知識表示方法語義網(wǎng)絡和框架表示方法課件

2.5語義網(wǎng)絡表示法2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念2.5.2事務和概念的語義網(wǎng)絡表示2.5.3情況和動作的語義網(wǎng)絡表示2.5.4邏輯關系的語義網(wǎng)絡表示2.5.5語義網(wǎng)絡的求解過程2.5.6語義網(wǎng)絡表示法的特征

語義網(wǎng)絡是奎廉(J.R.Quillian)1968年在研究人類聯(lián)想記憶時提出的一種心理學模型，認為記憶是由概念間的聯(lián)系實現(xiàn)的。隨后，奎廉又把它用作知識表示。1972年，西蒙在他的自然語言理解系統(tǒng)中也采用了語義網(wǎng)絡表示法。1975年，亨德里克(G.G.Hendrix)又對全稱量詞的表示提出了語義網(wǎng)絡分區(qū)技術。12.5語義網(wǎng)絡表示法2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(1/2)什么是語義網(wǎng)絡

語義網(wǎng)絡是一種用實體及其語義關系來表達知識的有向圖。結點代表實體，表示各種事物、概念、情況、屬性、狀態(tài)、事件、動作等；弧代表語義關系，表示它所連結的兩個實體之間的語義聯(lián)系，它必須帶有標識。語義基元語義網(wǎng)絡中最基本的語義單元稱為語義基元，可用三元組表示為：（結點1，弧，結點2）基本網(wǎng)元指一個語義基元對應的有向圖例如：若有語義基元（A,R,B），其中，A、B分別表示兩個結點，R表示A與B之間的某種語義聯(lián)系，則它所對應的基本網(wǎng)元如下圖所示：

ABR22.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(1/2)什么2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(2/2)語義網(wǎng)絡的簡單例子

例2.7用于一網(wǎng)絡表示“鴕鳥是一種鳥”語義網(wǎng)絡與產(chǎn)生式對應的表示能力事實的表示：例：“雪的顏色是白的”規(guī)則的表示：例：規(guī)則R的含義是“如果A則B”鴕鳥鳥是一種雪白顏色ABR32.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(2/2)語義2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(1/6)實例關系：ISA體現(xiàn)的是“具體與抽象”的概念，含義為“是一個”，表示一個事物是另一個事物的一個實例。例分類關系：AKO亦稱泛化關系，體現(xiàn)的是“子類與超類”的概念，含義為“是一種”，表示一個事物是另一個事物的一種類型。例成員關系：A-Member-of體現(xiàn)的是“個體與集體”的關系，含義為“是一員”，表示一個事物是另一個事物的一個成員。例上述關系的主要特征最主要特征是屬性的繼承性，處在具體層的結點可以繼承抽象層結點的所有屬性。如以上例子鳥動物AKO張強共青團員A-Member-of人李剛ISA42.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(1/6)實例2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(2/6)屬性關系指事物和其屬性之間的關系。常用的屬性關系有：

Have：含義為“有”，表示一個結點具有另一個結點所描述的屬性Can：含義為“能”、“會”，表示一個結點能做另一個結點的事情例如：“鳥有翅膀”Age:

含義為“年齡”，表示一個結點是另一個結點在年齡方面的屬性例如：“張強18歲”鳥翅膀Have張強18Age52.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(2/6)屬性2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(3/6)聚類關系

亦稱包含關系。指具有組織或結構特征的“部分與整體”之間的關系。常用的包含關系是：Part-of：含義為“是一部分”，表示一個事物是另一個事物的一部分。例如，“大腦是人體的一部分”再如，“黑板是墻體的一部分”聚類關系與實例、分類、成員關系的主要區(qū)別聚類關系一般不具備屬性的繼承性。如上兩個例子，大腦不一定具有人的各種屬性黑板也不具有墻的各種屬性。大腦人體Part-of黑板墻體Part-of62.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(3/6)聚類2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(4/6)時間關系指不同事件在其發(fā)生時間方面的先后次序關系。常用的時間關系有：Before：含義為“在前”，表示一個事件在另一個事件之前發(fā)生After:含義為“在后”，表示一個事件在另一個事件之后發(fā)生例如：“北京奧運會在悉尼奧運會之后”北京奧運會悉尼奧運會After72.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(4/6)時間2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(5/6)位置關系指不同事物在位置方面的關系。常用的位置關系有：Located-on：含義為“在上”，表示某一物體在另一物體之上Located-at：含義為“在”，表示某一物體所在的位置Located-under：含義為“在下”，表示某一物體在另一物體之下Located-inside：含義為“在內(nèi)”，表示某一物體在另一物體之內(nèi)；Located-outside：含義為“在外”，表示某一物體在另一物體之外。例如，“書在桌子上”書桌子Located-on82.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(5/6)位置2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(6/6)相近關系指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近。常用的相近關系有：Similar-to：含義為“相似”，表示某一事物與另一事物相似Near-to：含義為“接近”，表示某一事物與另一事物接近例如，“貓似虎”虎貓Similar-to92.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(6/6)相近2.5.2事物和概念的表示

表示一元關系一元關系指可以用一元謂詞P(x)表示的關系。謂詞P說明實體的性質(zhì)、屬性等。描述的是一些最簡單、最直觀的事物或概念，常用：“是”、“有”、“會”、“能”等語義關系來說明。如，“雪是白的”。一元關系的描述應該說，語義網(wǎng)絡表示的是二元關系。如何用它來描述一元關系？結點1表示實體，結點2表示實體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，弧表示語義關系。例如，“李剛是一個人”為一元關系，其語義網(wǎng)絡如前所示。例2.8用語義網(wǎng)絡表示“動物能運動、會吃”。運動吃動物CanCan102.5.2事物和概念的表示

表示一元關系一元關系運動吃動物2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(1/4)二元關系可用二元謂詞P(x,y)表示的關系。其中，x,y為實體，P為實體之間的關系。單個二元關系可直接用一個基本網(wǎng)元來表示，如前介紹的一些常用的二元關系及其表示。對復雜關系，可通過一些相對獨立的二元或一元關系的組合來實現(xiàn)。例2-9用語義網(wǎng)絡表示：動物能運動、會吃。鳥是一種動物，鳥有翅膀、會飛。魚是一種動物，魚生活在水中、會游泳。對于這個問題，各種動物的屬性按屬性關系描述，動物之間的分類關系用類屬關系描述。

112.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(1/4)二元關系2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(2/4)動物吃運動翅膀水中鳥魚飛游泳CanCanAKOLiveHaveCanAKOCan122.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(2/4)動物吃運2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(3/4)

例2-10用語義網(wǎng)絡表示：王強是理想公司的經(jīng)理；理想公司在中關村；王強28歲。

中關村理想公司王強經(jīng)理28歲Located-at-Work-forHeadshipAge132.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(3/4)例2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(4/4)例2-11：李新的汽車的款式是“捷達”、銀灰色。王紅的汽車的款式是“凱越”、紅色。李新和王紅的汽車均屬于具體概念,可增加“汽車”這個抽象概念。捷達李新汽車1銀灰色人汽車交通工具王紅汽車2紅色凱越BrandOwnerColorISAISAAKOColorOwnerBrandISAISA142.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(4/4)2.5.2事物和概念的表示

表示多元關系多元關系

可用多元謂詞P(x1，x2，……)表示的關系。其中，個體x1，x2，……為實體，謂詞P說明這些實體之間的關系。用語義網(wǎng)絡表示多元關系時，可把它轉(zhuǎn)化為一個或多個二員關系的組合，然后再利用下一節(jié)討論的合取關系的表示方法，把這種多元關系表示出來。

152.5.2事物和概念的表示

表示多元關系多元關系152.5.3情況和動作的表示

情況的表示(1/2)表示方法：西蒙提出了增加情況和動作結點的描述方法例2-12：用語義網(wǎng)絡表示：“小燕子這只燕子從春天到秋天占有一個巢”需要設立一個占有權結點，表示占有物和占有時間等。

小燕子燕子鳥巢鳥窩春天時間秋天情況占有權占有資格ISAAKOOwneeStarAKOAKOEndAKOAKOOwnerAKO162.5.3情況和動作的表示

情況的表示(1/2)表示方法：2.5.3情況和動作的表示

情況的表示(2/2)

對上述問題，也可以把占有作為一種關系，并用一條弧來表示，但在這種表示方法下，占有關系就無法表示了

小燕子燕子鳥巢鳥窩ISAAKOOwnsAKO172.5.3情況和動作的表示

情況的表示(2/2)2.5.3情況和動作的表示

事件和動作的表示用語義網(wǎng)絡表示事件或動作時，需要設立一個事件或動作結點動作結點：由一些向外引出的弧來指出動作的主體與客體。

例2-13用于語義網(wǎng)絡表示：“常河給江濤一張磁盤”事件結點：如上例用一個事件結點描述一張磁盤常河給江濤GiftReceiverGiver一張磁盤給予事件給常河江濤GiftReceiverGiverAction182.5.3情況和動作的表示

事件和動作的表示用語義網(wǎng)絡表示2.5.4邏輯關系的表示

合取和析取的表示表示方法：可通過增加合取結點和析取結點來實現(xiàn)

例2-14:用語義網(wǎng)絡表示如下事實：“參賽者有教師、有學生、有高、有低”首先需要分析參賽者的不同情況，可得到以下四種情況：A教師、高；B教師、低C學生、高；D學生、低然后在按照他們的邏輯關系用語義網(wǎng)絡表示出來。人參賽者ABCD或或教師學生高低與IsPartPartPartPartStateStateStateState192.5.4邏輯關系的表示

合取和析取的表示表示方法：可通過2.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(1/2)可分為基本語義關系的否定和一般語義關系的否定基本語義關系的否定的表示可通過在有向弧上直接標注該基本語義關系的否定的方法來解決。例2-15:用語義網(wǎng)絡表示：書不在桌子上采用在有向弧上直接標注該基本語義關系的否定的方法，該語義網(wǎng)絡為

書桌子?Located-on202.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(1/2)可分為基本語2.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(2/2)一般語義關系的否定的表示對一般語義關系的否定，通常需要引進“非”節(jié)點來表示。例2-16：用語義網(wǎng)絡表示：常河沒有給江濤一張磁盤采用引進“非”節(jié)點的方法，其語義網(wǎng)絡如下圖一張磁盤

給非常河江濤GiftGiverReceiver212.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(2/2)一般語義關系2.5.4邏輯關系的表示

蘊含的表示通過增加蘊含關系節(jié)點來實現(xiàn)在蘊含關系中，有兩條指向蘊含節(jié)點的弧，一條代表前提條件，標記為ANTE；另一條代表結論，標記為CONSE。例2-18：用語義網(wǎng)絡表示如下知識：“如果學校組織大學生機器人競賽活動，那么李強就參加比賽”該蘊含關系的語義網(wǎng)絡如下圖。其中，在前提條件中，機器人競賽的組織者是學校，參賽對象是學生操縱的機器人，而機器人只不過是一種智能機器。學校比賽活動機器人機器人競賽蘊含參加比賽學生智能機器李強人RacerAKOConstitutionManipulatorANTECONSEISAAKOAKOJoiner222.5.4邏輯關系的表示

蘊含的表示通過增加蘊含關系節(jié)點來2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(1/4)存在量詞：可直接用“ISA”、“AKO”等這樣的語義關系來表示全稱量詞：可采用亨德里克提出的網(wǎng)絡分區(qū)技術基本思想：把一個復雜命題劃分為若干個子命題，每個子命題用一個較簡單的語義網(wǎng)絡表示，稱為一個子空間，多個子空間構成一個大空間。每個子空間看作是大空間中的一個結點，稱作超結點?？臻g可逐層嵌套，子空間之間用弧互相連結。例2-19用語義網(wǎng)絡表示如下事實：“每個學生都學習了一門程序設計語言”其語義網(wǎng)絡如下圖。在該圖中：

GS是一個概念結點，它表示具有全稱量化的一般事件。g是一個實例結點，代表GS

中的一個具體例子，如上所提到的事實。s是一個全稱變量，表示任意一個學生。l是一個存在變量，表示某一次學習。P是一個存在變量，表示某一門程序設計語言。這樣，s、l、p之間的語義聯(lián)系就構成一個子空間，它表示對每一個學生s，都存在一個學習事件l和一門程序設計語言p。232.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(1/4)存2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(2/4)

在從結點g引出的三條弧中，弧“ISA”說明結點g是GS中一個實例；弧“F”說明它所代表的子空間及其具體形式；弧“”說明它所代表的全稱量詞。GSg+slp學生學習程序語言ISAISAISAFSubjectObjectISA242.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(2/4)2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(3/4)

每一個全稱量詞都需要一條這樣的弧，子空間中有多少個全稱量詞，就需要有多少條這樣的弧。例2-19用語義網(wǎng)絡表示事實：“每個學生都學習了所有的程序設計課程”其語義網(wǎng)絡如下圖所示。其中，結點g有兩條指向全稱變量的弧。學生學習程序設計課gGSslpISAISAISASubjectObjectISAF252.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(3/4)2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(4/4)

另外，在網(wǎng)絡分區(qū)技術中，要求F指向的子空間中的所有非全稱變量結點都應該是存在量詞約束的變量，否則應放在子空間的外面。例2-21:用語義網(wǎng)絡表示事實：“每個學生都學習了C++語言”其語義網(wǎng)絡如下圖所示。結點“C++語言”代表一門具體的程序設計語言，是結點“程序語言”的一個實例，故被放到F所指的子空間的外邊

GSgsl學生學習C++語言程序語言ISAISASubjectObjectFISAISA262.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(4/4)2.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

繼承

用語義網(wǎng)絡表示知識的問題求解系統(tǒng)主要由兩大部分所組成，一部分是由語義網(wǎng)絡構成的知識庫，另一部分是用于問題求解的推理機構。語義網(wǎng)絡的推理過程主要有兩種，一種是繼承，另一種是匹配。繼承是指把對事物的描述從抽象結點傳遞到實例結點。通過繼承可以得到所需結點的一些屬性值，它通常是沿著ISA、AKO等繼承弧進行的。繼承的一般過程：(1)建立一個結點表，用來存放待求解結點和所有以ISA、AKO等繼承弧與此結點相連的那些結點。初始情況下，表中只有待求解結點。(2)檢查表中的第一個結點是否是有繼承弧。如果有，就把該弧所指的所有結點放入結點表的末尾，記錄這些結點的所有屬性，并從結點表中刪除第一個結點。如果沒有繼承弧，僅從結點表中刪除第一個結點。(3)重復(2)，直到結點表為空。此時，記錄下來的所有屬性都是待求解結點繼承來的屬性。例如，在圖2-20（P12）所示的語義網(wǎng)絡中，通過繼承關系可以得到“鳥”具有：會吃、能運動的屬性

272.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

繼承用語義網(wǎng)絡表2.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

匹配

是指在知識庫的語義網(wǎng)絡中尋找與待求解問題相符的語義網(wǎng)絡模式。匹配的主要過程：(1)根據(jù)待求解問題的要求構造一個網(wǎng)絡片斷，該網(wǎng)絡片斷中有些結點或弧的標識是空的，稱為詢問處，它反映的是待求解的問題。(2)根據(jù)該語義片斷到知識庫中去尋找所需要的信息。(3)當待求解問題的網(wǎng)絡片斷與知識庫中的某語義網(wǎng)絡片斷相匹配時，則與詢問處相匹配的事實就是問題的解。例:假設例2-10的語義網(wǎng)絡已在知識庫中，問王強在哪個公司工作。根據(jù)這個問題的要求，可構造如如下語義網(wǎng)絡片斷。

當用該語義網(wǎng)絡片斷與圖p13所示的語義網(wǎng)絡進行匹配時，由“工作在”弧所指的結點可知，職員王強工作在“理想公司”，這就得到了問題的答案。若還想知道職員王強的其它情況，則可在語義網(wǎng)絡中增加相應的空結點。？王強Work-for282.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

匹配是指在知識庫的[例]John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了。29[例]John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了。29解：構造問題子網(wǎng)絡匹配：問題的解：問題：Tom與John是什么關系？語意義網(wǎng)絡：John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了問題：Tom干了什么？30解：語意義網(wǎng)絡：John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了30問題：Tom與John是什么關系？31問題：Tom與John是什么關系？312.5.6語義網(wǎng)絡表示法的特征主要優(yōu)點：結構性把事物的屬性以及事物間的各種語義聯(lián)系顯式地表示出來，是一種結構化的知識表示方法。在這種方法中，下層結點可以繼承、新增、變異上層結點的屬性。聯(lián)想性本來是作為人類聯(lián)想記憶模型提出來的，它著重強調(diào)事物間的語義聯(lián)系，體現(xiàn)了人類的聯(lián)想思維過程。自索引性把各接點之間的聯(lián)系以明確、簡潔的方式表示出來，通過與某一結點連結的弧可以很容易的找出與該結點有關的信息，而不必查找整個知識庫。這種自索引能力有效的避免搜索時所遇到的組合爆炸問題。自然性這種帶有標識的有向圖，可比較直觀地把知識表示出來，符合人們表達事物間關系的習慣，并且與自然語言語義網(wǎng)絡之間的轉(zhuǎn)換也比較容易實現(xiàn)。主要缺點：非嚴格性沒有象謂詞那樣嚴格的形式表示體系，一個給定語義網(wǎng)絡的含義完全依賴于處理程序?qū)λM行的解釋，通過語義網(wǎng)絡所實現(xiàn)的推理不能保證其正確性。復雜性語義網(wǎng)絡表示知識的手段是多種多樣的，這雖然對其表示帶來了靈活性，但同時也由于表示形式的不一致，使得它的處理增加了復雜性。

322.5.6語義網(wǎng)絡表示法的特征主要優(yōu)點：32S1characterISAGSGMORTALMANMISAFORMS1colorpart-ofISAFORMISAGSGCCLOUDLINESILVERISAS1characterunitobjectsubjectISAISAISAFORMGSGmbranchmanagerDECparticipateinpinpplanprofit-sharing33S1characterISAGSGMORTALMANMISA第2章知識表示2.5語義網(wǎng)絡表示法2.6框架表示法2.7過程表示法34第2章知識表示342.6框架表示法框架表示法是在框架理論的基礎上發(fā)展起來的一種結構化知識表示方法。

2.6.1框架理論2.6.2框架和實例框架2.6.3框架網(wǎng)絡2.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程2.6.5框架表示法的特征352.6框架表示法框架表示法是在框架理論的基礎上發(fā)展2.6.1框架理論

框架理論是明斯基于1975年作為理解視覺、自然語言對話及其它復雜行為的一種基礎提出來的。它認為人們對現(xiàn)實世界中各種事物的認識都是以一種類似于框架的結構存儲在記憶中的，當遇到一個新事物時，就從記憶中找出一個合適的框架，并根據(jù)新的情況對其細節(jié)加以修改、補充，從而形成對這個新事物的認識。例如，對飯店、教室等的認識?？蚣埽菏侨藗冋J識事物的一種通用的數(shù)據(jù)結構形式。即當新情況發(fā)生時，人們只要把新的數(shù)據(jù)加入到該通用數(shù)據(jù)結構中便可形成一個具體的實體(類)，這樣的通用數(shù)據(jù)結構就稱為框架。實例框架：對于一個框架，當人們把觀察或認識到的具體細節(jié)填入后，就得到了該框架的一個具體實例，框架的這種具體實例被稱為實例框架?？蚣芟到y(tǒng)：在框架理論中，框架是知識的基本單位，把一組有關的框架連結起來便可形成一個框架系統(tǒng)?？蚣芟到y(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來完成。

362.6.1框架理論框架理論是明斯基于1975年2.6.2框架結構和框架表示

框架的基本結構(1/2)框架的基本結構可表示如下：<框架名><槽名1>：<槽值1>|<側面名11>(值111，值112，…)<側面名12>(值121，值122，…)…<槽名2>：<槽值2>|<側面名21>(值211，值212，…)<側面名22>(值221，值222，…)…<槽名n>：<槽值n>|<側面名n1>(值n11，值n12，…)<側面名n2>(值n21，值n22，…)…其中，槽值、側面值可以是數(shù)值、字符串、布爾值，也可以是一個動作或過程，甚至還可以是另一個框架。372.6.2框架結構和框架表示

框架的基本結構(1/2)框架的例2-10下面是一個描述“教師”的框架?？蚣苊?lt;教師>類屬：<知識分子>工作：范圍：（教學，科研）缺?。航虒W性別：（男，女）學歷：（學士，碩士，博士）類型：（<小學教師>，<中學教師>，<大學教師>）38例2-10下面是一個描述“教師”的框架。38例2-11下面是一個描述“大學教師”的框架?？蚣苊?lt;大學教師>類屬：<教師>學歷：（學士，碩士，博士）專業(yè)：<學科專業(yè)>職稱：（助教，講師，副教授，教授）外語：語種：范圍：（英，法，日，俄，德，…） 缺?。河?水平：（優(yōu)，良，中，差） 缺?。毫忌厦娼o出的僅是一種框架的基本結構和一個比較簡單的例子。一般來說，單個框架只能用來表示那些比較簡單的知識。當知識的結構比較復雜時，往往需要用多個相互聯(lián)系的框架來表示。例如分類問題，若采用多層框架結構表示，既可以使知識結構清晰，又可以減少冗余。39例2-11下面是一個描述“大學教師”的框架。上面給出的僅是一例2-12下面是描述一個具體教師的框架?？蚣苊?lt;教師-1>類屬：<大學教師>姓名：孫芳性別：女年齡：29職業(yè)：教師職稱：助教專業(yè)：計算機應用40例2-12下面是描述一個具體教師的框架。402.6.2框架系統(tǒng)中的預定義槽名在框架系統(tǒng)中，框架之間的聯(lián)系實際上是通過在槽中填入相應的框架名來實現(xiàn)的，至于框架之間究竟為何種關系，是由槽名來指定的。為了提供一些常用且可公用的槽名，在框架系統(tǒng)中通常定義了一些標準槽名，稱這些槽名為系統(tǒng)預定義槽名。常用的預定義槽名有以下幾種：412.6.2框架系統(tǒng)中的預定義槽名在框架系統(tǒng)中，框架之間的聯(lián)1、ISA槽：用來指出一個具體事物與其抽象概念間的類屬關系。一般的說，“ISA”槽所指出的聯(lián)系都具有繼承性，即下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性或值?？蚣苊?lt;人>姓名：單位（姓，名）性別：范圍（男，女）框架名<學生>Is-a：<人>入學時間：單位（年，月）學制：單位（年）421、ISA槽：用來指出一個具體事物與其抽象概念間的類屬關系。2、AKO槽：用來指出事物間的抽象概念上的類屬關系。用作為下層框架的槽名時，其槽值為上層框架的框架名。它表示該下層框架表示的事物比其上層框架更具體。如“大中專學生”框架名<大中專學生>AKO：<學生>特點：有專業(yè)432、AKO槽：用來指出事物間的抽象概念上的類屬關系。用作為下3、subclass槽：用來指出子類和類之間的類屬關系。當它用作某下層框架的槽時，表示該下層框架是其上層框架的一個子類。如“大學生”框架名<大學生>subclass：<學生>高考成績：443、subclass槽：用來指出子類和類之間的類屬關系。當它4、instance槽:用來建立的AKO逆關系。當用它作為上層框架的槽時，可用來指出它的下一層框架有哪些。如“大中專學生”框架名<大中專學生>AKO：<學生>instance：<大學生>，<中專學生>特點：有專業(yè)454、instance槽:用來建立的AKO逆關系。當用它作為上5、part-of槽：用于指出“部分”與“全體”關系。它和前面提到的4種槽在本質(zhì)上是有區(qū)別的。前4種槽描述的都是上、下層框架之間的類屬關系，它們之間具有共同特征，且具有繼承性。而part-of槽僅是指出下層框架為上層框架的子結構，它們之間一般不具有共同特征，也不具有繼承性。465、part-of槽：用于指出“部分”與“全體”關系。它和前6、Infer槽用于指出兩個框架所描述事物間的邏輯物理關系；7、possible-reason槽用來把某個結論與可能的原因聯(lián)系起來；如框架名：<前提>已知條件1：地面濕已知條件2：沒人灑水infer：<結論>可信度：0.8框架名：<結論>可能結論:天下雨possible-reason:<前提>

476、Infer槽用于指出兩個框架所描述事物間的邏輯物理關系；8、similar槽用于指出兩個框架所描述事物之間的相似關系。9、其他return488、similar槽用于指出兩個框架所描述事物之間的相似關系2.6.3框架網(wǎng)絡

多個互聯(lián)的框架連接起來組成的框架系統(tǒng)稱為框架網(wǎng)絡。它包含兩方面的含義：第一種含義是網(wǎng)絡中的節(jié)點是框架，利用節(jié)點之間的關系可由某些框架推論出另一些框架；第二種含義是網(wǎng)絡中的節(jié)點既可代表框架，也可代表框架中的槽，每條弧的一頭聯(lián)著某個框架的一個槽，另一頭聯(lián)著另一個框架。492.6.3框架網(wǎng)絡多個互聯(lián)的框架連接起來2.6.3框架網(wǎng)絡

框架網(wǎng)絡的基本結構(1/2)

當知識比較復雜時，往往需要通過諸框架之間的橫向或縱向聯(lián)系形成一種框架網(wǎng)絡?？蚣苤g的縱向聯(lián)系是指那種具有繼承關系的上下層框架之間的聯(lián)系。例如，在下圖中，學生可按照接受教育的層次分為本科生、碩士生和博士生。每類學生又可按照所學專業(yè)的不同，分為不同專業(yè)的學生等?？蚣苤g的縱向聯(lián)系是通過預定以槽名AKO和ISA等來實現(xiàn)的。例如前面的例子，AKO實現(xiàn)了Student框架與Master框架之間的縱向聯(lián)系，ISA實現(xiàn)了Master框架與Master-1實例框架之間的聯(lián)系?？蚣苤g的橫向聯(lián)系是指那種以另外一個框架名作為一個槽的槽值或側面值所建立起來的框架之間的聯(lián)系。如下圖給出的框架系統(tǒng)中，Student框架與S-Addre框架之間就是一種橫向聯(lián)系。502.6.3框架網(wǎng)絡

框架網(wǎng)絡的基本結構(1/2)2.6.3框架系統(tǒng)

框架系統(tǒng)的基本結構(2/2)StudentCollegianMasterDoctorMaster-1Master-2S-AddressISAISAAKOAKOAKOAddress512.6.3框架系統(tǒng)

框架系統(tǒng)的基本結構(2/2)Stude2.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

基本過程在框架系統(tǒng)中，問題求解主要是通過對框架的繼承、匹配與填槽來實現(xiàn)的。當需要求解問題時首先要把該問題用框架表示出來。然后利用框架之間的繼承關系，把它與知識庫中的已有框架進行匹配，找出一個或多個候選框架，并在這些候選框架引導下進一步獲取附加信息，填充盡量多的槽值，以建立一個描述當前情況的實例。最后再用某種評價方法對候選框架進行評價，以決定是否接收該框架。

522.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

基本過程在2.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

特性繼承(1/2)特性繼承過程特性繼承主要是通過ISA、AKO鏈來實現(xiàn)的。當需要查詢某一事物的某個屬性，且描述該事物的框架為提供其屬性值時，系統(tǒng)就沿ISA和AKO鏈追溯到具有相同槽的類或超類框架。如果該槽提供有Default側面值，就繼承該默認值作為查詢結果返回。532.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

特性繼承(1/2)特性繼例學生框架Frame<Student>Name：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Sex：Area（male，female）Default：maleAge：Unit（Years）Address：<S-Address>Telephone：HomeUnit（Number）MobileUnit（Number）

54例學生框架54例碩士生框架Frame<Master>AKO：StudentMajor：Unit（Major）Field：Unit（Direction-Name）Advisor：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Project：Area（National，Provincial，Other）Default：NationalPaper：Area（SCI，EI，Core，General）Default：Core在Master框架中，用到了一個系統(tǒng)預定義槽名AKO。所謂系統(tǒng)預定義槽名，是指框架表示法中事先定義好的可公用的一些標準槽名。AKO與其在語義網(wǎng)絡中的含義相似，其直觀含義為“是一種”。當AKO作為下層框架的槽名時，其槽值為上層框架的框架名，表示該下層框架所描述的事物比其上層框架更具體。并且，由AKO所聯(lián)系的框架之間具有屬性的繼承關系。

55例碩士生框架552.5.2框架結構和框架表示

實例框架(1/2)作為一個例子，假設有楊葉和柳青2個碩士生，當把他們的具體情況分別添入Master框架后，可得到2個實例框架Master-1和Master-2。這2個實例框架可表示如下：碩士生-1框架：

Frame<Master-1>ISA：MasterName：YangYeSex：femaleMajor：ComputerField：Web-IntelligenceAdvisor：LinHaiProject：Provincial

562.5.2框架結構和框架表示

實例框架(1/2)2.5.2框架結構和框架表示

實例框架(2/2)碩士生-2框架：

Frame<Master-2>ISA：MasterName：LiuQingAge：22Major：ComputerAdvisor：LinHaiPaper：EI在這2個實例框架中，我們又用到了一個系統(tǒng)預定以槽名ISA。該預定義槽名與語義網(wǎng)絡中的ISA弧的語義相似，其直觀含義為“是一個”，表示一個事物是另一個事物的一個具體實例，用來描述一個具體事物與其抽象概念間的實例關系。例如，Master-1和Master-2是2個具體的Master。572.5.2框架結構和框架表示

實例框架(2/2)碩士生-22.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

特性繼承(2/2)學生框架為例若要查詢Master-1的Sex，則可直接回答；但要查詢Master-2的Sex，則需要沿ISA鏈和AKO鏈到Student框架取其默認值male。582.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

特性繼承(2/2)學生框2.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

匹配和填槽

框架的匹配實際上是通過對相應槽的槽名和槽值逐個進行比較，并利用繼承關系來實現(xiàn)的。例如，假設前面討論的學生框架系統(tǒng)已建立在知識庫中，若要求從知識庫中找出一個滿足如下條件的碩士生：male，Age<25，Major為Computer，Project為National把這些條件用框架表示出來，就可得到如下的初始問題框架Frame：Master-xName：Age：Years<25Sex：maleMajor：ComputerProject：National用此框架和知識庫中的框架匹配，顯然“Master-2”框架可以匹配。因為Age、Sex、Major槽都符合要求，Project槽雖然沒有給出，但由繼承性可知它取默認值National，完全符合初始問題框架Master-x的要求，所以要找的學生有可能是LiuQing。

592.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程

匹配和填槽框2.6.5框架表示法的特征框架表示法的優(yōu)點結構性：最突出特點是善于表示結構性知識，它能夠把知識的內(nèi)部結構關系以及知識間的特殊聯(lián)系表示出來。深層性：框架表示法不僅可以從多個方面、多重屬性表示知識，而且還可以通過ISA、AKO等槽以嵌套結構分層地對知識進行表示，因此能用來表達事物間復雜的深層聯(lián)系。繼承性：在框架系統(tǒng)中，下層框架可以繼承上層框架的槽值，也可以進行補充和修改，這樣既減少知識冗余，又較好地保證了知識的一致性。自然性：框架能把與謀個實體或?qū)嶓w集相關特性都集中在一起，從而高度模擬了人腦對實體多方面、多層次的存儲結構，直觀自然，易于理解。框架表示法的不足缺乏框架的形式理論：至今，還沒有建立框架的形式理論，其推理和一致性檢查機制并非基于良好定義的語義。缺乏過程性知識表示：框架系統(tǒng)不便于表示過程性知識，缺乏如何使用框架中知識的描述能力?？蚣芡评磉^程需要用到一些與領域無關的推理規(guī)則，而這些規(guī)則在框架系統(tǒng)中又很難表達。清晰性難以保證：由于各框架本身的數(shù)據(jù)結構不一定相同，從而框架系統(tǒng)的清晰性很難保證。

602.6.5框架表示法的特征框架表示法的優(yōu)點602.6腳本表示法腳本表示法是夏克（R.C.Schank）依據(jù)他的概念依賴理論提出的一種知識表示方法。1.腳本的結構腳本表述的是特定范圍內(nèi)的原型事件的結構，它是框架的一種特殊形式，描述的知識像劇本一樣，由開場條件、角色、道具、場景、結局等幾部分組成。一個腳本通常由以下幾部分組成：(1)開場條件：給出在腳本中所描述事件的前提條件。(2)角色：一些用來表示在腳本所描述事件中可能出現(xiàn)的有關人物的槽。(3)道具：一些用來表示在腳本所描述事件中可能出現(xiàn)的有關物體的槽。(4)場景：用來描述事件發(fā)生的真實順序。一個事件可以由多個場景組成，而每個場景又可以是其他的腳本。(5)結局：給出在腳本所描述事件發(fā)生以后所產(chǎn)生的結果。612.6腳本表示法腳本表示法是夏克（R例2-13以Schank的“餐廳”腳本為例來說明各個部分的組成。

(1)開場條件

①顧客餓了，需要進餐；②顧客有足夠的錢。

(2)角色：顧客，服務員，廚師，老板。

(3)道具：食品，桌子，菜單，錢。

(4)場景分別如下，

場景１：進入——①顧客進入餐廳；②尋找桌子；③在桌子旁邊坐下。

場景２：點菜——①服務員給顧客菜單；②顧客點菜；③顧客把菜單還給服務員；④顧客等待服務員送菜。

場景３：等待——①服務員告訴廚師顧客所點的菜；②廚師做菜，顧客等待。

場景４：吃飯——①廚師把做好的菜給服務員；②服務員把菜送給送給顧客；③顧客吃菜。

場景5：離開——①服務員拿來帳單；②顧客付錢給服務員；③顧客離開餐廳。

(5)結局：①顧客吃了飯，不餓了；②顧客花了錢；③老板賺了錢；③餐廳食品少了。62例2-13以Schank的“餐廳”腳本為例來說明各個部分的3.腳本的推理腳本描述事件是一個因果鏈。鏈頭是一組開場條件，只有當這些初始條件滿足時，該腳本中的事件才能開始；鏈尾是一組結果，只有當這一組結果滿足時，該腳本中的事件才能結束，以后的事件或事件序列才能發(fā)生。在這個因果鏈中，一個事件和其他前后事件之間相互聯(lián)系，前面的事件可使當前事件產(chǎn)生，當前事件又可使后面的事件產(chǎn)生。4.腳本特點腳本比語義網(wǎng)絡和框架等通用結構要呆板得多，知識表達范圍也很窄，因此不適用于表達各種知識。但對于表達事先構思好的特定知識非常有效。633.腳本的推理4.腳本特點632.7過程表示法過程性知識表示是將有關某一問題領域的知識，連同如何使用這些知識的方法，均隱式地表示為一個求解問題的過程。

2.7.1過程表示的特性642.7過程表示法過程性知識表示是將有關某一問題2.7.1過程表示的特征主要優(yōu)點：表示效率高過程表示法是用程序來表示知識的，而程序能準確的表明先做什么，后作什么以及怎樣做，并直接嵌入一些啟發(fā)式的控制信息，因此，可以避免選擇及匹配那些無關的知識，也不需要跟蹤那些不必要的路徑，從而提高了系統(tǒng)的運行效率。控制系統(tǒng)容易實現(xiàn)由于控制性質(zhì)是已嵌入到程序中，因而控制系統(tǒng)就比較容易設計。主要缺點不易修改及添加新知識，而且當對某一過程進行修改時，又可能影響到其它過程，對系統(tǒng)的維護帶來不便。652.7.1過程表示的特征主要優(yōu)點：652.5語義網(wǎng)絡表示法2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念2.5.2事務和概念的語義網(wǎng)絡表示2.5.3情況和動作的語義網(wǎng)絡表示2.5.4邏輯關系的語義網(wǎng)絡表示2.5.5語義網(wǎng)絡的求解過程2.5.6語義網(wǎng)絡表示法的特征

語義網(wǎng)絡是奎廉(J.R.Quillian)1968年在研究人類聯(lián)想記憶時提出的一種心理學模型，認為記憶是由概念間的聯(lián)系實現(xiàn)的。隨后，奎廉又把它用作知識表示。1972年，西蒙在他的自然語言理解系統(tǒng)中也采用了語義網(wǎng)絡表示法。1975年，亨德里克(G.G.Hendrix)又對全稱量詞的表示提出了語義網(wǎng)絡分區(qū)技術。662.5語義網(wǎng)絡表示法2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(1/2)什么是語義網(wǎng)絡

語義網(wǎng)絡是一種用實體及其語義關系來表達知識的有向圖。結點代表實體，表示各種事物、概念、情況、屬性、狀態(tài)、事件、動作等；弧代表語義關系，表示它所連結的兩個實體之間的語義聯(lián)系，它必須帶有標識。語義基元語義網(wǎng)絡中最基本的語義單元稱為語義基元，可用三元組表示為：（結點1，弧，結點2）基本網(wǎng)元指一個語義基元對應的有向圖例如：若有語義基元（A,R,B），其中，A、B分別表示兩個結點，R表示A與B之間的某種語義聯(lián)系，則它所對應的基本網(wǎng)元如下圖所示：

ABR672.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(1/2)什么2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(2/2)語義網(wǎng)絡的簡單例子

例2.7用于一網(wǎng)絡表示“鴕鳥是一種鳥”語義網(wǎng)絡與產(chǎn)生式對應的表示能力事實的表示：例：“雪的顏色是白的”規(guī)則的表示：例：規(guī)則R的含義是“如果A則B”鴕鳥鳥是一種雪白顏色ABR682.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

什么是語義網(wǎng)絡(2/2)語義2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(1/6)實例關系：ISA體現(xiàn)的是“具體與抽象”的概念，含義為“是一個”，表示一個事物是另一個事物的一個實例。例分類關系：AKO亦稱泛化關系，體現(xiàn)的是“子類與超類”的概念，含義為“是一種”，表示一個事物是另一個事物的一種類型。例成員關系：A-Member-of體現(xiàn)的是“個體與集體”的關系，含義為“是一員”，表示一個事物是另一個事物的一個成員。例上述關系的主要特征最主要特征是屬性的繼承性，處在具體層的結點可以繼承抽象層結點的所有屬性。如以上例子鳥動物AKO張強共青團員A-Member-of人李剛ISA692.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(1/6)實例2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(2/6)屬性關系指事物和其屬性之間的關系。常用的屬性關系有：

Have：含義為“有”，表示一個結點具有另一個結點所描述的屬性Can：含義為“能”、“會”，表示一個結點能做另一個結點的事情例如：“鳥有翅膀”Age:

含義為“年齡”，表示一個結點是另一個結點在年齡方面的屬性例如：“張強18歲”鳥翅膀Have張強18Age702.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(2/6)屬性2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(3/6)聚類關系

亦稱包含關系。指具有組織或結構特征的“部分與整體”之間的關系。常用的包含關系是：Part-of：含義為“是一部分”，表示一個事物是另一個事物的一部分。例如，“大腦是人體的一部分”再如，“黑板是墻體的一部分”聚類關系與實例、分類、成員關系的主要區(qū)別聚類關系一般不具備屬性的繼承性。如上兩個例子，大腦不一定具有人的各種屬性黑板也不具有墻的各種屬性。大腦人體Part-of黑板墻體Part-of712.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(3/6)聚類2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(4/6)時間關系指不同事件在其發(fā)生時間方面的先后次序關系。常用的時間關系有：Before：含義為“在前”，表示一個事件在另一個事件之前發(fā)生After:含義為“在后”，表示一個事件在另一個事件之后發(fā)生例如：“北京奧運會在悉尼奧運會之后”北京奧運會悉尼奧運會After722.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(4/6)時間2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(5/6)位置關系指不同事物在位置方面的關系。常用的位置關系有：Located-on：含義為“在上”，表示某一物體在另一物體之上Located-at：含義為“在”，表示某一物體所在的位置Located-under：含義為“在下”，表示某一物體在另一物體之下Located-inside：含義為“在內(nèi)”，表示某一物體在另一物體之內(nèi)；Located-outside：含義為“在外”，表示某一物體在另一物體之外。例如，“書在桌子上”書桌子Located-on732.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(5/6)位置2.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(6/6)相近關系指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近。常用的相近關系有：Similar-to：含義為“相似”，表示某一事物與另一事物相似Near-to：含義為“接近”，表示某一事物與另一事物接近例如，“貓似虎”虎貓Similar-to742.5.1語義網(wǎng)絡的基本概念

基本的語義關系(6/6)相近2.5.2事物和概念的表示

表示一元關系一元關系指可以用一元謂詞P(x)表示的關系。謂詞P說明實體的性質(zhì)、屬性等。描述的是一些最簡單、最直觀的事物或概念，常用：“是”、“有”、“會”、“能”等語義關系來說明。如，“雪是白的”。一元關系的描述應該說，語義網(wǎng)絡表示的是二元關系。如何用它來描述一元關系？結點1表示實體，結點2表示實體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，弧表示語義關系。例如，“李剛是一個人”為一元關系，其語義網(wǎng)絡如前所示。例2.8用語義網(wǎng)絡表示“動物能運動、會吃”。運動吃動物CanCan752.5.2事物和概念的表示

表示一元關系一元關系運動吃動物2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(1/4)二元關系可用二元謂詞P(x,y)表示的關系。其中，x,y為實體，P為實體之間的關系。單個二元關系可直接用一個基本網(wǎng)元來表示，如前介紹的一些常用的二元關系及其表示。對復雜關系，可通過一些相對獨立的二元或一元關系的組合來實現(xiàn)。例2-9用語義網(wǎng)絡表示：動物能運動、會吃。鳥是一種動物，鳥有翅膀、會飛。魚是一種動物，魚生活在水中、會游泳。對于這個問題，各種動物的屬性按屬性關系描述，動物之間的分類關系用類屬關系描述。

762.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(1/4)二元關系2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(2/4)動物吃運動翅膀水中鳥魚飛游泳CanCanAKOLiveHaveCanAKOCan772.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(2/4)動物吃運2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(3/4)

例2-10用語義網(wǎng)絡表示：王強是理想公司的經(jīng)理；理想公司在中關村；王強28歲。

中關村理想公司王強經(jīng)理28歲Located-at-Work-forHeadshipAge782.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(3/4)例2.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(4/4)例2-11：李新的汽車的款式是“捷達”、銀灰色。王紅的汽車的款式是“凱越”、紅色。李新和王紅的汽車均屬于具體概念,可增加“汽車”這個抽象概念。捷達李新汽車1銀灰色人汽車交通工具王紅汽車2紅色凱越BrandOwnerColorISAISAAKOColorOwnerBrandISAISA792.5.2事物和概念的表示

表示二元關系(4/4)2.5.2事物和概念的表示

表示多元關系多元關系

可用多元謂詞P(x1，x2，……)表示的關系。其中，個體x1，x2，……為實體，謂詞P說明這些實體之間的關系。用語義網(wǎng)絡表示多元關系時，可把它轉(zhuǎn)化為一個或多個二員關系的組合，然后再利用下一節(jié)討論的合取關系的表示方法，把這種多元關系表示出來。

802.5.2事物和概念的表示

表示多元關系多元關系152.5.3情況和動作的表示

情況的表示(1/2)表示方法：西蒙提出了增加情況和動作結點的描述方法例2-12：用語義網(wǎng)絡表示：“小燕子這只燕子從春天到秋天占有一個巢”需要設立一個占有權結點，表示占有物和占有時間等。

小燕子燕子鳥巢鳥窩春天時間秋天情況占有權占有資格ISAAKOOwneeStarAKOAKOEndAKOAKOOwnerAKO812.5.3情況和動作的表示

情況的表示(1/2)表示方法：2.5.3情況和動作的表示

情況的表示(2/2)

對上述問題，也可以把占有作為一種關系，并用一條弧來表示，但在這種表示方法下，占有關系就無法表示了

小燕子燕子鳥巢鳥窩ISAAKOOwnsAKO822.5.3情況和動作的表示

情況的表示(2/2)2.5.3情況和動作的表示

事件和動作的表示用語義網(wǎng)絡表示事件或動作時，需要設立一個事件或動作結點動作結點：由一些向外引出的弧來指出動作的主體與客體。

例2-13用于語義網(wǎng)絡表示：“常河給江濤一張磁盤”事件結點：如上例用一個事件結點描述一張磁盤常河給江濤GiftReceiverGiver一張磁盤給予事件給常河江濤GiftReceiverGiverAction832.5.3情況和動作的表示

事件和動作的表示用語義網(wǎng)絡表示2.5.4邏輯關系的表示

合取和析取的表示表示方法：可通過增加合取結點和析取結點來實現(xiàn)

例2-14:用語義網(wǎng)絡表示如下事實：“參賽者有教師、有學生、有高、有低”首先需要分析參賽者的不同情況，可得到以下四種情況：A教師、高；B教師、低C學生、高；D學生、低然后在按照他們的邏輯關系用語義網(wǎng)絡表示出來。人參賽者ABCD或或教師學生高低與IsPartPartPartPartStateStateStateState842.5.4邏輯關系的表示

合取和析取的表示表示方法：可通過2.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(1/2)可分為基本語義關系的否定和一般語義關系的否定基本語義關系的否定的表示可通過在有向弧上直接標注該基本語義關系的否定的方法來解決。例2-15:用語義網(wǎng)絡表示：書不在桌子上采用在有向弧上直接標注該基本語義關系的否定的方法，該語義網(wǎng)絡為

書桌子?Located-on852.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(1/2)可分為基本語2.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(2/2)一般語義關系的否定的表示對一般語義關系的否定，通常需要引進“非”節(jié)點來表示。例2-16：用語義網(wǎng)絡表示：常河沒有給江濤一張磁盤采用引進“非”節(jié)點的方法，其語義網(wǎng)絡如下圖一張磁盤

給非常河江濤GiftGiverReceiver862.5.4邏輯關系的表示

否定的表示(2/2)一般語義關系2.5.4邏輯關系的表示

蘊含的表示通過增加蘊含關系節(jié)點來實現(xiàn)在蘊含關系中，有兩條指向蘊含節(jié)點的弧，一條代表前提條件，標記為ANTE；另一條代表結論，標記為CONSE。例2-18：用語義網(wǎng)絡表示如下知識：“如果學校組織大學生機器人競賽活動，那么李強就參加比賽”該蘊含關系的語義網(wǎng)絡如下圖。其中，在前提條件中，機器人競賽的組織者是學校，參賽對象是學生操縱的機器人，而機器人只不過是一種智能機器。學校比賽活動機器人機器人競賽蘊含參加比賽學生智能機器李強人RacerAKOConstitutionManipulatorANTECONSEISAAKOAKOJoiner872.5.4邏輯關系的表示

蘊含的表示通過增加蘊含關系節(jié)點來2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(1/4)存在量詞：可直接用“ISA”、“AKO”等這樣的語義關系來表示全稱量詞：可采用亨德里克提出的網(wǎng)絡分區(qū)技術基本思想：把一個復雜命題劃分為若干個子命題，每個子命題用一個較簡單的語義網(wǎng)絡表示，稱為一個子空間，多個子空間構成一個大空間。每個子空間看作是大空間中的一個結點，稱作超結點。空間可逐層嵌套，子空間之間用弧互相連結。例2-19用語義網(wǎng)絡表示如下事實：“每個學生都學習了一門程序設計語言”其語義網(wǎng)絡如下圖。在該圖中：

GS是一個概念結點，它表示具有全稱量化的一般事件。g是一個實例結點，代表GS

中的一個具體例子，如上所提到的事實。s是一個全稱變量，表示任意一個學生。l是一個存在變量，表示某一次學習。P是一個存在變量，表示某一門程序設計語言。這樣，s、l、p之間的語義聯(lián)系就構成一個子空間，它表示對每一個學生s，都存在一個學習事件l和一門程序設計語言p。882.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(1/4)存2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(2/4)

在從結點g引出的三條弧中，弧“ISA”說明結點g是GS中一個實例；弧“F”說明它所代表的子空間及其具體形式；弧“”說明它所代表的全稱量詞。GSg+slp學生學習程序語言ISAISAISAFSubjectObjectISA892.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(2/4)2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(3/4)

每一個全稱量詞都需要一條這樣的弧，子空間中有多少個全稱量詞，就需要有多少條這樣的弧。例2-19用語義網(wǎng)絡表示事實：“每個學生都學習了所有的程序設計課程”其語義網(wǎng)絡如下圖所示。其中，結點g有兩條指向全稱變量的弧。學生學習程序設計課gGSslpISAISAISASubjectObjectISAF902.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(3/4)2.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(4/4)

另外，在網(wǎng)絡分區(qū)技術中，要求F指向的子空間中的所有非全稱變量結點都應該是存在量詞約束的變量，否則應放在子空間的外面。例2-21:用語義網(wǎng)絡表示事實：“每個學生都學習了C++語言”其語義網(wǎng)絡如下圖所示。結點“C++語言”代表一門具體的程序設計語言，是結點“程序語言”的一個實例，故被放到F所指的子空間的外邊

GSgsl學生學習C++語言程序語言ISAISASubjectObjectFISAISA912.5.4邏輯關系的表示

存在和全稱量詞的表示(4/4)2.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

繼承

用語義網(wǎng)絡表示知識的問題求解系統(tǒng)主要由兩大部分所組成，一部分是由語義網(wǎng)絡構成的知識庫，另一部分是用于問題求解的推理機構。語義網(wǎng)絡的推理過程主要有兩種，一種是繼承，另一種是匹配。繼承是指把對事物的描述從抽象結點傳遞到實例結點。通過繼承可以得到所需結點的一些屬性值，它通常是沿著ISA、AKO等繼承弧進行的。繼承的一般過程：(1)建立一個結點表，用來存放待求解結點和所有以ISA、AKO等繼承弧與此結點相連的那些結點。初始情況下，表中只有待求解結點。(2)檢查表中的第一個結點是否是有繼承弧。如果有，就把該弧所指的所有結點放入結點表的末尾，記錄這些結點的所有屬性，并從結點表中刪除第一個結點。如果沒有繼承弧，僅從結點表中刪除第一個結點。(3)重復(2)，直到結點表為空。此時，記錄下來的所有屬性都是待求解結點繼承來的屬性。例如，在圖2-20（P12）所示的語義網(wǎng)絡中，通過繼承關系可以得到“鳥”具有：會吃、能運動的屬性

922.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

繼承用語義網(wǎng)絡表2.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

匹配

是指在知識庫的語義網(wǎng)絡中尋找與待求解問題相符的語義網(wǎng)絡模式。匹配的主要過程：(1)根據(jù)待求解問題的要求構造一個網(wǎng)絡片斷，該網(wǎng)絡片斷中有些結點或弧的標識是空的，稱為詢問處，它反映的是待求解的問題。(2)根據(jù)該語義片斷到知識庫中去尋找所需要的信息。(3)當待求解問題的網(wǎng)絡片斷與知識庫中的某語義網(wǎng)絡片斷相匹配時，則與詢問處相匹配的事實就是問題的解。例:假設例2-10的語義網(wǎng)絡已在知識庫中，問王強在哪個公司工作。根據(jù)這個問題的要求，可構造如如下語義網(wǎng)絡片斷。

當用該語義網(wǎng)絡片斷與圖p13所示的語義網(wǎng)絡進行匹配時，由“工作在”弧所指的結點可知，職員王強工作在“理想公司”，這就得到了問題的答案。若還想知道職員王強的其它情況，則可在語義網(wǎng)絡中增加相應的空結點。？王強Work-for932.5.5語義網(wǎng)絡的推理過程

匹配是指在知識庫的[例]John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了。94[例]John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了。29解：構造問題子網(wǎng)絡匹配：問題的解：問題：Tom與John是什么關系？語意義網(wǎng)絡：John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了問題：Tom干了什么？95解：語意義網(wǎng)絡：John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了30問題：Tom與John是什么關系？96問題：Tom與John是什么關系？312.5.6語義網(wǎng)絡表示法的特征主要優(yōu)點：結構性把事物的屬性以及事物間的各種語義聯(lián)系顯式地表示出來，是一種結構化的知識表示方法。在這種方法中，下層結點可以繼承、新增、變異上層結點的屬性。聯(lián)想性本來是作為人類聯(lián)想記憶模型提出來的，它著重強調(diào)事物間的語義聯(lián)系，體現(xiàn)了人類的聯(lián)想思維過程。自索引性把各接點之間的聯(lián)系以明確、簡潔的方式表示出來，通過與某一結點連結的弧可以很容易的找出與該結點有關的信息，而不必查找整個知識庫。這種自索引能力有效的避免搜索時所遇到的組合爆炸問題。自然性這種帶有標識的有向圖，可比較直觀地把知識表示出來，符合人們表達事物間關系的習慣，并且與自然語言語義網(wǎng)絡之間的轉(zhuǎn)換也比較容易實現(xiàn)。主要缺點：非嚴格性沒有象謂詞那樣嚴格的形式表示體系，一個給定語義網(wǎng)絡的含義完全依賴于處理程序?qū)λM行的解釋，通過語義網(wǎng)絡所實現(xiàn)的推理不能保證其正確性。復雜性語義網(wǎng)絡表示知識的手段是多種多樣的，這雖然對其表示帶來了靈活性，但同時也由于表示形式的不一致，使得它的處理增加了復雜性。

972.5.6語義網(wǎng)絡表示法的特征主要優(yōu)點：32S1characterISAGSGMORTALMANMISAFORMS1colorpart-ofISAFORMISAGSGCCLOUDLINESILVERISAS1characterunitobjectsubjectISAISAISAFORMGSGmbranchmanagerDECparticipateinpinpplanprofit-sharing98S1characterISAGSGMORTALMANMISA第2章知識表示2.5語義網(wǎng)絡表示法2.6框架表示法2.7過程表示法99第2章知識表示342.6框架表示法框架表示法是在框架理論的基礎上發(fā)展起來的一種結構化知識表示方法。

2.6.1框架理論2.6.2框架和實例框架2.6.3框架網(wǎng)絡2.6.4框架系統(tǒng)的問題求解過程2.6.5框架表