人工智能2(北郵課件)

第二章知識(shí)表示方法狀態(tài)空間法問題歸約法謂詞邏輯法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法框架表示法劇本表示法過程表示法12.1狀態(tài)空間法問題狀態(tài)描述狀態(tài)圖示法狀態(tài)空間表示舉例22.1.1問題狀態(tài)描述

1、狀態(tài)（State）的基本概念

狀態(tài)(state)是為描述某類不同事物間的差別而引入的一組最少變量q0，q1，…，qn的有序集合，其矢量形式如下：

Q=［q0,q1,…,qn］T(2.1)

式中每個(gè)元素qi(i=0,1，…，n)為集合的分量，稱為狀態(tài)變量。給定每個(gè)分量的一組值就得到一個(gè)具體的狀態(tài)，如

Qk=［q０k,q1k,…，qnk］T(2.2)

3算符：使問題從一種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)的手段稱為操作符或算符。操作符可為走步、過程、規(guī)則、數(shù)學(xué)算子、運(yùn)算符號(hào)或邏輯符號(hào)等。

4

問題的狀態(tài)空間(statespace)是一個(gè)表示該問題全部可能狀態(tài)及其關(guān)系的圖，它包含三種說明的集合，即所有可能的問題初始狀態(tài)集合S、操作符集合F以及目標(biāo)狀態(tài)集合G。因此，可把狀態(tài)空間記為三元狀態(tài)(S，F(xiàn)，G)。

52、狀態(tài)空間的表示法

對(duì)一個(gè)問題的狀態(tài)描述，必須確定3件事：

(1)該狀態(tài)描述方式，特別是初始狀態(tài)描述；

(2)操作符集合及其對(duì)狀態(tài)描述的作用；

(3)目標(biāo)狀態(tài)描述的特性。

6

14376582八數(shù)碼問題的狀態(tài)空間S——狀態(tài)集。八數(shù)碼的所有的擺法(9!)G——指定的某個(gè)或某些八數(shù)碼擺放狀態(tài)。操作算子——數(shù)碼的移動(dòng)。 4(方向)×8(數(shù)碼)＝32個(gè)將空格向上移Up將空格向左移Left將空格向下移Down 將空格向右移Right72.1狀態(tài)空間法問題狀態(tài)描述狀態(tài)圖示法狀態(tài)空間表示舉例82.1.2狀態(tài)圖示法

圖的基本概念

圖由節(jié)點(diǎn)(不一定是有限的節(jié)點(diǎn))的集合構(gòu)成。一對(duì)節(jié)點(diǎn)用弧線連接起來(lái)，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種圖叫做有向圖(directedgraph)。

某個(gè)節(jié)點(diǎn)序列(ni1,ni2,…,nik)當(dāng)j=2，3，…，k時(shí)，如果對(duì)于每一個(gè)ni，j-1都有一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)nij存在，那么就把這個(gè)節(jié)點(diǎn)序列叫做從節(jié)點(diǎn)ni1至節(jié)點(diǎn)nik的長(zhǎng)度為k的路徑。

代價(jià)(cost)是給各弧線指定數(shù)值以表示加在相應(yīng)算符上的代價(jià)。9圖的顯式說明是指各節(jié)點(diǎn)及其具有代價(jià)的弧線由一張表明確給出。圖的隱式說明是指各節(jié)點(diǎn)及其具有代價(jià)的弧線不能由一張表明確給出。

。101437658213746582143765821437865214376582137465821374658214376582435768214378652143786521476358214376258UpLeftDownRightUpDownDownUpRightLeftLeftRight112.1狀態(tài)空間法問題狀態(tài)描述狀態(tài)圖示法狀態(tài)空間表示舉例122.1.3狀態(tài)空間表示舉例1、產(chǎn)生式系統(tǒng)

一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)由下列3部分組成：一個(gè)總數(shù)據(jù)庫(kù)(globaldatabase)，它含有與具體任務(wù)有關(guān)的信息。一套規(guī)則，它對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作運(yùn)算。每條規(guī)則由左右兩部分組成，左部鑒別規(guī)則的適用性或先決條件，右部描述規(guī)則應(yīng)用時(shí)所完成的動(dòng)作。應(yīng)用規(guī)則來(lái)改變數(shù)據(jù)庫(kù)。一個(gè)控制策略，它確定應(yīng)該采用哪一條適用規(guī)則，而且當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)的終止條件滿足時(shí)，就停止計(jì)算。132、狀態(tài)空間表示舉例

猴子與香蕉的問題acb14狀態(tài)空間表示設(shè)系統(tǒng)的狀態(tài)用四元數(shù)組描述：

S=(w,x,y,z)

其中w:猴子所處水平位置

x:箱子所在水平位置

y:猴子是否在箱子上(y=1,在;y=0，不在)

z:猴子是否能拿到香蕉(z=1,拿到;z=0,沒有拿到)15可能出現(xiàn)的狀態(tài)如下：

S0=(a,b,0,0) S1=(b,b,0,0) S2=(c,c,0,0) S3=(c,c,1,0) S4=(c,c,1,1)其中S0為初始狀態(tài)，S4為目標(biāo)狀態(tài)。16算符

F=(f1,f2,f3,f4

)其中

f1(u)為猴子走到u處。(w,x,0,z)→(u,x,0,z)f2(u)為猴子走到v處。(x,x,0,0

)→(v,v,0,0) f3

為猴子爬上臺(tái)子。(x,x,0,z)→(x,x,1,z)f4

為猴子拿到香蕉。(c,c,1,0)→(c,c,1,1

)17求解過程

18旅行商問題（travellingsalesmanproblem,TSP問題）銷售員到幾個(gè)城市去推銷商品，城市之間的距離是已知的，他現(xiàn)在從某一個(gè)城市出發(fā)，經(jīng)過每個(gè)城市一次，最后又回到出發(fā)的城市。要求歸劃好一條最短路線。7710101013656ABEDC19第二章知識(shí)表示方法狀態(tài)空間法問題歸約法謂詞邏輯法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法框架表示法劇本表示法過程表示法202.2問題歸約法問題歸約描述與或圖表示212.2.1問題歸約描述1、問題歸約法的概念

已知問題的描述，通過一系列變換把此問題最終變?yōu)橐粋€(gè)子問題集合；這些子問題的解可以直接得到，從而解決了初始問題。

該方法也就是從目標(biāo)(要解決的問題)出發(fā)逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直至最后把初始問題歸約為一個(gè)平凡的本原問題集合。這就是問題歸約的實(shí)質(zhì)。

222、問題歸約法的組成部分

（1）一個(gè)初始問題描述；

（2）一套把問題變換為子問題的操作符；

（3）一套本原問題描述。

233、示例：梵塔難題

問題

有3個(gè)柱子(1，2，3)和3個(gè)不同尺寸的圓盤(A，B，C)。在每個(gè)圓盤的中心有個(gè)孔，所以圓盤可以堆疊在柱子上。最初，全部3個(gè)圓盤都堆在柱子1上：最大的圓盤C在底部，最小的圓盤A在頂部。要求把所有圓盤都移到柱子3上，每次只許移動(dòng)一個(gè)，而且只能先搬動(dòng)柱子頂部的圓盤，還不許把尺寸較大的圓盤堆放在尺寸較小的圓盤上。24132C123ABABC25歸約過程：

（1）移動(dòng)圓盤A和B至柱子2的雙圓盤難題；（2）移動(dòng)圓盤C至柱子3的單圓盤難題；（3）移動(dòng)圓盤A和B至柱子3的雙圓盤難題。

26132C123ABABC27123ABC123ABC28123ABC123ABC294、歸約描述

問題歸約方法是應(yīng)用算符來(lái)把問題描述變換為子問題描述。

可以用狀態(tài)空間表示的三元組合(S、F、G)來(lái)規(guī)定與描述問題；對(duì)于梵塔問題，子問題［（111）→(122)］，［(122)→(322)］以及［(322)→(333)］規(guī)定了最后解答路徑將要通過的腳踏石狀態(tài)(122)和(322)。

問題歸約方法可以應(yīng)用狀態(tài)、算符和目標(biāo)這些表示法來(lái)描述問題，這并不意味著問題歸約法和狀態(tài)空間法是一樣的。

30(1,1,1)(3,3,3)(1,1,1)(1,2,2)(1,2,2)(3,2,2)(3,2,2)(3,3,3)(1,1,1)(1,1,3)(1,2,3)(1,2,2)(1,1,3)(1,2,3)(3,2,2)(3,3,3)(3,2,2)(3,2,1)(3,3,1)(3,3,3)312.2問題歸約法問題歸約描述與或圖表示322.2.2與或圖表示1、與或圖的概念

用一個(gè)類似圖的結(jié)構(gòu)來(lái)表示把問題歸約為后繼問題的替換集合，畫出歸約問題圖。

例如，設(shè)想問題A需要由求解問題B、C和D來(lái)決定，那么可以用一個(gè)與圖來(lái)表示；同樣，一個(gè)問題A或者由求解問題B、或者由求解問題C來(lái)決定，則可以用一個(gè)或圖來(lái)表示。

33342、與或圖的有關(guān)術(shù)語(yǔ)父節(jié)點(diǎn)是一個(gè)初始問題或是可分解為子問題的問題節(jié)點(diǎn)；子節(jié)點(diǎn)是一個(gè)初始問題或是子問題分解的子問題節(jié)點(diǎn)；或節(jié)點(diǎn)只要解決某個(gè)問題就可解決其父輩問題的節(jié)點(diǎn)集合；與節(jié)點(diǎn)只有解決所有子問題，才能解決其父輩問題的節(jié)點(diǎn)集合；弧線是父輩節(jié)點(diǎn)指向子節(jié)點(diǎn)的圓弧連線；終葉節(jié)點(diǎn)是對(duì)應(yīng)于原問題的本原節(jié)點(diǎn)。

353、與或圖的有關(guān)定義

可解節(jié)點(diǎn)與或圖中一個(gè)可解節(jié)點(diǎn)的一般定義可以歸納如下：

(1)終葉節(jié)點(diǎn)是可解節(jié)點(diǎn)(因?yàn)樗鼈兣c本原問題相關(guān)連)。

(2)如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有或后繼節(jié)點(diǎn)，那么只有當(dāng)其后繼節(jié)點(diǎn)至少有一個(gè)是可解的時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)才是可解的。

(3)如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有與后繼節(jié)點(diǎn)，那么只要當(dāng)其后繼節(jié)點(diǎn)全部為可解時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)才是可解的。

36不可解節(jié)點(diǎn)不可解節(jié)點(diǎn)的一般定義歸納于下：

(1)沒有后裔的非終葉節(jié)點(diǎn)為不可解節(jié)點(diǎn)。

(2)如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有或后繼節(jié)點(diǎn)，那么只有當(dāng)其全部后裔為不可解時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)才是不可解的。

(3)如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有與后繼節(jié)點(diǎn)，那么只要當(dāng)其后裔至少有一個(gè)為不可解時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)才是不可解的。

374、與或圖構(gòu)圖規(guī)則代表一個(gè)要解決的單一問題或問題集合。圖中所含起始節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)于原始問題。

(2)對(duì)應(yīng)于本原問題的節(jié)點(diǎn)，叫做終葉節(jié)點(diǎn)，它沒有后裔。

(3)

對(duì)于把算符應(yīng)用于問題A的每種可能情況，都把問題變換為一個(gè)子問題集合；有向弧線自A指向后繼節(jié)點(diǎn)，表示所求得的子問題集合。

(4)一般對(duì)于代表兩個(gè)或兩個(gè)以上子問題集合的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，有向弧線從此節(jié)點(diǎn)指向此子問題集合中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)。

(5)在特殊情況下，當(dāng)只有一個(gè)算符可應(yīng)用于問題A，而且這個(gè)算符產(chǎn)生具有一個(gè)以上子問題的某個(gè)集合時(shí)，由上述規(guī)則3和規(guī)則4所產(chǎn)生的圖可以得到簡(jiǎn)化。

38第二章知識(shí)表示方法狀態(tài)空間法問題歸約法謂詞邏輯法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法框架表示法劇本表示法過程表示法392.3謂詞邏輯法

謂詞演算謂詞公式置換與合一402.3.1謂詞演算1、語(yǔ)法和語(yǔ)義

謂詞邏輯的基本組成部分是謂詞符號(hào)、變量符號(hào)、函數(shù)符號(hào)和常量符號(hào)，并用圓括弧、方括弧、花括弧和逗號(hào)隔開，以表示論域內(nèi)的關(guān)系。

原子公式是由若干謂詞符號(hào)和項(xiàng)組成，只有當(dāng)其對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句在定義域內(nèi)為真時(shí)，才具有值T(真)；而當(dāng)其對(duì)應(yīng)的語(yǔ)句在定義域內(nèi)為假時(shí)，該原子公式才具有值F(假)。412、連詞和量詞

連詞有∧(與)、∨(或)，全稱量詞(?x)，存在量詞(?x)。

原子公式是謂詞演算的基本積木塊，運(yùn)用連詞能夠組合多個(gè)原子公式以構(gòu)成比較復(fù)雜的合適公式。

423、幾個(gè)有關(guān)定義用連詞∧把幾個(gè)公式連接起來(lái)而構(gòu)成的公式叫做合取，而此合取式的每個(gè)組成部分叫做合取項(xiàng)。一些合適公式所構(gòu)成的任一合取也是一個(gè)合適公式。用連詞∨把幾個(gè)公式連接起來(lái)所構(gòu)成的公式叫做析取，而此析取式的每一組成部分叫做析取項(xiàng)。由一些合適公式所構(gòu)成的任一析取也是一個(gè)合適公式。用連詞→連接兩個(gè)公式所構(gòu)成的公式叫做蘊(yùn)涵。蘊(yùn)涵的左式叫做前項(xiàng)，右式叫做后項(xiàng)。如果前項(xiàng)和后項(xiàng)都是合適公式，那么蘊(yùn)涵也是合適公式。43前面具有符號(hào)～的公式叫做否定。一個(gè)合適公式的否定也是合適公式。量化一個(gè)合適公式中的某個(gè)變量所得到的表達(dá)式也是合適公式。如果一個(gè)合適公式中某個(gè)變量是經(jīng)過量化的，就把這個(gè)變量叫做約束變量，否則就叫它為自由變量。在合適公式中，感興趣的主要是所有變量都是受約束的。這樣的合適公式叫做句子。442.3謂詞邏輯法

謂詞演算謂詞公式置換與合一452.3.2謂詞公式

1、謂詞合適公式的定義

在謂詞演算中合適公式的遞歸定義如下：

(1)原子謂詞公式是合適公式。

(2)若A為合適公式，則～A也是一個(gè)合適公式。

(3)若A和B都是合適公式，則(A∧B)，(A∨B)，(A=>B)和(A←→B)也都是合適公式。

(4)若A是合適公式，x為A中的自由變?cè)瑒t(?x)A和(?x)A都是合適公式。

(5)只有按上述規(guī)則(1)至(4)求得的那些公式，才是合適公式。

462、合式公式的性質(zhì)

(1)否定之否定

～(～P)等價(jià)于P(2)P∨Q等價(jià)于～P→Q(3)狄·摩根定律

～(P∨Q)等價(jià)于～P∧～Q

～(P∧Q)等價(jià)于～P∨～Q(4)分配律

P∧(Q∨R)等價(jià)于(P∧Q)∨(P∧R)

P∨(Q∧R)等價(jià)于(P∨Q)∧(P∨R)

47

(5)交換律

P∧Q等價(jià)于Q∧P

P∨Q等價(jià)于Q∨P(6)結(jié)合律

(P∧Q)∧R等價(jià)于P∧(Q∧R)

(P∨Q)∨R等價(jià)于P∨(Q∨R)(7)逆否律

P→Q等價(jià)于～Q→～P

48

此外，還可建立下列等價(jià)關(guān)系：(8)～(?x)P(x)等價(jià)于(?x)［～P(x)］

～(?x)P(x)等價(jià)于(?x)［～P(x)］(9)(?x)［P(x)∧Q(x)］等價(jià)于

(?x)P(x)∧(x)Q(x)

(?x)［P(x)∨Q(x)］等價(jià)于

(?x)P(x)∨(?x)Q(x)(10)(?x)P(x)等價(jià)于(?y)P(y)

(?x)P(x)等價(jià)于(?y)P(y)

492.3謂詞邏輯法

謂詞演算謂詞公式置換與合一502.3.3置換與合一

1、置換

假元推理，就是由合適公式W1和W1→W2產(chǎn)生合適公式W2的運(yùn)算。

全稱化推理，是由合適公式(?x)W(x)產(chǎn)生合適公式W(A)，其中A為任意常量符號(hào)。

一個(gè)表達(dá)式的置換就是在該表達(dá)式中用置換項(xiàng)置換變量。

一般說來(lái)，置換是可結(jié)合的，但置換是不可交換的。

512、合一

尋找項(xiàng)對(duì)變量的置換，以使兩表達(dá)式一致，叫做合一(unification)。如果一個(gè)置換s作用于表達(dá)式集｛Ei｝的每個(gè)元素，則用｛Ei｝s來(lái)表示置換例的集。稱表達(dá)式集｛Ei｝是可合一的。如果存在一個(gè)置換s使得：E1s=E2s=E3s=…那么稱此s為｛Ei｝的合一者，因?yàn)閟的作用是使集合｛Ei｝成為單一形式。

52舉例：表達(dá)式P［x,f(y),B］的一個(gè)置換為s1=｛z/x,w/y｝，則：P［x,f(y),B］s1=P［z,f(w),B］

532.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法

二元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示多元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示連詞和量化的表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過程542.4.1二元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示

１、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是知識(shí)的一種結(jié)構(gòu)化圖解表示，它由節(jié)點(diǎn)和弧線或鏈線組成。節(jié)點(diǎn)用于表示實(shí)體、概念和情況等，弧線用于表示節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系。

55

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示由下列4個(gè)相關(guān)部分組成：

(1)詞法部分決定表示詞匯表中允許有哪些符號(hào)，它涉及各個(gè)節(jié)點(diǎn)和弧線。

(2)結(jié)構(gòu)部分?jǐn)⑹龇?hào)排列的約束條件，指定各弧線連接的節(jié)點(diǎn)對(duì)。

(3)過程部分說明訪問過程，這些過程能用來(lái)建立和修正描述，以及回答相關(guān)問題。

(4)語(yǔ)義部分確定與描述相關(guān)的(聯(lián)想)意義的方法即確定有關(guān)節(jié)點(diǎn)的排列及其占有物和對(duì)應(yīng)弧線。

56

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)具有下列特點(diǎn)：

(1)能把實(shí)體的結(jié)構(gòu)、屬性與實(shí)體間的因果關(guān)系顯式地和簡(jiǎn)明地表達(dá)出來(lái)，與實(shí)體相關(guān)的事實(shí)、特征和關(guān)系可以通過相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)弧線推導(dǎo)出來(lái)。

(2)由于與概念相關(guān)的屬性和聯(lián)系被組織在一個(gè)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)中，因而使概念易于受訪和學(xué)習(xí)。

(3)表現(xiàn)問題更加直觀，更易于理解，適于知識(shí)工程師與領(lǐng)域?qū)＜覝贤ā?/p>

(4)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)義解釋依賴于該結(jié)構(gòu)的推理過程而沒有結(jié)構(gòu)的約定，因而得到的推理不能保證像謂詞邏輯法那樣有效。

(5)節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系可能是線狀、樹狀或網(wǎng)狀的，甚至是遞歸狀的結(jié)構(gòu)，使相應(yīng)的知識(shí)存儲(chǔ)和檢索可能需要比較復(fù)雜的過程。

572、二元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示

用兩個(gè)節(jié)點(diǎn)和一條弧線可以表示一個(gè)簡(jiǎn)單的事實(shí)，對(duì)于表示占有關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，是通過允許節(jié)點(diǎn)既可以表示一個(gè)物體或一組物體，也可以表示情況和動(dòng)作。每一情況節(jié)點(diǎn)可以有一組向外的弧(事例弧)，稱為事例框，用以說明與該事例有關(guān)的各種變量。

5859舉例：用二元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：小燕是一只燕子，燕子是鳥；巢-1是小燕的巢，巢-1是巢中的一個(gè)。

6061分清概念節(jié)點(diǎn)與實(shí)例節(jié)點(diǎn)

在選擇節(jié)點(diǎn)時(shí)，首先要弄清節(jié)點(diǎn)是用于表示基本的物體或概念的，或是用于多種目的的。否則，如果語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)只被用來(lái)表示一個(gè)特定的物體或概念，那么當(dāng)有更多的實(shí)例時(shí)就需要更多的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。6263選擇語(yǔ)義基元試圖用一組基元來(lái)表示知識(shí)。這些基元描述基本知識(shí)，并以圖解表示的形式相互聯(lián)系。用這種方式，可以用簡(jiǎn)單的知識(shí)來(lái)表示更復(fù)雜的知識(shí)。64652.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法

二元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示多元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示連詞和量化的表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過程662.4.2多元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)之間以鏈相連。從本質(zhì)上講，接點(diǎn)之間的連接是二元關(guān)系。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)從本質(zhì)上來(lái)說，只能表示二元關(guān)系，如果所要表示的事實(shí)是多元關(guān)系，則把這個(gè)多元關(guān)系轉(zhuǎn)化成一組二元關(guān)系的組合，或二元關(guān)系的合取。具體來(lái)說，多元關(guān)系R(X1，X2，…，Xn)總可以轉(zhuǎn)換成R1(X11，X12)∧R2(X21，X22)∧…∧Rn(Xn1,Xn2)。要在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行這種轉(zhuǎn)換需要引入附加節(jié)點(diǎn)。

67682.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法

二元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示多元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示連詞和量化的表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過程692.4.3連詞和量化的表示

可以用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示謂詞邏輯法中的各種連詞及量化。

1.合取

多元關(guān)系可以被轉(zhuǎn)換成一組二元關(guān)系的合取，從而可以用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的形式表示出來(lái)。

2.析取

在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中，為與合取關(guān)系相區(qū)別，在析取關(guān)系的連接上加注析取界限，并標(biāo)記DIS。

703.否定

采用～I(xiàn)SA和～PARTOF關(guān)系或標(biāo)注NEG界限來(lái)表示否定。4.蘊(yùn)涵

在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中可用標(biāo)注ANTE和CONSE界限來(lái)表示蘊(yùn)涵關(guān)系。5.量化

存在量化在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中可直接用ISA鏈來(lái)表示。而全稱量化就要用分割方法來(lái)表示。

712.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法

二元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示多元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的表示連詞和量化的表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過程722.4.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過程731.繼承74值繼承如果需要繼承缺省繼承752.匹配762.5其他方法

框架表示法劇本表示法過程表示法772.5.1框架

1、框架的構(gòu)成

框架通常由描述事物的各個(gè)方面的槽組成，每個(gè)槽可以擁有若干個(gè)側(cè)面，而每個(gè)側(cè)面又可以擁有若干個(gè)值。一個(gè)框架的一般結(jié)構(gòu)如下：〈框架名〉

〈槽1〉〈側(cè)面11〉〈值111〉…

〈側(cè)面12〉〈值121〉…

…

〈槽2〉〈側(cè)面21〉〈值211〉…

…

…

〈槽n〉〈側(cè)面n1〉〈值n11〉…

…

〈側(cè)面nm〉〈值nm1〉…

78

較簡(jiǎn)單的情景是用框架來(lái)表示諸如人和房子等事物。例如，一個(gè)人可以用其職業(yè)、身高和體重等項(xiàng)描述，因而可以用這些項(xiàng)目組成框架的槽。當(dāng)描述一個(gè)具體的人時(shí)，再用這些項(xiàng)目的具體值填入到相應(yīng)的槽中。

79JOHN

ISA:PERSONProfession:PROGRAMMERHeight:1.8m

Weight:79kg簡(jiǎn)單框架示例

80

框架是一種通用的知識(shí)表達(dá)形式，對(duì)于如何運(yùn)用框架系統(tǒng)還沒有一種統(tǒng)一的形式，常常由各種問題的不同需要來(lái)決定。

812、框架的推理

如前所述，框架是一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。因此語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)推理中的匹配和特性繼承在框架系統(tǒng)中也可以實(shí)行。除此以外，由于框架用于描述具有固定格式的事物、動(dòng)作和事件，因此可以在新的情況下，推論出未被觀察到的事實(shí)。82框架用以下幾種途徑來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：

(1)框架包含它所描述的情況或物體的多方面的信息。

(2)框架包含物體必須具有的屬性。在填充框架的各個(gè)槽時(shí)，要用到這些屬性。

(3)框架描述它們所代表的概念的典型事例。

83

用一個(gè)框架來(lái)具體體現(xiàn)一個(gè)特定情況的過程，經(jīng)常不是很順利的。但當(dāng)這個(gè)過程碰到障礙時(shí)，經(jīng)常不必放棄原來(lái)的努力去從頭開始，而是有很多辦法可想的：

(1)選擇和當(dāng)前情況相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前的框架片斷，并把這個(gè)框架片斷和候補(bǔ)框架相匹配。選擇最佳匹配。

(2)盡管當(dāng)前的框架和要描述的情況之間有不相匹配的地方，但是仍然可以繼續(xù)應(yīng)用這個(gè)框架。

(3)查詢框架之間專門保存的鏈，以提出應(yīng)朝哪個(gè)方向進(jìn)行試探的建議。

(4)沿著框架系統(tǒng)排列的層次結(jié)構(gòu)向上移動(dòng)(即從狗框架→哺乳動(dòng)物框架→動(dòng)物框架)，直到找到一個(gè)足夠通用，并不與已有事實(shí)矛盾的框架。

842.5其他方法框架表示法劇本表示法過程表示法852.5.2劇本

劇本是框架的一種特殊形式，它用一組槽來(lái)描述某些事件的發(fā)生序列，就像劇本中的事件序列一樣，故稱為“劇本”或腳本。86

一個(gè)劇本一般由以下各部分組成：

(1)開場(chǎng)條件給出在劇本中描述的事件發(fā)生的前提條件。

(2)角色用來(lái)表示在劇本所描述的事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)人物的一些槽。

(3)道具這是用來(lái)表示在劇本所描述的事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)物體的一些槽。

(4)場(chǎng)景描述事件發(fā)生的真實(shí)順序，可以由多個(gè)場(chǎng)景組成，每個(gè)場(chǎng)景又可以是其它的劇本。

(5)結(jié)果給出在劇本所描述的事件發(fā)生以后通常所產(chǎn)生的結(jié)果。

87例子：以餐廳劇本為例說明劇本各個(gè)部分的組成。

888990

根據(jù)劇本的重要性，可以有二種準(zhǔn)備劇本的方法。

(1)對(duì)于不屬于事件核心部分的劇本，只需設(shè)置指向該劇本的指針即可，以便當(dāng)它成為核心時(shí)啟用。

(2)對(duì)于符合事件核心部分的劇本，則應(yīng)使用在當(dāng)前事件中涉及到的具體對(duì)象和人物去填寫劇本的槽。劇本的前提、道具、角色和事件等常能起到啟用劇本的指示器的作用。

91

一旦劇本被啟用，則可以應(yīng)用它來(lái)進(jìn)行推理。其中最重要的是運(yùn)用劇本可以預(yù)測(cè)沒有明顯提及的事件的發(fā)生。

劇本結(jié)構(gòu)，比起框架這樣的一些通用結(jié)構(gòu)來(lái)，要呆板得多，知識(shí)表達(dá)的范圍也很窄，因此不適用于表達(dá)各種知識(shí)，但對(duì)于表達(dá)預(yù)先構(gòu)思好的特定知識(shí)，如理解故事情節(jié)等，是非常有效的。

922.5其他方法框架表示法劇本表示法過程表示法932.5.3過程

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架和劇本等知識(shí)表示方法，均是對(duì)知識(shí)和事實(shí)的一種靜止的表達(dá)方法，是知識(shí)的一種顯式表達(dá)形式。而對(duì)于如何使用這些知識(shí)，則通過控制策略來(lái)決定。

94

和知識(shí)的陳述式表示相對(duì)應(yīng)的是知識(shí)的過程式表示。所謂過程式表示就是將有關(guān)某一問題領(lǐng)域的知識(shí)，連同如何使用這些知識(shí)的方法，均隱式地表達(dá)為一個(gè)求解問題的過程。它所給出的是事物的一些客觀規(guī)律，表達(dá)的是如何求解問題。知識(shí)的描述形式就是程序，所有信息均隱含在程序之中。從程序求解問題的效率上來(lái)說，過程式表達(dá)要比陳述式表達(dá)高得多。但因其知識(shí)均隱含在程序中，因而難于添加新知識(shí)和擴(kuò)充功能，適用范圍較窄。

952.6小

結(jié)

知識(shí)表示方法很多，本章介紹了其