方法是否自然返回2022/10/22.1.2 知識表示選取知識表示的因素表示2022/10/42.2 一階謂詞邏輯表示法一種重要的知識表示方法，它以數(shù)理邏輯為基礎(chǔ)，是到目前為止能夠表達人類思維和推理的一種最精確的形式語言。它的表現(xiàn)方式和人類自然語言非常接近，它能夠被計算機進行精確推理。一階謂詞邏輯表示法2022/10/22.2 一階謂詞邏輯表示法一種重要的知識表相關(guān)概念2022/10/42022/10/4命題邏輯命題邏輯就是研究命題和命題之間關(guān)系的符號邏輯系統(tǒng)。通常用大寫字母P、Q、R、S等來表示命題。如： P：今天下雨 P是命題的

6、名或命題標識符命題常量：命題標識符表示一個確定的命題。命題變元：命題標識符只表示任意命題的位置標志。當命題變元P用一個特定的命題取代時，P才能確定真值，這時稱為對P進行指派。命題的分類原子命題：不能分解成更簡單的陳述語句。復合命題：由聯(lián)結(jié)詞、標點符號和原子命題等復合構(gòu)成的命題。命題邏輯所謂命題就是具有真假意義的陳述句。如“今天下雨”、“1+100=101”，真或假用符號T或F表示。相關(guān)概念2022/10/22022/10/2命題邏輯命題邏輯語法2022/10/42022/10/42022/10/4(1) 命題常元和命題變元是命題公式，也稱為原子公式。(2) 如果P、Q是命題公式，那么P、PQ、

7、PQ、PQ和PQ也是命題公式。(3)只有有限步引用（1）、（2）條款所組成的符號串是命題公式。 5個聯(lián)結(jié)詞的優(yōu)先級順序為：、。命題公式命題符號包括以下幾種(1) 命題常元： True(T)或False(F)表示；(2) 命題符號：P、Q、R等；(3) 連接詞： (否定，not)，P稱為“非P”； (合取，conjunction)，PQ表示“PQ”； (析取，disjunction)，PQ表示“PQ”； (蘊含，implication)，PQ表示“P蘊含Q”，P稱為蘊含的前件，Q稱為蘊含的后件； (等價，equivalent)，PQ表示“P當且僅當Q”。語法2022/10/22022/10/22

8、022/10/2(聯(lián)結(jié)詞的語義2022/10/42022/10/42022/10/42022/10/4真值表聯(lián)結(jié)詞的語義定義如下 P為真，當且僅當P為假。 PQ為真，當且僅當P和Q都為真。 PQ為真，當且僅當P為真，或者Q為真。 PQ為真，當且僅當P為假，或者Q為真。 PQ 為真，當且僅當PQ為真，并且QP為真。 PQPPQPQPQPQ TTFTTTTTFFFTFFFTTFTTFFFTFFTT聯(lián)結(jié)詞的語義2022/10/22022/10/22022/1謂詞一階謂詞邏輯根據(jù)對象和對象上的謂詞(即對象的屬性和對象之間的關(guān)系)，通過使用聯(lián)結(jié)詞和量詞來表示世界。主要思想：世界是由對象組成的，可以由標識

9、符和屬性來區(qū)分它們。在這些對象中，還包含著相互間的關(guān)系。2022/10/4謂詞一階謂詞邏輯根據(jù)對象和對象上的謂詞(即對象的屬性和對象之謂詞語法2022/10/42022/10/42022/10/42022/10/4(1) 常量符號：如張靜。(2) 變量符號：通常用小寫字母表示，如x,y,z(3)函數(shù)符號：通常用小寫英文字母或小寫英文字母串表示，如plus、f、g(4)謂詞符號：通常用大寫英文字母或（首字母）大寫英文字母串表示。(5) 聯(lián)結(jié)詞：、。(6)量詞：全稱量詞，存在量詞。x表示“對個體域中所有x”, x表示“在個體域中存在個體x”。 和后面的x叫做量詞的指導變元。謂詞邏輯的語法元素表示謂

10、詞用于刻畫個體的性質(zhì)、狀態(tài)和個體之間關(guān)系的語言成分就是謂詞。如，李靜是研究生。 Graduate(張靜)謂詞形式：P（x1,x2,xn）其中，P是謂詞，x1,x2,xn是個體。謂詞語法2022/10/22022/10/22022/10/一階或多階謂詞任何函數(shù)符號和謂詞符號都取指定個數(shù)變元。若函數(shù)符號f中包含的個體數(shù)目為n，則稱f為n元函數(shù)符號。如father(x)是一元函數(shù)若謂詞符號P中包含的個體數(shù)目為n，則稱P為n元謂詞符號。如Less(x,y)是二元謂詞。如果謂詞P中的所有個體都是個體常量、變元或函數(shù)，則稱該謂詞為一階謂詞；如果某個個體本身又是一個一階謂詞，則稱P為二階謂詞，依次類推。個體

11、變元的取值范圍稱為個體域。其可以是有限或無限的。2022/10/4一階或多階謂詞任何函數(shù)符號和謂詞符號都取指定個數(shù)變元。2022022/10/42.2.1 知識的謂詞邏輯表示法用謂詞公式既可表示事物的狀態(tài)、屬性和概念等事實性的知識，也可表示事物間具有因果關(guān)系的規(guī)則性知識。用謂詞公式表示知識的一般步驟2.根據(jù)所要表達的事物或概念，為每個謂詞中的變元賦以特定的值。1.定義謂詞及個體，確定每個謂詞及個體的確切含義。3.根據(jù)所要表達的知識的語義，用適當?shù)倪B接符將各個謂詞連接起來形成謂詞公式。2022/10/22.2.1 知識的謂詞邏輯表示法用謂詞公式2.2.2 謂詞邏輯表示知識舉例2022/10/4用

12、謂詞邏輯表示下列知識：張三是學生，李四也是學生。例1第一步第二步第三步定義謂詞如下：ISStudent(x)：x是一個學生張三是個體 李四也是個體根據(jù)語義，用邏輯連接符連接ISStudent(張三) ISStudent(李四)將個體代入謂詞中，得到 ISStudent(張三)， ISStudent(李四)2.2.2 謂詞邏輯表示知識舉例2022/10/2用謂詞邏輯2022/10/42.2.2 謂詞邏輯表示知識舉例用謂詞邏輯表示下列知識：武漢是一個美麗的城市，但她不是一個沿海城市。如果馬亮是男孩，張紅是女孩，則馬亮比張紅長得高。例2第一步第二步第三步定義謂詞如下：BCity(x)：x是一個美麗的

13、城市 HCity(x)：x是一個沿海城市Boy(x): x是男孩 Girl(x): x是女孩 High(x,y): x比y長得高根據(jù)語義，用邏輯連接符連接BCity(wuhan)HCity(wuhan)(Boy(mal)Girl(zhangh)High(mal,zhangh)將個體代入謂詞中，得到 BCity(wuhan), HCity(wuhan), Boy(mal), Girl(zhangh), High(mal,zhangh)2022/10/22.2.2 謂詞邏輯表示知識舉例用謂詞邏輯2.2.2 謂詞邏輯表示知識舉例2022/10/42022/10/4用謂詞邏輯表示下列知識：人人愛勞動。

14、自然數(shù)都是大于零的整數(shù)。所有整數(shù)，不是偶數(shù)就是奇數(shù)。例3第一步第二步第三步定義謂詞如下：MAN(x)：x是人 LOVE(x，y)：x愛y N(x): x是自然數(shù) I(x):x是整數(shù) E(x): x是偶數(shù) O(x): x是奇數(shù) GZ(x): x大于零根據(jù)語義，用邏輯連接符連接(x)(MAN(x) LOVE(x，labour)(x)(N(x) GZ(x) I(x)(x)(I(x) E(x) O(x)將個體代入謂詞中，得到 LOVE(x，labour)2.2.2 謂詞邏輯表示知識舉例2022/10/22022/2022/10/42.2.3一階謂詞邏輯表示法特點優(yōu)點缺點嚴密性易于實現(xiàn)知識易表達通用性自

15、然性效率低,過程冗長靈活性差，不確定知識組合爆炸返回2022/10/22.2.3一階謂詞邏輯表示法特點優(yōu)點缺點嚴2022/10/42.3 產(chǎn)生式表示法 它使用類似文法的規(guī)則。用該方法求解問題時的思路與人類很相似。目前大部分的專家系統(tǒng)都采用產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來構(gòu)建。產(chǎn)生式知識表示方法1943年由美國數(shù)學家E.Post提出。2022/10/22.3 產(chǎn)生式表示法 它使用類似文法的規(guī)則產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成2022/10/42022/10/4產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本要素控制系統(tǒng)或策略是規(guī)則的解釋程序。它規(guī)定了如何選擇一條可應用的規(guī)則對數(shù)據(jù)庫進行操作即決定了問題的推理路線。產(chǎn)生式系統(tǒng)所使用的主要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來表述問題

16、狀態(tài)或有關(guān)事實，即它含有所求問題的信息，期中有些部分可以是不變的，有些部分可能只與當前問題的節(jié)有關(guān)。一般形式： ifthen描述了應用這條規(guī)則所采用的行動或得出的結(jié)論。 綜合數(shù)據(jù)庫 一個控制系統(tǒng)一組產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成2022/10/22022/10/2產(chǎn)生式系2022/10/42.3.1 產(chǎn)生式的基本形式產(chǎn)生式通常用于表示具有因果關(guān)系的知識，其基本形式是PQ 或 IF P THEN Q 其中，P是產(chǎn)生式的前提或條件，用于指出該產(chǎn)生式是否是可用的條件；Q是一組結(jié)論或動作，用于指出該產(chǎn)生式的前提條件P被滿足時，應該得出的結(jié)論或應該執(zhí)行的操作。P和Q都可以是一個或一組數(shù)學表達式或自然語言。2

17、022/10/22.3.1 產(chǎn)生式的基本形式產(chǎn)生式通常用于2022/10/4 對于規(guī)則，表示事物間的因果關(guān)系，以下式描述： “if Condition then action”聰明人智力競賽：主持人在三個競賽者頭上戴一頂帽子，帽子顏色分紅白兩種，但至少有一頂是白帽，題目是說出自己所戴帽子的顏色。戴畢，主持人連問兩次，三人面面相覷，無一人能答。問到第三次時，某甲搶先給出了答案。試問某甲的判斷的依據(jù)是什么？舉例12022/10/2 對于規(guī)則，表示事物間的因果關(guān)系，以舉例2022/10/4(1)帽色(聰明人A，紅)帽色(聰明人B，紅) AB 帽色(自己，白)(2)帽色(聰明人A，紅) 帽色(聰明人B

18、，白) 答不出(聰明人B) 帽色(自己，白)(3)帽色(聰明人A，紅) 帽色(聰明人B，白) 答出(聰明人B) 帽色(自己，紅)(4)帽色(聰明人A，白) 帽色(聰明人B，白) 答不出(聰明人A) 答不出(聰明人B) 帽色(自己，白)(5)帽色(聰明人A，白) 帽色(聰明人B，白) 答不出(聰明人A) 答不出(聰明人B) 第二次答出(聰明人B) 帽色(自己，紅)產(chǎn)生式系統(tǒng)設(shè)計舉例2022/10/2(1)帽色(聰明人A，紅)帽色(聰明2022/10/4使用產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題：設(shè)字符轉(zhuǎn)換規(guī)則有A BC,ACD, BCG, BEF, DE,已知字符A和B，求F。舉例2第一步第二步第三步定義綜合數(shù)據(jù)庫

19、：x，x是字符控制策略: 順序排隊規(guī)則集: (1) A BC,(2)ACD,(3)BCG,(4) BEF,(5) DE第四步初始條件：x，x是字符 結(jié)束條件：Fx第五步2022/10/2使用產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題：設(shè)字符轉(zhuǎn)換規(guī)則有2022/10/4求解過程：數(shù)據(jù)庫可觸發(fā)規(guī)則被觸發(fā)規(guī)則A,B(1)(1)A,B,C(2)(3)(2)A,B,C,D,G(3)(5)(3)A,B,C,D,G,E(5)(5)A,B,C,D,G,E,F(4)(4)2022/10/2求解過程：數(shù)據(jù)庫可觸發(fā)規(guī)則被觸發(fā)規(guī)則A,B事實與規(guī)則的表示2022/10/4 產(chǎn)生式表示方法容易描述事實、規(guī)則以及他們的不確定性度量。 事實可看成是

20、斷言一個語言變量的值或者多個語言變量間的關(guān)系的陳述句。 一般用三元組(對象，屬性，值)或(關(guān)系，對象1，對象2)表示。若考慮不確定性就用四元組表示。 (張宏,身份,教師) (李靜,身份,大學生) (張宏,班主任,李靜) 三元組舉例事實與規(guī)則的表示2022/10/2 產(chǎn)生式表示方法容易2022/10/42.3.2 產(chǎn)生式表示知識方法確定性和不確定性規(guī)則知識的產(chǎn)生式表示確定性規(guī)則知識 可用前面介紹的產(chǎn)生式的基本形式表示即可。不確定性規(guī)則知識 用如下形式表示 PQ （可信度） 或者 IF P THEN Q （可信度） IF P THEN Q （可信度） 或者 IF P THEN Q （可信度） 其中

21、，P是產(chǎn)生式的前提或條件，用于指出該產(chǎn)生式是否是可用的條件；Q是一組結(jié)論或動作，用于指出該產(chǎn)生式的前提條件P被滿足時，應該得出的結(jié)論或應該執(zhí)行的操作。2022/10/22.3.2 產(chǎn)生式表示知識方法確定性和不確2022/10/42.3.2 產(chǎn)生式表示知識方法2022/10/4確定性和不確定性事實性知識的產(chǎn)生式表示 確定性事實性知識 一般使用三元組的形式表示如下（對象，屬性，值）或 （關(guān)系，對象1，對象2）例 （Zhangsan,Age,25） (Father,Gechunzhuang,Geyou)不確定性事實性知識 一般用四元組的形式表示如下（對象，屬性，值，不確定度量值）或（關(guān)系，對象1，對

22、象2，不確定度量值）例 （Zhangsan,Age,25，0.9 ） （Father,Chenqiang,Chenchong,0.2）2022/10/22.3.2 產(chǎn)生式表示知識方法2022/12022/10/42022/10/4不確定性問題的表示：（1）張紅這次英語四級考試的成績可能及格的概率是九成；（2）王偉有七成的把握拿我校羽毛球冠軍。舉例第一步第二步定義謂詞：PASS(X)，x通過英語四級;TEST(X):x參加英語四級考試；Match（y，z）：y參加z比賽；Champion（u）: u贏得校級冠軍；常量：badminton，張紅，王偉產(chǎn)生式表示: （1） TEST(張紅) PASS

23、(英語四級)（0.9）（2） Match（王偉，羽毛球） Champion（王偉）（0.7） 第三步三元組表示: （1） (張紅，英語四級，及格，0.9）（2） (王偉，羽毛球，學校冠軍，0.7）2022/10/22022/10/2不確定性問題的表示：舉例2022/10/42.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成推理機規(guī)則庫數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)把一組產(chǎn)生式放在一起，相互配合，協(xié)同作用，一個產(chǎn)生式的結(jié)論可以供另一個產(chǎn)生式作為前提，以求得問題的解，該系統(tǒng)稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。產(chǎn)生式系統(tǒng)通常由規(guī)則庫、數(shù)據(jù)庫和推理機這3個基本部分組成。2022/10/22.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成推理機規(guī)則庫數(shù)據(jù)2022/10/42

24、.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成產(chǎn)生式系統(tǒng)用于描述某領(lǐng)域內(nèi)知識的產(chǎn)生式集合，是某領(lǐng)域知識（規(guī)則）的存儲器。用來存放輸入事實、外部數(shù)據(jù)庫輸入的事實以及中間結(jié)果和最后結(jié)果。由一組程序組成，用來控制協(xié)調(diào)規(guī)則庫與數(shù)據(jù)庫的運行，包含了推理方式和控制策略。規(guī)則庫數(shù)據(jù)庫推理機2022/10/22.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成產(chǎn)生式系統(tǒng)用于描2022/10/42.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式產(chǎn)生式系統(tǒng)推理機的推理方式有正向推理、反向推理和雙向推理三種。推理過程從已知事實出發(fā)，通過規(guī)則求得結(jié)論。或稱數(shù)據(jù)驅(qū)動方式也稱作自底向上的方式。（1）規(guī)則集中的規(guī)則與數(shù)據(jù)庫中的事實進行匹配，得匹配的規(guī)則集合。（2）使用沖突解決算法，從匹配規(guī)則

25、集合中選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則。（3）執(zhí)行啟用規(guī)則的后件。將該啟用規(guī)則的后件送入數(shù)據(jù)庫。 重復這個過程直至達到目標。正向推理2022/10/22.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式產(chǎn)生式系統(tǒng)推理2022/10/42.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式反向推理推理過程從目標（作為假設(shè)）出發(fā)，反向使用規(guī)則，求得已知事實。這種推理方式也稱目標驅(qū)動方式或稱自頂向下的方式。（1）規(guī)則庫中的規(guī)則后件與目標事實進行匹配，得匹配的規(guī) 則集合。（2）使用沖突解決算法，從匹配規(guī)則集合中選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則。（3）將啟用規(guī)則的前件作為子目標。 重復這個過程直至各子目標均為已知事實成功結(jié)束。2022/10/22.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理

26、方式反向推理推理過2022/10/42.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式雙向推理是一種既自頂向下、又自底向上的推理方式，推理從兩個方向同時進行，直至某個中間界面上兩方向結(jié)果相符便成功結(jié)束。這種雙向推理較正向或反向推理所形成的推理網(wǎng)絡(luò)小，從而有更高的推理效率。 雙向推理2022/10/22.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式雙向推理是一種2022/10/42.3.5產(chǎn)生表示法的特點控制飽和問題組合爆炸問題可信度因子自然性模塊化清晰性產(chǎn)生表示法的特點返回2022/10/22.3.5產(chǎn)生表示法的特點控制飽和問題組合2022/10/42.4 框架表示法它是以框架理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)化的知識表示，它適用于表達多種

27、類型的知識?？蚣芾碚摰幕居^點是：人腦已存儲有大量的典型情景，當面臨新的情景時，就從記憶中選擇一個稱作框架的基本知識結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)容依新的情景而改變，形成對新情景的認識又記憶于人腦中。 框架表示法1975年，Minsky在論文“A Framework for Representing Knowledge”中提出了框架理論。2022/10/22.4 框架表示法它是以框架理論為基礎(chǔ)發(fā)展2.4.1 框架的構(gòu)成2022/10/4 框架是由若干個節(jié)點和關(guān)系(統(tǒng)稱為槽) 構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。 框架是表示某一類情景的結(jié)構(gòu)化的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其頂層是固定的一類事物。框架由框架名和一些槽組成，每個槽有一些值，槽值可以是邏

28、輯的、數(shù)字的、可以是程序、條件、默認值或是一個框架。 槽值含有如何使用框架信息、下一步可能發(fā)生的信息、預計未實現(xiàn)該如何做的信息。 2.4.1 框架的構(gòu)成2022/10/2 框架2022/10/4框架的表示一般結(jié)構(gòu)框架(frame)名 槽名(slot)1 側(cè)面(facet)11 值111值11k1 側(cè)面1n1 值1n11值1n1kn1 槽名2 側(cè)面12 值121值1211 側(cè)面1n2 值1n21值1n21n2 2022/10/2框架的表示一般框架(frame)名框架表示舉例2022/10/4“椅子”的框架。 框架名： 類屬： 腿的數(shù)量：一個整數(shù)（缺?。?） 靠背樣式：直背式,靠墊式 扶手的數(shù)目：

29、0,1或2 例1“張紅的椅子”的框架。 框架名： 類屬： 腿的數(shù)量：4 靠背樣式：靠墊式 扶手的數(shù)目：0 框架表示舉例2022/10/2“椅子”的框架。例1“張紅的椅關(guān)于側(cè)面的說明2022/10/4說明在框架中，每個側(cè)面有4種填寫方式:(1)通過已知的情況或物體屬性提供；(2)通過默認隱含；(3)通過調(diào)用框架的繼承關(guān)系實現(xiàn)屬性值繼承；(4)對附加過程側(cè)面通過執(zhí)行附加過程實現(xiàn)。在框架系統(tǒng)的框架之間，除有繼承關(guān)系外，還可能具有嵌套關(guān)系。關(guān)于側(cè)面的說明2022/10/2說明2022/10/42.4.1 框架的構(gòu)成表示對象間關(guān)系的常用槽名： 聚集聯(lián)系用于表示部分和全體的關(guān)系。用Part-of槽指出所描

30、述的下層框架和上層框架之間的聯(lián)系。不具有繼承性。屬性聯(lián)系用來表示個體、屬性及其取值之間的聯(lián)系。通常用有向弧表示屬性，用弧指向的結(jié)點表示屬性的值。實例聯(lián)系用于類結(jié)點與實例結(jié)點之間的聯(lián)系，直觀意義是“是一個”，“是一只”等。一般用ISA槽指出的聯(lián)系都具有繼承性。泛化聯(lián)系用于表示類就點結(jié) (如熊貓)與抽象層次更高的類結(jié)點(哺乳動物)之間的關(guān)系。表示“是一種”。ISA槽Instance槽AKO槽Part-of槽槽名2022/10/22.4.1 框架的構(gòu)成表示對象間關(guān)系的常用2022/10/4實例聯(lián)系舉例例1小黑狗ISA王偉大學生ISA蘇州歷史文化名城ISA2022/10/2實例聯(lián)系舉例例1小黑狗ISA

31、王偉大學生IS2022/10/4動物AKO哺乳動物鳥類動物熊貓狗豬大象泛化聯(lián)系實例例2熊貓燕子麻雀AKOAKOAKOAKOAKOAKO2022/10/2動物AKO哺乳動物鳥類動物熊貓狗豬大象泛化2022/10/4聚集聯(lián)系實例例3筆芯圓珠筆筆桿Part-ofPart-of車身小轎車車胎Part-ofPart-of2022/10/2聚集聯(lián)系實例例3筆芯圓珠筆筆桿Part-o2022/10/4屬性聯(lián)系實例例4男張偉1.75m性別30教師年齡身高職業(yè)黑汽車寶馬X5顏色小轎車4909*1938*1772類型型號尺寸2022/10/2屬性聯(lián)系實例例4男張偉1.75m性別30教2022/10/42.4.2框

32、架表示知識舉例“教師”的框架。 框架名： 類屬： 工作：范圍：（教學，科研） 缺?。航虒W 性別：（男，女） 學歷：（中專，大學） 類別：（，）例1-1分析框架名：“教師”含有5個槽，槽名分別為：“類屬”、“工作”、“性別”、“學歷”和“類別”。槽名后面是其槽值。槽值“”又是一個框架名?！胺秶薄ⅰ叭笔　笔遣邸肮ぷ鳌钡膬蓚€不同的側(cè)面，其后是側(cè)面值。2022/10/22.4.2框架表示知識舉例“教師”的框架。2022/10/42022/10/4“大學教師”的框架。 框架名： 類屬： 學位：范圍：（學士，碩士，博士） 缺省：碩士 專業(yè)： 職稱：范圍：（助教，講師，副教授，教授） 缺?。褐v師 水平：范

33、圍：（優(yōu)，良，中，差） 缺?。毫祭?-2分析框架名：“大學教師”含有5個槽，槽名分別為：“類屬”、“學位”、“專業(yè)”、“職稱”和“水平”。槽名后面是其槽值。槽值“”又是一個框架名。大學教師是教師的下層框架?！胺秶?、“缺省”是槽“工作”的兩個不同的側(cè)面，其后是側(cè)面值。2022/10/22022/10/2“大學教師”的框架。例12022/10/42022/10/4“教師-1”的框架。 框架名： 類屬： 姓名：張宇 性別：男 年齡：35 職稱：副教授 部門：計算機系 研究方向：計算機軟件與理論 參加工作時間：2000年7月 工齡：當前年份-20000 工資： 例1-32022/10/22022/1

34、0/2“教師-1”的框架。例12022/10/42022/10/42022/10/4“立方體積木塊”的框架。 框架名： 物體：立方體 視狀：六角形 上面：面A斜視圖（L1，L2，L3，L4） 下左面：面B斜視圖（L5，L4，L6，L8） 下右面：面C斜視圖（L3，L7，L9，L6） 邊：L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L8，L9 姿態(tài)：平臥 負載面：A 接地面：B，C例2-1分析框架名：“積木上方斜視圖”含有10個槽，槽名分別為：“物體”、“視角”、“視狀”、“上面”。槽名后面是其槽值。2022/10/22022/10/22022/10/2“立方2022/10/42.4.3框架系統(tǒng)的

35、推理匹配 對一個給定的問題，框架推理主要完成兩種推理活動：填槽根據(jù)已知事實尋找合適的候選框架。填寫候選框架中未知槽值，從而尋找出未被給出或尚未發(fā)現(xiàn)的事實。2022/10/22.4.3框架系統(tǒng)的推理匹配 2022/10/42022/10/4框架名： 類屬： 姓名：彭嘉 性別：男 年齡：53 職業(yè)： 職稱：教授 部門：計算機系 研究方向：計算機應用 參加工作時間:1981年7月 工齡：當前年份-1981 工資：舉例當前要解決的問題：從知識庫中找出滿足下面條件的教師:男性，年齡50以上，職稱為教授按上述條件,可得框架： 框架名： 姓名： 性別：男 年齡： 職業(yè)： 職稱：教授分析找到例2-12022/

36、10/22022/10/2框架名：舉例2022/10/4求解問題-匹配推理步驟（3）使用一種評價準則(或方法) 對于初選框架進行評價，以便決定是否接受它。（1）把待解決的問題用一個框架表示出來。 （4）若可接受，則與問題框架空槽相匹配的事實就是問題解。否則從下面的預選框架選出最合適的預選框架，作為初選框架。轉(zhuǎn)(3);否則未找到，結(jié)束匹配。（2）與知識庫中預先存儲的框架進行匹配，即逐槽比較，從中找出 一個或幾個最合適的預選框架，作為初選框架。2022/10/2求解問題-匹配推理步驟（3）使用一種評求解問題-填槽活動 推理過程中填槽的方式有4種：查詢、默認、繼承和附加過程計算。查詢：是指使用系統(tǒng)前

37、面推理得出的中間結(jié)果或需錄入數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。默認和繼承方式：直接填槽，不需推理。附加過程計算：需通過特定領(lǐng)域的知識進行推理。2022/10/4求解問題-填槽活動 推理過程中填槽的方式有4種：查詢、2022/10/42.4.4 框架表示法的特點繼承性結(jié)構(gòu)化自然性推理靈活多變ABCD框架表示法的主要不足之處：還沒有形成完整的理論體系，框架、槽、側(cè)面等表示單元缺乏清晰的語義；不善于表達過程性知識。返回2022/10/22.4.4 框架表示法的特點繼承性結(jié)構(gòu)化自2022/10/42.5 語義網(wǎng)絡(luò)表示法語義網(wǎng)絡(luò)是J.R.Quillian于1968年在博士論文中提出。Simon于1970年正式提出語義網(wǎng)絡(luò)

38、概念。已在專家系統(tǒng)和自然語言理解等領(lǐng)域得到應用。 語義網(wǎng)絡(luò)表示法2022/10/22.5 語義網(wǎng)絡(luò)表示法語義網(wǎng)絡(luò)是J.R.Q2.5.1語義網(wǎng)絡(luò)概念及結(jié)構(gòu)2022/10/4 語義網(wǎng)絡(luò)是一種通過概念及其語義聯(lián)系來表示知識的有向圖，結(jié)點和弧必須帶有標注。其中有向圖的各結(jié)點用來表示各種事務、概念、情況、屬性、狀態(tài)、事件和動作等，結(jié)點上的標注用來區(qū)分各結(jié)點所表示的不同對象，每個結(jié)點可以帶有多個屬性，以表征其所表示的對象的特性。弧是有方向的，表示了結(jié)點間的主次關(guān)系。2.5.1語義網(wǎng)絡(luò)概念及結(jié)構(gòu)2022/10/2 語2022/10/42.5.1語義網(wǎng)絡(luò)概念及結(jié)構(gòu)語義網(wǎng)絡(luò)一般由一些最基本的語義單元組成。這些最

39、基本的語義單元被稱為語義基元，可用如下三元組來表示為 （節(jié)點1，弧，節(jié)點2）ABRAAAAR5R4R2R1R3語義基元結(jié)構(gòu)語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)2022/10/22.5.1語義網(wǎng)絡(luò)概念及結(jié)構(gòu)語義網(wǎng)絡(luò)一般由2022/10/4類屬關(guān)系類屬關(guān)系是指具體有共同屬性的不同事物間的分類關(guān)系、成員關(guān)系或?qū)嵗P(guān)系，它體現(xiàn)的是“具體與抽象”、“個體與集體”的層次分類。常用的類屬關(guān)系有：AKO(A-Kind-of):表示一個事物是另一個事物的一種類型。AMO(A-Member-of):表示一個事物是另一個事物的成員。ISA(Is-a):表示一個事物是另一個事物的實例。AKO動物貓ISA魚類AMO共產(chǎn)黨員王芳2.5.2語義網(wǎng)

40、絡(luò)基本語義聯(lián)系鯽魚2022/10/2類屬類屬關(guān)系是指具體有共同屬性的不同事物間2022/10/42.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系包含關(guān)系也稱為聚類關(guān)系，是指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系，它和類屬關(guān)系的最主要的區(qū)別就是包含關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。常用的包含關(guān)系的有：Part_of:表示一個事物是另一個事物的一部分，或說是部分與整體的關(guān)系。用它連接的上下層節(jié)點的屬性很可能是很不相同的，即Part_of聯(lián)系不具備屬性的繼承性。包含關(guān)系Part-of汽車輪胎Part-of蘇州科技學院電子學院2022/10/22.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系包含關(guān)系也稱2022/10/42.5.2語義網(wǎng)

41、絡(luò)基本語義聯(lián)系屬性關(guān)系是指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性的關(guān)系有：Have：表示一個結(jié)點具有另一個結(jié)點所描述的屬性。Can：表示一個結(jié)點能做另一個結(jié)點的事情。屬性關(guān)系Have翅膀鳥Can電視節(jié)目電視機Have教師學校Can跑汽車2022/10/22.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系屬性關(guān)系是指2022/10/42.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系時間關(guān)系是指不同事件在其發(fā)生時間方面的先后關(guān)系，結(jié)點間不具備屬性繼承性。常用的時間關(guān)系有：Before：表示一個事件在一個事件之前發(fā)生。After：表示一個事件在一個事件之后發(fā)生。時間關(guān)系Before黎明畢業(yè)王芳畢業(yè)After香港回歸澳門回歸Before西安事

42、變五四運動After王芳畢業(yè)黎明畢業(yè)2022/10/22.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系時間關(guān)系是指2022/10/42.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系位置關(guān)系是指不同事物在位置方面的關(guān)系。節(jié)點間的不具備屬性繼承性。常用的位置關(guān)系有：Located-on:表示一物體在另一物體之上。Located-at: 表示一物體在某一位置。Located-under: 表示一物體在另一物體之下。Located-inside: 表示一物體在另一物體之中。Located-outside: 表示一物體在另一物體之外。位置關(guān)系Located-at桂子山華中師范大學Located-on書桌計算機Located-inside書

43、包寫字筆Located-under出發(fā)大廳到達大廳2022/10/22.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系位置關(guān)系是指2022/10/42.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系相近關(guān)系是指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似和接近。常用的相近關(guān)系有：Similar-to:表示一事物與另一事物相似。Near-to: 表示一事物與另一事物接近。相近關(guān)系Similar-to狼狗Similar-to驢馬Near-to郭亮村掛壁公路Near-to蘇州無錫2022/10/22.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系相近關(guān)系是指2022/10/42.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系因果關(guān)系是指由于某一事件的發(fā)生而導致另一事物的發(fā)生，適合表示規(guī)則性知

44、識。通常用If-then聯(lián)系表示兩個節(jié)點之間的因果關(guān)系，其含義是“如果，那么”。因果關(guān)系If-then小明騎電動車上班天晴If-then王紅去美國讀書考過雅思2022/10/22.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系因果關(guān)系是指2022/10/42.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系組成關(guān)系一種一對多的聯(lián)系，用于表示某一事物由其它一些事物構(gòu)成，通常用Composed-of聯(lián)系表示。Composed-of聯(lián)系所連接的結(jié)點間不具備屬性繼承性。組成關(guān)系整數(shù)與正整數(shù)零負整數(shù)Composed-of2022/10/22.5.2語義網(wǎng)絡(luò)基本語義聯(lián)系組成關(guān)系一種2022/10/42.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟事實性知

45、識的表示對于一些簡單的事實，例如“鳥有翅膀”，“輪胎是汽車的一部分”，這里要描述這些事實需要兩個節(jié)點，用前面給出的基本語義聯(lián)系或自定義的基本語義聯(lián)系就可以表示了。對于稍微復雜一點的事實，比如在一個事實中涉及到多個事物時，如果語義網(wǎng)絡(luò)只被用來表示一個特定的事物或概念，那么當有更多的實例時，就需要更多的語義網(wǎng)絡(luò)。蘋果樹果樹 樹 根 葉 AKO AKO Have Have表示“蘋果是一種果樹，果樹又是樹的一種，樹有根、有葉而且樹是一種植物。”2022/10/22.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟事2022/10/42.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（1）情況的表示在用語義網(wǎng)絡(luò)表示表示那些不

46、及物動詞表示的語句或沒有間接賓語的及物動詞表示的語句時，如果該語句的動作表示了一些其它情況，如動作作用的時間等，則需要增加一個情況節(jié)點用于指出各種不同的情況。情況動作和事件的表示情況歸還 2014年5月 圖書 AKO Before Object表示“請在2014年5月之前歸還圖書?！?022/10/22.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（2022/10/42.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（2）動作的表示有些表示知識的語句既有發(fā)出動作的主體，又有接受動作的客體。在用語義網(wǎng)絡(luò)表示這樣的知識時，可以增加一個動作節(jié)點用于指出動作的主體和客體。情況動作和事件的表示校長送給 李老師 書 主體

47、客體1 客體2表示“校長送給李老師一本書?！?022/10/22.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（2022/10/42.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（3）事件的表示如果要表示的知識可以看成是發(fā)生的一個事，那么可以增加一個事件節(jié)點來描述這條知識。情況動作和事件的表示中國國家足球隊足球賽 3：2 體育比賽 主隊 結(jié)局 AKO伊拉克國家足球隊 客隊2022/10/22.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（2022/10/42.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（1）合取與析取的表示當用語義網(wǎng)絡(luò)來表示知識時，為了能表示知識中體現(xiàn)出來的“合取與析取”的語義聯(lián)系，可通過增加合取節(jié)點與析取

48、節(jié)點來表示。只是在使用時要注意其語義，不應出現(xiàn)不合理的組合情況。連詞和量詞的表示與或或男女老少2022/10/22.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟（2022/10/4是一個（2）存在量詞與全稱量詞的表示在用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識時，對存在量詞可以直接用“是一種”、“是一個”等語義關(guān)系來表示。對全稱量詞可以采用亨德里克(G .G .Hendrix)提出的語義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)來表示。連詞和量詞的表示2.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟gGS學生學習外語srp是一個是一種是一種客體客體FA2022/10/2是一個（2）存在量詞與全稱量詞的表示連詞22022/10/42.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法

49、及步驟用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的步驟1確定問題總所有對象和各對象的屬性。確定所討論對象間的關(guān)系。根據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)中所涉及的關(guān)系，對語義網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點及弧進行整理，包括增加節(jié)點、弧和歸并節(jié)點等。將各對象作為語義網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，而各對象間的關(guān)系作為網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的弧，連接形成語義網(wǎng)絡(luò)。2342022/10/22.5.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟用2022/10/4飯桌桌腿桌面4棕描述桌子的語義網(wǎng)絡(luò)例黑方形桌子數(shù)量顏色顏色式樣家具Part-ofPart-ofISAAKO2022/10/2飯桌桌腿桌面4棕描述桌子的語義網(wǎng)絡(luò)例黑方形2022/10/42.5.4語義網(wǎng)絡(luò)知識表示舉例 用語義網(wǎng)絡(luò)表示下列命題（1）豬和

50、羊都是動物；（2）豬和羊都是哺乳動物；（3）野豬是豬，但生長在森林中；（4）山羊是羊，頭上長著角；（5）綿羊是一種羊，它能生產(chǎn)羊毛。例分析對象有豬、羊都、動物、哺乳動物、野豬、山羊、綿羊、森林、羊毛、角等。 語義關(guān)系，“動物”和“哺乳動物”、“哺乳動物”和“豬”、“哺乳動物”和“羊”、“羊”和“山羊”及“綿羊”、“野豬”和“豬”之間的關(guān)系是“是一種”的關(guān)系，可用AKO來表示?！吧窖颉焙汀邦^上有角” 之間是一種屬性關(guān)系，可用IS來描述；“綿羊”和“羊毛”之間是一種屬性關(guān)系，可用HAVE來描述；“野豬”和“森林”之間是位置關(guān)系，可用Locate-at來表示。2022/10/22.5.4語義網(wǎng)絡(luò)知識表示舉例 用語義網(wǎng)絡(luò)2022/10/42.5.4語義網(wǎng)絡(luò)知識表示舉例語義網(wǎng)絡(luò)AKOAKOISHAVELocate-at山羊動物羊豬綿羊野豬哺乳動物頭上有角羊毛森林AKOAKOAKOAKO豬和羊的語義網(wǎng)絡(luò)2022/10/22.5.4語義網(wǎng)絡(luò)知識表示舉例語義網(wǎng)絡(luò)AK2022/10/42.5.5 語義網(wǎng)絡(luò)的推理過程用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的問題求解系統(tǒng)主要有兩大部分組成，一部分是由語義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識庫，另一部分是用于問題求解的推理機。語義網(wǎng)絡(luò)的推理過程主要有兩種繼