人工智能第二章ppt

知識(shí)就是力量F.Bacon(1561—1626)英國(guó)哲學(xué)和自然科學(xué)家歸納法的創(chuàng)立者“培根”第2章知識(shí)表示2.1知識(shí)與知識(shí)表示的概念2.2一階謂詞邏輯表示法2.3產(chǎn)生式表示法2.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.5框架表示法2.6過(guò)程表示法按照符號(hào)主義的觀點(diǎn)，知識(shí)是一切智能行為的基礎(chǔ)，要使計(jì)算機(jī)具有智能，首先必須使它擁有知識(shí)。

2.1知識(shí)與知識(shí)表示的概念2.1.1知識(shí)的概念2.1.2知識(shí)表示的概念2.1.1知識(shí)的概念

知識(shí)的一般概念知識(shí)是人們?cè)诟脑炜陀^世界的實(shí)踐中積累起來(lái)的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)：包括對(duì)事物現(xiàn)象、本質(zhì)、屬性、狀態(tài)、關(guān)系、聯(lián)系和運(yùn)動(dòng)等的認(rèn)識(shí)經(jīng)驗(yàn)：包括解決問(wèn)題的微觀方法：如步驟、操作、規(guī)則、過(guò)程、技巧等宏觀方法：如戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)、計(jì)謀、策略等知識(shí)的有代表性的定義

（1）Feigenbaum:知識(shí)是經(jīng)過(guò)剪裁、塑造、解釋、選擇和轉(zhuǎn)換了的信息

（2）Bernstein：知識(shí)由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過(guò)程組成

（3）Heyes-Roth：知識(shí)=事實(shí)+信念+啟發(fā)式知識(shí)、信息、數(shù)據(jù)及其關(guān)系數(shù)據(jù)是信息的載體，本身無(wú)確切含義，其關(guān)聯(lián)構(gòu)成信息信息是數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，賦予數(shù)據(jù)特定的含義，僅可理解為描述性知識(shí)知識(shí)可以是對(duì)信息的關(guān)聯(lián)，也可以是對(duì)已有知識(shí)的再認(rèn)識(shí)常用的關(guān)聯(lián)方式：

if……then……

2.1.1知識(shí)的概念-知識(shí)的類型(1/2)按知識(shí)的性質(zhì)概念、命題、公理、定理、規(guī)則和方法按知識(shí)的作用域常識(shí)性知識(shí)：通用通識(shí)的知識(shí)。人們普遍知道的、適應(yīng)所有領(lǐng)域的知識(shí)。領(lǐng)域性知識(shí)：面向某個(gè)具體專業(yè)領(lǐng)域的知識(shí)。例如：專家經(jīng)驗(yàn)。按知識(shí)的作用效果事實(shí)性知識(shí)：用于描述事物的概念、定義、屬性等；或用于描述問(wèn)題的狀態(tài)、環(huán)境、條件等。過(guò)程性知識(shí)：用于問(wèn)題求解過(guò)程的操作、演算和行為的知識(shí)；用來(lái)指出如何使用那些與問(wèn)題有關(guān)的事實(shí)性知識(shí)的知識(shí)；表示方式：產(chǎn)生式、謂詞、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)等?？刂菩灾R(shí)：是關(guān)于如何使用過(guò)程性知識(shí)的知識(shí)；例如：推理策略、搜索策略、不確定性的傳播策略。2.1.1知識(shí)的概念-知識(shí)的類型(2/2)按知識(shí)的層次表層知識(shí)：描述客觀事物的現(xiàn)象的知識(shí)。例如：感性、事實(shí)性知識(shí)深層知識(shí)：描述客觀事物本質(zhì)、內(nèi)涵等的知識(shí)。例如：理論知識(shí)按知識(shí)的確定性確定性知識(shí)：可以說(shuō)明其真值為真或?yàn)榧俚闹R(shí)不確定性知識(shí)：包括不精確、模糊、不完備知識(shí)不精確：知識(shí)本身有真假，但由于認(rèn)識(shí)水平限制卻不能肯定其真假表示：用可信度、概率等描述模糊：知識(shí)本身的邊界就是不清楚的。例如：大，小等表示：用可能性、隸屬度來(lái)描述不完備：解決問(wèn)題時(shí)不具備解決該問(wèn)題的全部知識(shí)。例如：醫(yī)生看病按知識(shí)的等級(jí)零級(jí)知識(shí)：敘述性知識(shí)一級(jí)知識(shí)：過(guò)程性知識(shí)

二級(jí)知識(shí)：控制性知識(shí)2.1.2知識(shí)表示的概念-知識(shí)表示的含義及要求什么是知識(shí)表示是對(duì)知識(shí)的描述，即用一組符號(hào)把知識(shí)編碼成計(jì)算機(jī)可以接受的某種結(jié)構(gòu)。其表示方法不唯一。知識(shí)表示的要求表示能力：能否正確、有效地表示問(wèn)題。包括：表示范圍的廣泛性領(lǐng)域知識(shí)表示的高效性對(duì)非確定性知識(shí)表示的支持程度可利用性：可利用這些知識(shí)進(jìn)行有效推理?？蓪?shí)現(xiàn)性：要便于計(jì)算機(jī)直接對(duì)其進(jìn)行處理可組織性：可以按某種方式把知識(shí)組織成某種知識(shí)結(jié)構(gòu)可維護(hù)性：便于對(duì)知識(shí)的增、刪、改等操作自然性：符合人們的日常習(xí)慣可理解性：知識(shí)應(yīng)易讀、易懂、易獲取等2.1.2知識(shí)表示的概念-知識(shí)表示的觀點(diǎn)及方法知識(shí)表示的觀點(diǎn)陳述性觀點(diǎn)：知識(shí)的存儲(chǔ)與知識(shí)的使用相分離優(yōu)點(diǎn)：靈活、簡(jiǎn)潔，演繹過(guò)程完整、確定，知識(shí)維護(hù)方便缺點(diǎn)：推理效率低、推理過(guò)程不透明過(guò)程性觀點(diǎn)：知識(shí)寓于使用知識(shí)的過(guò)程中優(yōu)點(diǎn)：推理效率高、過(guò)程清晰缺點(diǎn)：靈活性差、知識(shí)維護(hù)不便知識(shí)表示的方法邏輯表示法：一階謂詞邏輯產(chǎn)生式表示法：產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)表示法：語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，框架過(guò)程表示法第2章知識(shí)表示2.1知識(shí)表示與知識(shí)表示的概念2.2一階謂詞邏輯表示法2.3產(chǎn)生式表示法2.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.5框架表示法2.6過(guò)程表示法2.2一階謂詞邏輯表示法主要討論一階謂詞邏輯表示的邏輯學(xué)基礎(chǔ)命題和真值；論域和謂詞；連詞和量詞；項(xiàng)與合式公式；自由變?cè)c約束變?cè)^詞邏輯表示方法謂詞邏輯表示的應(yīng)用謂詞邏輯表示的特性一階謂詞邏輯表示法是一種基于數(shù)理邏輯的表示方法。數(shù)理邏輯是一門研究推理的學(xué)科?？煞譃椋阂浑A經(jīng)典邏輯：一階經(jīng)典命題邏輯，一階經(jīng)典謂詞邏輯非一階經(jīng)典邏輯：指除經(jīng)典邏輯以外的那些邏輯，例如：二階邏輯，多值邏輯，模糊邏輯等。2.2.1一階謂詞邏輯表示的邏輯學(xué)基礎(chǔ)-命題與真值命題的定義：斷言：定義2.1一個(gè)陳述句稱為一個(gè)斷言.命題：具有真假意義的斷言稱為命題.命題的真值：T：表示命題的意義為真F：表示命題的意義為假命題真值的說(shuō)明一個(gè)命題不能同時(shí)既為真又為假一個(gè)命題可在一定條件下為真，而在另一條件下為假2.2.1一階謂詞邏輯表示的邏輯學(xué)基礎(chǔ)-論域和謂詞(1/2)論域：由所討論對(duì)象的全體構(gòu)成的集合。亦稱為個(gè)體域個(gè)體：論域中的元素謂詞：在謂詞邏輯中命題是用形如P(x1,x2,…,xn)的謂詞來(lái)表示的謂詞名：是命題的謂語(yǔ)，表示個(gè)體的性質(zhì)、狀態(tài)或個(gè)體之間的關(guān)系個(gè)體：是命題的主語(yǔ)，表示獨(dú)立存在的事物或概念定義2.2設(shè)D是個(gè)體域，P：Dn→{T，F(xiàn)｝是一個(gè)映射，其中則稱P是一個(gè)n元謂詞，記為P(x1,x2,…,xn)，其中，x1,x2,…,xn為個(gè)體，可以是個(gè)體常量、變?cè)秃瘮?shù)。

例如：GREATER(x,6)x大于6TEACHER(father(WangHong))王宏的父親是一位教師

2.2.1一階謂詞邏輯表示的邏輯學(xué)基礎(chǔ)-論域和謂詞(2/2)函數(shù)：定義2-3設(shè)D是個(gè)體域，f：Dn→D是一個(gè)映射，其中則稱f是D上的一個(gè)n元函數(shù)，記作f(x1,x2,…,xn)謂詞與函數(shù)的區(qū)別：謂詞是D到{T，F(xiàn)}的映射，函數(shù)是D到D的映射謂詞的真值是T和F，函數(shù)的值（無(wú)真值）是D中的元素謂詞可獨(dú)立存在，函數(shù)只能作為謂詞的個(gè)體2.2.1一階謂詞邏輯表示的邏輯基礎(chǔ)-連詞連詞：

?：“非”或者“否定”。表示對(duì)其后面的命題的否定

∨：“析取”。表示所連結(jié)的兩個(gè)命題之間具有“或”的關(guān)系∧：“合取”。表示所連結(jié)的兩個(gè)命題之間具有“與”的關(guān)系。→：“條件”或“蘊(yùn)含”。表示“若…則…”的語(yǔ)義。讀作“如果P，則Q”其中，P稱為條件的前件，Q稱為條件的后件。?：稱為“雙條件”。它表示“當(dāng)且僅當(dāng)”的語(yǔ)義。即讀作“P當(dāng)且僅當(dāng)Q”。例如，對(duì)命題P和Q，P?Q表示“P當(dāng)且僅當(dāng)Q”，2.2.1一階謂詞邏輯表示的邏輯基礎(chǔ)-量詞量詞：：全稱量詞，意思是“所有的”、“任一個(gè)”

命題(x)P(x)為真，當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)論域中的所有x，都有P(x)為真命題(x)P(x)為假，當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)xiD，使得P(xi)為假：存在量詞，意思是“至少有一個(gè)”、“存在有”

命題(x)P(x)為真，當(dāng)且僅當(dāng)至少存在一個(gè)xiD，使得P(xi)為真命題(x)P(x)為假，當(dāng)且僅當(dāng)對(duì)論域中的所有x，都有P(x)為假

2.2.1一階謂詞邏輯表示的邏輯基礎(chǔ)-項(xiàng)與合式公式項(xiàng)定義2-4項(xiàng)滿足如下規(guī)則：(1)單獨(dú)一個(gè)個(gè)體詞是項(xiàng)；(2)若t1,t2,…,tn是項(xiàng)，f是n元函數(shù)，則f(t1,t2,…,tn)是項(xiàng)；(3)由(1)、(2)生成的表達(dá)式是項(xiàng)。項(xiàng)是把個(gè)體常量、個(gè)體變量和函數(shù)統(tǒng)一起來(lái)的一念。原子謂詞公式定義2-5原子謂詞公式的含義為：若t1,t2,…,tn是項(xiàng)，P是謂詞，則稱P(t1,t2,…,tn)為原子謂詞公式。合式公式定義2-6滿足如下規(guī)則的謂詞演算可得到合式公式：(1)單個(gè)原子謂詞公式是合式公式；(2)若A是合式公式，則?A也是合式公式；(3)若A,B是合式公式，則A∨B，A∧B，A→B，A?B也都是合式公式；(4)若A是合式公式，x是項(xiàng)，則(x)A(x)和(x)A(x)都是合式公式。例如，?P(x,y)∨Q(y)，(x)(A(x)→B(x))，都是合式公式。連詞的優(yōu)先級(jí)?,∧,∨→,?2.2.1一階謂詞邏輯表示的邏輯基礎(chǔ)-自由變?cè)c約束變?cè)犛颍褐肝挥诹吭~后面的單個(gè)謂詞或者用括弧括起來(lái)的合式公式約束變?cè)狠犛騼?nèi)與量詞中同名的變?cè)Q為約束變?cè)杂勺冊(cè)翰皇芗s束的變?cè)Q為自由變?cè)樱?x)(P(x，y)→Q(x，y))∨R(x，y)其中，(P(x，y)→Q(x，y))是(x)的轄域轄域內(nèi)的變?cè)獂是受(x)約束的變?cè)猂(x，y)中的x和所有的y都是自由變?cè)冊(cè)膿Q名：謂詞公式中的變?cè)梢該Q名。但需注意：第一：對(duì)約束變?cè)仨毎淹募s束變?cè)冀y(tǒng)一換成另外一個(gè)相同的名字，且不能與轄域內(nèi)的自由變?cè)?。例，?duì)(xP(x，y))，可把約束變?cè)獂換成z，得到公式(z)P(z，y)。第二：對(duì)轄域內(nèi)的自由變?cè)?，不能改成與約束變?cè)嗤拿帧＠?，?duì)(x)P(x，y)，可把y換成z，得到(z)P(x，z)，但不能換成x。2.2.2謂詞邏輯表示方法(1/2)表示步驟：(1)先根據(jù)要表示的知識(shí)定義謂詞(2)再用連詞、量詞把這些謂詞連接起來(lái)例2.1表示知識(shí)“所有教師都有自己的學(xué)生”。定義謂詞：T(x)：表示x是教師。S(y)：表示y是學(xué)生。TS(x,y)：表示x是y的老師。

表示知識(shí)：(x)(y)(T(x)→TS(x,y)∧S(y))可讀作：對(duì)所有x，如果x是一個(gè)教師，那么一定存在一個(gè)個(gè)體y，y的老師是x，且y是一個(gè)學(xué)生。2.2.2謂詞邏輯表示方法(2/2)例2.2表示知識(shí)“所有的整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù)”。定義謂詞：I(x)：x是整數(shù)，E(x)：x是偶數(shù)，O(x)：x是奇數(shù)表示知識(shí)：(x)(I(x)→E(x)∨O(x))例2.3表示如下知識(shí)：王宏是計(jì)算機(jī)系的一名學(xué)生。王宏和李明是同班同學(xué)。凡是計(jì)算機(jī)系的學(xué)生都喜歡編程序。定義謂詞：COMPUTER(x)：表示x是計(jì)算機(jī)系的學(xué)生。CLASSMATE(x,y)：表示x和y是同班同學(xué)。LIKE(x,y)：表示x喜歡y。表示知識(shí)：COMPUTER(WangHong)CLASSMATE(WangHong,LiMing)(x)(COMPUTER(x)→LIKE(x,programming))2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-機(jī)器人移盒子問(wèn)題(1/6)分別定義描述狀態(tài)和動(dòng)作的謂詞描述狀態(tài)的謂詞：TABLE(x)：x是桌子EMPTY(y)：y手中是空的AT(y,z)：y在z處HOLDS(y,w)：y拿著wON(w,x)：w在x桌面上變?cè)膫€(gè)體域：x的個(gè)體域是{a,b}y的個(gè)體域是{robot}z的個(gè)體域是{a,b,c}w的個(gè)體域是{box}abc2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-機(jī)器人移盒子問(wèn)題(2/6)問(wèn)題的初始狀態(tài)：AT(robot,c)EMPTY(robot)ON(box,a)TABLE(a)TABLE(b)問(wèn)題的目標(biāo)狀態(tài)：AT(robot,c)EMPTY(robot)ON(box,b)TABLE(a)TABLE(b)機(jī)器人行動(dòng)的目標(biāo)把問(wèn)題的初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)狀態(tài)，而要實(shí)現(xiàn)問(wèn)題狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要完成一系列的操作abc2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-機(jī)器人移盒子問(wèn)題(3/6)描述操作的謂詞條件部分：用來(lái)說(shuō)明執(zhí)行該操作必須具備的先決條件可用謂詞公式來(lái)表示

動(dòng)作部分：給出了該操作對(duì)問(wèn)題狀態(tài)的改變情況通過(guò)在執(zhí)行該操作前的問(wèn)題狀態(tài)中刪去和增加相應(yīng)的謂詞來(lái)實(shí)現(xiàn)需要定義的操作：Goto(x,y)：從x處走到y(tǒng)處。Pickup(x)：在x處拿起盒子。Setdown(x)：在x處放下盒子。2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-機(jī)器人移盒子問(wèn)題(4/6)各操作的條件和動(dòng)作：Goto(x，y)條件：AT(robot，x)動(dòng)作：刪除表：AT(robot，x)添加表：AT(robot，y)Pickup(x)條件：ON(box，x)，TABLE(x)，AT(robot，x)，EMPTY(robot)動(dòng)作：刪除表：EMPTY(robot)，ON(box，x)添加表：HOLDS(robot，box)Setdown(x)條件：AT(robot，x)，TABLE(x)，HOLDS(robot，box)動(dòng)作：刪除表：HOLDS(robot，box)添加表：EMPTY(robot)，ON(box，x)機(jī)器人每執(zhí)行一操作前，都要檢查該操作的先決條件是否可以滿足。如果滿足，就執(zhí)行相應(yīng)的操作；否則再檢查下一個(gè)操作。

2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-機(jī)器人移盒子問(wèn)題(5/6)這個(gè)機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題的求解過(guò)程如下：

狀態(tài)1(初始狀態(tài))

AT(robot,c)開始EMPTY(robot)=========>ON(box,a)TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)2

AT(robot,a)Goto(c,a) EMPTY(robot)==========>ON(box,a)TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)3

AT(robot,a)Pickup(a)HOLDS(robot,box)=========>TABLE(a)TABLE(b)

abc2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-機(jī)器人移盒子問(wèn)題(6/6)

狀態(tài)4AT(robot,b)Goto(a,b)HOLDS(robot,box)==========>TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)5AT(robot,b)Setdown(b)EMPTY(robot)==========>ON(box,b)TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)6(目標(biāo)狀態(tài))AT(robot,c)Goto(b,c)EMPTY(robot)=========>ON(box,b)TABLE(a)TABLE(b)abc2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-猴子摘香蕉問(wèn)題(1/3)描述狀態(tài)的謂詞：AT(x,y)：x在y處ONBOX：猴子在箱子上HB：猴子得到香蕉個(gè)體域：x：{monkey,box,banana}Y：{a,b,c}問(wèn)題的初始狀態(tài)AT(monkey,a)AT(box,b)?ONBOX，?HB問(wèn)題的目標(biāo)狀態(tài)AT(monkey,c)，AT(box,c)ONBOX，HBabc2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-猴子摘香蕉問(wèn)題(2/3)描述操作的謂詞Goto(u,v)：猴子從u處走到v處Pushbox(v,w)：猴子推著箱子從v處移到w處Climbbox：猴子爬上箱子Grasp：猴子摘取香蕉各操作的條件和動(dòng)作Goto(u,v)條件：?ONBOX，AT(monkey,u)，動(dòng)作：刪除表：AT(monkey,u)添加表：AT(monkey,v)Pushbox(v,w)條件：?ONBOX，AT(monkey,v)，AT(box,v)動(dòng)作：刪除表：AT(monkey,v)，AT(box,v)添加表：AT(monkey,w)，AT(box,w)2.2.3謂詞邏輯表示的應(yīng)用-猴子摘香蕉問(wèn)題(3/3)Climbbox條件：?ONBOX，AT(monkey,w)，AT(box,w)動(dòng)作：刪除表：?ONBOX添加表：ONBOXGrasp條件：ONBOX，AT(box,c)動(dòng)作：刪除表：?HB添加表：HB2.2.4謂詞邏輯表示的特征主要優(yōu)點(diǎn)自然：一階謂詞邏輯是一種接近于自然語(yǔ)言的形式語(yǔ)言系統(tǒng)，謂詞邏輯表示法接近于人們對(duì)問(wèn)題的直觀理解明確：有一種標(biāo)準(zhǔn)的知識(shí)解釋方法，因此用這種方法表示的知識(shí)明確、易于理解精確：謂詞邏輯的真值只有“真”與“假”，其表示、推理都是精確的靈活：知識(shí)和處理知識(shí)的程序是分開的，無(wú)須考慮處理知識(shí)的細(xì)節(jié)模塊化：知識(shí)之間相對(duì)獨(dú)立，使得添加、刪除、修改知識(shí)比較容易進(jìn)行主要缺點(diǎn)知識(shí)表示能力差：只能表示確定性知識(shí)，而不能表示非確定性知識(shí)、過(guò)程性知識(shí)和啟發(fā)式知識(shí)知識(shí)庫(kù)管理困難：缺乏知識(shí)的組織原則，知識(shí)庫(kù)管理比較困難存在組合爆炸：由于難以表示啟發(fā)式知識(shí)，因此只能盲目地使用推理規(guī)則，這樣當(dāng)系統(tǒng)知識(shí)量較大時(shí)，容易發(fā)生組合爆炸系統(tǒng)效率低：它把推理演算與知識(shí)含義截然分開，拋棄了表達(dá)內(nèi)容中所含有的語(yǔ)義信息，往往使推理過(guò)程冗長(zhǎng)，降低了系統(tǒng)效率第2章知識(shí)表示2.1知識(shí)表示與知識(shí)表示的概念2.2一階謂詞邏輯表示法2.3產(chǎn)生式表示法2.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.5框架表示法2.6過(guò)程表示法2.3產(chǎn)生式表示法產(chǎn)生式（Production）是目前人工智能中使用最多的一種知識(shí)表示方法2.3.1產(chǎn)生式表示的基本方法事實(shí)的表示規(guī)則的表示產(chǎn)生式與蘊(yùn)含式的區(qū)別產(chǎn)生式與條件語(yǔ)句的區(qū)別2.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)2.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本過(guò)程2.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制策略2.3.5產(chǎn)生式系統(tǒng)的類型2.3.6產(chǎn)生式系統(tǒng)的特性2.3.1產(chǎn)生式表示的基本方法-事實(shí)的表示事實(shí)的定義事實(shí)是斷言一個(gè)語(yǔ)言變量的值或斷言多個(gè)語(yǔ)言變量之間關(guān)系的陳述句語(yǔ)言變量的值或語(yǔ)言變量之間的關(guān)系可以是數(shù)字、詞等例如：“雪是白的”，其中“雪”是語(yǔ)言變量，“白的”是語(yǔ)言變量的值“王峰熱愛祖國(guó)”，其中，“王峰”和“祖國(guó)”是兩個(gè)語(yǔ)言變量,“熱愛”是語(yǔ)言變量之間的關(guān)系事實(shí)的表示確定性知識(shí)，事實(shí)可用如下三元組表示：（對(duì)象，屬性，值）或（關(guān)系，對(duì)象1，對(duì)象2）其中，對(duì)象就是語(yǔ)言變量。例如：(snow,color,white)或（雪，顏色，白）(love,WangFeng,country)或（熱愛，王峰，祖國(guó)）非確定性知識(shí)，事實(shí)可用如下四元組表示：（對(duì)象，屬性，值，可信度因子）其中，“可信度因子”是指該事實(shí)為真的相信程度。可用[0,1]之間的一個(gè)實(shí)數(shù)來(lái)表示。2.3.1產(chǎn)生式表示的基本方法-規(guī)則的表示規(guī)則的作用描述事物之間的因果關(guān)系。規(guī)則的產(chǎn)生式表示形式常稱為產(chǎn)生式規(guī)則，簡(jiǎn)稱為產(chǎn)生式或規(guī)則。產(chǎn)生式的基本形式P→Q或者IFPTHENQP是產(chǎn)生式的前提，也稱為前件，它給出了該產(chǎn)生式可否使用的先決條件，由事實(shí)的邏輯組合來(lái)構(gòu)成；Q是一組結(jié)論或操作，也稱為產(chǎn)生式的后件，它指出當(dāng)前題P滿足時(shí)，應(yīng)該推出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的動(dòng)作。產(chǎn)生式的含義如果前提P滿足，則可推出結(jié)論Q或執(zhí)行Q所規(guī)定的操作產(chǎn)生式規(guī)則的例子r6:IF動(dòng)物有犬齒AND有爪AND眼盯前方THEN該動(dòng)物是食肉動(dòng)物其中，r6是該產(chǎn)生式的編號(hào)；“動(dòng)物有犬齒AND有爪AND眼盯前方”是產(chǎn)生式的前提P；“該動(dòng)物是食肉動(dòng)物”是產(chǎn)生式的結(jié)論Q。2.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其說(shuō)明(1/2)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)DB(DataBase)存放求解問(wèn)題的各種當(dāng)前信息如：?jiǎn)栴}的初始狀態(tài)輸入的事實(shí)中間結(jié)論及最終結(jié)論等用于推理過(guò)程的規(guī)則匹配推理過(guò)程中，當(dāng)規(guī)則庫(kù)中某條規(guī)則的前提可以和綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的已知事實(shí)匹配時(shí)，該規(guī)則被激活，由它推出的結(jié)論將被作為新的事實(shí)放入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，成為后面推理的已知事實(shí)。

規(guī)則庫(kù)RB(RuleBase)也稱知識(shí)庫(kù)KB(KnowledgeBase),用于存放與求解問(wèn)題有關(guān)的所有規(guī)則的集合作用：是產(chǎn)生式系統(tǒng)問(wèn)題求解的基礎(chǔ)要求：知識(shí)的完整性、一致性、準(zhǔn)確性、靈活性和知識(shí)組織的合理性控制系統(tǒng)規(guī)則庫(kù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)2.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其說(shuō)明(2/2)控制系統(tǒng)(Controlsystem)控制系統(tǒng)的主要作用亦稱推理機(jī)，用于控制整個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行，決定問(wèn)題求解過(guò)程的推理線路?？刂葡到y(tǒng)的主要任務(wù)選擇匹配：按一定的策略從規(guī)則庫(kù)種選擇規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行匹配。匹配是指把所選規(guī)則的前提與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行比較，若事實(shí)庫(kù)中存的事實(shí)與所選規(guī)則前提一致，則稱匹配成功，該規(guī)則為可用；否則，稱匹配失敗，該規(guī)則不可用。沖突消解：對(duì)匹配成功的規(guī)則，按照某種策略從中選出一條規(guī)則執(zhí)行。執(zhí)行操作：對(duì)所執(zhí)行的規(guī)則，若其后件為一個(gè)或多個(gè)結(jié)論，則把這些結(jié)論加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)；若其后件為一個(gè)或多個(gè)操作時(shí)，執(zhí)行這些操作。終止推理：檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否包含有目標(biāo)，若有，則停止推理。路徑解釋：在問(wèn)題求解過(guò)程中，記住應(yīng)用過(guò)的規(guī)則序列，以便最終能夠給出問(wèn)題的解的路徑。2.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子(1/4)動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)該系統(tǒng)可以識(shí)別老虎、金錢豹、斑馬、長(zhǎng)頸鹿、企鵝、信天翁這6種動(dòng)物。其規(guī)則庫(kù)包含如下15條規(guī)則：r1IF該動(dòng)物有毛發(fā)THEN該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物r2IF該動(dòng)物有奶THEN該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物r3IF該動(dòng)物有羽毛THEN該動(dòng)物是鳥r4IF該動(dòng)物會(huì)飛AND會(huì)下蛋THEN該動(dòng)物是鳥r5IF該動(dòng)物吃肉THEN該動(dòng)物是食肉動(dòng)物r6IF該動(dòng)物有犬齒AND有爪AND眼盯前方THEN該動(dòng)物是食肉動(dòng)物r7IF該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物AND有蹄THEN該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物r8IF該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物AND是嚼反芻動(dòng)物THEN該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物r9IF該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物AND是食肉動(dòng)物AND是黃褐色AND身上有暗斑點(diǎn)THEN該動(dòng)物是金錢豹2.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子(2/4)r10IF該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物AND是食肉動(dòng)物AND是黃褐色AND身上有黑色條紋THEN該動(dòng)物是虎r11IF該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物AND有長(zhǎng)脖子AND有長(zhǎng)腿AND身上有暗斑點(diǎn)THEN該動(dòng)物是長(zhǎng)頸鹿r12IF動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物AND身上有黑色條紋THEN該動(dòng)物是斑馬r13IF該動(dòng)物是鳥AND有長(zhǎng)脖子AND有長(zhǎng)腿AND不會(huì)飛AND有黑白二色THEN該動(dòng)物是鴕鳥r14IF該動(dòng)物是鳥AND會(huì)游泳AND不會(huì)飛AND有黑白二色THEN該動(dòng)物是企鵝r15IF該動(dòng)物是鳥AND善飛THEN該動(dòng)物是信天翁其中，ri(i=1,2,…….,15)是規(guī)則的編號(hào)初始綜合數(shù)據(jù)庫(kù)包含的事實(shí)有：動(dòng)物有暗斑點(diǎn)，有長(zhǎng)脖子，有長(zhǎng)腿，有奶，有蹄該例子的部分推理網(wǎng)絡(luò)如下：

2.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子(3/4)圖中最上層的結(jié)點(diǎn)稱為“假設(shè)”或“結(jié)論”中間結(jié)點(diǎn)稱為“中間假設(shè)”；終結(jié)點(diǎn)稱為“證據(jù)”或“事實(shí)”；每個(gè)“結(jié)論”都是本問(wèn)題的一個(gè)目標(biāo)，所有“假設(shè)”構(gòu)成了本問(wèn)題的目標(biāo)集合長(zhǎng)頸鹿斑馬長(zhǎng)脖子長(zhǎng)腿暗斑點(diǎn)有蹄類黑條紋有蹄哺乳動(dòng)物嚼反芻動(dòng)物有毛r2r7r8r11r12有奶r12.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)-產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子(4/4)系統(tǒng)的推理過(guò)程(1)先從規(guī)則庫(kù)中取出第一條規(guī)則r1，檢查其前提是否可與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)相匹配。r1的前提是“有毛發(fā)”，但事實(shí)庫(kù)中無(wú)此事實(shí)，故匹配失敗。然后取r2，該前提可與已知事實(shí)“有奶”相匹配，r2被執(zhí)行，并將其結(jié)論“該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物”作為新的事實(shí)加入到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中。此時(shí)，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容變?yōu)椋簞?dòng)物有暗斑，有長(zhǎng)脖子，有長(zhǎng)腿，有奶，有蹄，是哺乳動(dòng)物(2)再?gòu)囊?guī)則庫(kù)中取r3，r4，r5，r6進(jìn)行匹配，均失敗。接著取r7，該前提與已知事實(shí)“是哺乳動(dòng)物”相匹配，r7被執(zhí)行，并將其結(jié)論“該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物”作為新的事實(shí)加入到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中。此時(shí)，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容變?yōu)椋簞?dòng)物有暗斑，有長(zhǎng)脖子，有長(zhǎng)腿，有奶，有蹄，是哺乳動(dòng)物，是有蹄類動(dòng)物(3)此后，r8，r9，r10均匹配失敗。接著取r11，該前提“該動(dòng)物是有蹄類動(dòng)物AND有長(zhǎng)脖子AND有長(zhǎng)腿AND身上有暗斑”與已知事實(shí)相匹配，r11被執(zhí)行，并推出“該動(dòng)物是長(zhǎng)頸鹿”。由于“長(zhǎng)頸鹿”已是目標(biāo)集合中的一個(gè)結(jié)論，即已推出最終結(jié)果，故問(wèn)題求解過(guò)程結(jié)束。說(shuō)明：上述規(guī)則僅是一種直接表示方式，用三元組表示r15如下：r15：IF（動(dòng)物，類別，鳥）AND（動(dòng)物，本領(lǐng)，善飛）THEN（動(dòng)物，名稱，信天翁）2.3.6產(chǎn)生式系統(tǒng)的特點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)自然性：采用“如果……，則……”的形式，人類的判斷性知識(shí)基本一致。模塊性：規(guī)則是規(guī)則庫(kù)中最基本的知識(shí)單元，各規(guī)則之間只能通過(guò)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)生聯(lián)系，而不能相互調(diào)用，從而增加了規(guī)則的模塊性。有效性：產(chǎn)生式知識(shí)表示法既可以表示確定性知識(shí)，又可以表示不確定性知識(shí)，既有利于表示啟發(fā)性知識(shí)，又有利于表示過(guò)程性知識(shí)。一致性：規(guī)則庫(kù)中的所有規(guī)則都具有相同的格式，并且綜合數(shù)據(jù)庫(kù)可被所有規(guī)則訪問(wèn)，因此規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則可以統(tǒng)一處理。

主要缺點(diǎn)效率較低：各規(guī)則之間的聯(lián)系必須以綜合數(shù)據(jù)庫(kù)為媒介。并且，其求解過(guò)程是一種反復(fù)進(jìn)行的“匹配—沖突消解—執(zhí)行”過(guò)程。這樣的執(zhí)行方式將導(dǎo)致執(zhí)行的低效率。不便于表示結(jié)構(gòu)性知識(shí)：由于產(chǎn)生式表示中的知識(shí)具有一致格式，且規(guī)則之間不能相互調(diào)用，因此那種具有結(jié)構(gòu)關(guān)系或?qū)哟侮P(guān)系的知識(shí)則很難以自然的方式來(lái)表示。第2章知識(shí)表示2.1知識(shí)表示與知識(shí)表示的概念2.2一階謂詞邏輯表示法2.3產(chǎn)生式表示法2.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.5框架表示法2.6過(guò)程表示法2.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念2.4.2事務(wù)和概念的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示2.4.3情況和動(dòng)作的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示2.4.4邏輯關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示2.4.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的求解過(guò)程2.4.6語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是奎廉(J.R.Quillian)1968年在研究人類聯(lián)想記憶時(shí)提出的一種心理學(xué)模型，認(rèn)為記憶是由概念間的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)的。隨后，奎廉又把它用作知識(shí)表示。1972年，西蒙在他的自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)中也采用了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法。1975年，亨德里克(G.G.Hendrix)又對(duì)全稱量詞的表示提出了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)(1/2)什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種用實(shí)體及其語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表達(dá)知識(shí)的有向圖。結(jié)點(diǎn)代表實(shí)體，表示各種事物、概念、情況、屬性、狀態(tài)、事件、動(dòng)作等；弧代表語(yǔ)義關(guān)系，表示它所連結(jié)的兩個(gè)實(shí)體之間的語(yǔ)義聯(lián)系，它必須帶有標(biāo)識(shí)。語(yǔ)義基元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中最基本的語(yǔ)義單元稱為語(yǔ)義基元，可用三元組表示為：（結(jié)點(diǎn)1，弧，結(jié)點(diǎn)2）基本網(wǎng)元指一個(gè)語(yǔ)義基元對(duì)應(yīng)的有向圖例如：若有語(yǔ)義基元（A,R,B），其中，A、B分別表示兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，R表示A與B之間的某種語(yǔ)義聯(lián)系，則它所對(duì)應(yīng)的基本網(wǎng)元如下圖所示：

ABR2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)(2/2)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單例子

例2.7用于一網(wǎng)絡(luò)表示“鴕鳥是一種鳥”語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)與產(chǎn)生式對(duì)應(yīng)的表示能力事實(shí)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ABR2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-基本的語(yǔ)義關(guān)系(1/6)實(shí)例關(guān)系：ISA體現(xiàn)的是“具體與抽象”的概念，含義為“是一個(gè)”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)實(shí)例。例分類關(guān)系：AKO亦稱泛化關(guān)系，體現(xiàn)的是“子類與超類”的概念，含義為“是一種”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一種類型。例成員關(guān)系：A-Member-of體現(xiàn)的是“個(gè)體與集體”的關(guān)系，含義為“是一員”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)成員。例上述關(guān)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(jié)點(diǎn)可以繼承抽象層結(jié)點(diǎn)的所有屬性鳥動(dòng)物AKO張強(qiáng)共青團(tuán)員A-Member-of人李剛ISA2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-基本的語(yǔ)義關(guān)系(2/6)屬性關(guān)系指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有：

Have：含義為“有”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)具有另一個(gè)結(jié)點(diǎn)所描述的屬性Can：含義為“能”、“會(huì)”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)能做另一個(gè)結(jié)點(diǎn)的事情例如：“鳥有翅膀”Age:

含義為“年齡”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)是另一個(gè)結(jié)點(diǎn)在年齡方面的屬性例如：“張強(qiáng)18歲”鳥翅膀Have張強(qiáng)18Age2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-基本的語(yǔ)義關(guān)系(3/6)聚類關(guān)系

亦稱包含關(guān)系。指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系。常用的包含關(guān)系是：Part-of：含義為“是一部分”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)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(guān)系與實(shí)例、分類、成員關(guān)系的主要區(qū)別聚類關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。如上兩個(gè)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-of2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-基本的語(yǔ)義關(guān)系(4/6)時(shí)間關(guān)系指不同事件在其發(fā)生時(shí)間方面的先后次序關(guān)系。常用的時(shí)間關(guān)系有：Before：含義為“在前”，表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之前發(fā)生After:含義為“在后”，表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之后發(fā)生例如：“北京奧運(yùn)會(huì)在悉尼奧運(yùn)會(huì)之后”北京奧運(yùn)會(huì)悉尼奧運(yùn)會(huì)After2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-基本的語(yǔ)義關(guān)系(5/6)位置關(guān)系指不同事物在位置方面的關(guān)系。常用的位置關(guān)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-on2.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念-基本的語(yǔ)義關(guān)系(6/6)相近關(guān)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(guān)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-to2.4.2事物和概念的表示-表示一元關(guān)系一元關(guān)系指可以用一元謂詞P(x)表示的關(guān)系。謂詞P說(shuō)明實(shí)體的性質(zhì)、屬性等。描述的是一些最簡(jiǎn)單、最直觀的事物或概念，常用：“是”、“有”、“會(huì)”、“能”等語(yǔ)義關(guān)系來(lái)說(shuō)明。如，“雪是白的”。一元關(guān)系的描述應(yīng)該說(shuō)，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示的是二元關(guān)系。如何用它來(lái)描述一元關(guān)系？結(jié)點(diǎn)1表示實(shí)體，結(jié)點(diǎn)2表示實(shí)體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，弧表示語(yǔ)義關(guān)系。例如，“李剛是一個(gè)人”為一元關(guān)系，其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如前所示。例2.8用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示“動(dòng)物能運(yùn)動(dòng)、會(huì)吃”。運(yùn)動(dòng)吃動(dòng)物CanCan2.4.2事物和概念的表示-表示二元關(guān)系(1/4)二元關(guān)系可用二元謂詞P(x,y)表示的關(guān)系。其中，x,y為實(shí)體，P為實(shí)體之間的關(guān)系。單個(gè)二元關(guān)系可直接用一個(gè)基本網(wǎng)元來(lái)表示，如前介紹的一些常用的二元關(guān)系及其表示。對(duì)復(fù)雜關(guān)系，可通過(guò)一些相對(duì)獨(dú)立的二元或一元關(guān)系的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。例2-9用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：動(dòng)物能運(yùn)動(dòng)、會(huì)吃。鳥是一種動(dòng)物，鳥有翅膀、會(huì)飛。魚是一種動(dòng)物，魚生活在水中、會(huì)游泳。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，各種動(dòng)物的屬性按屬性關(guān)系描述，動(dòng)物之間的分類關(guān)系用類屬關(guān)系描述。

2.4.2事物和概念的表示-表示二元關(guān)系(2/4)動(dòng)物吃運(yùn)動(dòng)翅膀水中鳥魚飛游泳CanCanAKOLiveHaveCanAKOCan2.4.2事物和概念的表示-表示二元關(guān)系(3/4)

例2-10用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：王強(qiáng)是理想公司的經(jīng)理；理想公司在中關(guān)村；王強(qiáng)28歲。

中關(guān)村理想公司王強(qiáng)經(jīng)理28歲Located-at-Work-forHeadshipAge2.4.2事物和概念的表示-表示二元關(guān)系(4/4)例2-11：李新的汽車的款式是“捷達(dá)”、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(gè)抽象概念。捷達(dá)李新汽車1銀灰色人汽車交通工具王紅汽車2紅色凱越BrandOwnerColorISAISAAKOColorOwnerBrandISAISA2.4.2事物和概念的表示-表示多元關(guān)系多元關(guān)系

可用多元謂詞P(x1，x2，……)表示的關(guān)系。其中，個(gè)體x1，x2，……為實(shí)體，謂詞P說(shuō)明這些實(shí)體之間的關(guān)系。用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示多元關(guān)系時(shí)，可把它轉(zhuǎn)化為一個(gè)或多個(gè)二員關(guān)系的組合，然后再利用下一節(jié)討論的合取關(guān)系的表示方法，把這種多元關(guān)系表示出來(lái)。

2.4.3情況和動(dòng)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(dòng)作結(jié)點(diǎn)的描述方法例2-12：用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：“小燕子這只燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢”需要設(shè)立一個(gè)占有權(quán)結(jié)點(diǎn)，表示占有物和占有時(shí)間等。

小燕子燕子鳥巢鳥窩春天時(shí)間秋天情況占有權(quán)占有資格ISAAKOOwneeStarAKOAKOEndAKOAKOOwnerAKO2.4.3情況和動(dòng)作的表示-情況的表示(2/2)

對(duì)上述問(wèn)題，也可以把占有作為一種關(guān)系，并用一條弧來(lái)表示，但在這種表示方法下，占有關(guān)系就無(wú)法表示了

小燕子燕子鳥巢鳥窩ISAAKOOwnsAKO2.4.3情況和動(dòng)作的表示-事件和動(dòng)作的表示用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事件或動(dòng)作時(shí)，需要設(shè)立一個(gè)事件或動(dòng)作結(jié)點(diǎn)動(dòng)作結(jié)點(diǎn)：由一些向外引出的弧來(lái)指出動(dòng)作的主體與客體。

例2-13用于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：“常河給江濤一張磁盤”事件結(jié)點(diǎn)：如上例用一個(gè)事件結(jié)點(diǎn)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GiftReceiverGiverAction2.4.4邏輯關(guān)系的表示-合取和析取的表示表示方法：可通過(guò)增加合取結(jié)點(diǎn)和析取結(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)

例2-14:用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下事實(shí)：“參賽者有教師、有學(xué)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(xué)生、高；D學(xué)生、低然后在按照他們的邏輯關(guān)系用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示出來(lái)。人參賽者ABCD或或教師學(xué)生高低與IsPartPartPartPartStateStateStateState2.4.4邏輯關(guān)系的表示-否定的表示(1/2)可分為基本語(yǔ)義關(guān)系的否定和一般語(yǔ)義關(guān)系的否定基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的表示可通過(guò)在有向弧上直接標(biāo)注該基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的方法來(lái)解決。例2-15:用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：書不在桌子上采用在有向弧上直接標(biāo)注該基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的方法，該語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為

書桌子?Located-on2.4.4邏輯關(guān)系的表示-否定的表示(2/2)一般語(yǔ)義關(guān)系的否定的表示對(duì)一般語(yǔ)義關(guān)系的否定，通常需要引進(jìn)“非”節(jié)點(diǎn)來(lái)表示。例2-16：用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：常河沒(méi)有給江濤一張磁盤采用引進(jìn)“非”節(jié)點(diǎn)的方法，其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖一張磁盤

給非常河江濤GiftGiverReceiver2.4.4邏輯關(guān)系的表示-蘊(yùn)含的表示通過(guò)增加蘊(yùn)含關(guān)系節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)在蘊(yùn)含關(guān)系中，有兩條指向蘊(yùn)含節(jié)點(diǎn)的弧，一條代表前提條件，標(biāo)記為ANTE；另一條代表結(jié)論，標(biāo)記為CONSE。例2-18：用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下知識(shí)：“如果學(xué)校組織大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，那么李強(qiáng)就參加比賽”該蘊(yùn)含關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖。其中，在前提條件中，機(jī)器人競(jìng)賽的組織者是學(xué)校，參賽對(duì)象是學(xué)生操縱的機(jī)器人，而機(jī)器人只不過(guò)是一種智能機(jī)器。學(xué)校比賽活動(dòng)機(jī)器人機(jī)器人競(jìng)賽蘊(yùn)含參加比賽學(xué)生智能機(jī)器李強(qiáng)人RacerAKOConstitutionManipulatorANTECONSEISAAKOAKOJoiner2.4.4邏輯關(guān)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(yǔ)義關(guān)系來(lái)表示全稱量詞：可采用亨德里克提出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)基本思想：把一個(gè)復(fù)雜命題劃分為若干個(gè)子命題，每個(gè)子命題用一個(gè)較簡(jiǎn)單的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示，稱為一個(gè)子空間，多個(gè)子空間構(gòu)成一個(gè)大空間。每個(gè)子空間看作是大空間中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，稱作超結(jié)點(diǎn)?？臻g可逐層嵌套，子空間之間用弧互相連結(jié)。例2-19用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下事實(shí)：“每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言”其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖。在該圖中：

GS是一個(gè)概念結(jié)點(diǎn)，它表示具有全稱量化的一般事件。g是一個(gè)實(shí)例結(jié)點(diǎn)，代表GS

中的一個(gè)具體例子，如上所提到的事實(shí)。s是一個(gè)全稱變量，表示任意一個(gè)學(xué)生。l是一個(gè)存在變量，表示某一次學(xué)習(xí)。P是一個(gè)存在變量，表示某一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。這樣，s、l、p之間的語(yǔ)義聯(lián)系就構(gòu)成一個(gè)子空間，它表示對(duì)每一個(gè)學(xué)生s，都存在一個(gè)學(xué)習(xí)事件l和一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言p。2.4.4邏輯關(guān)系的表示-存在和全稱量詞的表示(2/4)

在從結(jié)點(diǎn)g引出的三條弧中，弧“ISA”說(shuō)明結(jié)點(diǎn)g是GS中一個(gè)實(shí)例；弧“F”說(shuō)明它所代表的子空間及其具體形式；弧“”說(shuō)明它所代表的全稱量詞GSg+slp學(xué)生學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言ISAISAISAFSubjectObjectISA2.4.4邏輯關(guān)系的表示-存在和全稱量詞的表示(3/4)

每一個(gè)全稱量詞都需要一條這樣的弧，子空間中有多少個(gè)全稱量詞，就需要有多少條這樣的弧。例2-19用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí)：“每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了所有的程序設(shè)計(jì)課程”其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。其中，結(jié)點(diǎn)g有兩條指向全稱變量的弧。學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)課gGSslpISAISAISASubjectObjectISAF2.4.4邏輯關(guān)系的表示-存在和全稱量詞的表示(4/4)

另外，在網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)中，要求F指向的子空間中的所有非全稱變量結(jié)點(diǎn)都應(yīng)該是存在量詞約束的變量，否則應(yīng)放在子空間的外面。例2-21:用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí)：“每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了C++語(yǔ)言”其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。結(jié)點(diǎn)“C++語(yǔ)言”代表一門具體的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是結(jié)點(diǎn)“程序語(yǔ)言”的一個(gè)實(shí)例，故被放到F所指的子空間的外邊

GSgsl學(xué)生學(xué)習(xí)C++語(yǔ)言程序語(yǔ)言ISAISASubjectObjectFISAISA2.4.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程-繼承用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的問(wèn)題求解系統(tǒng)主要由兩大部分所組成，一部分是由語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)，另一部分是用于問(wèn)題求解的推理機(jī)構(gòu)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程主要有兩種，一種是繼承，另一種是匹配。繼承是指把對(duì)事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到實(shí)例結(jié)點(diǎn)。通過(guò)繼承可以得到所需結(jié)點(diǎn)的一些屬性值，它通常是沿著ISA、AKO等繼承弧進(jìn)行的。繼承的一般過(guò)程：(1)建立一個(gè)結(jié)點(diǎn)表，用來(lái)存放待求解結(jié)點(diǎn)和所有以ISA、AKO等繼承弧與此結(jié)點(diǎn)相連的那些結(jié)點(diǎn)。初始情況下，表中只有待求解結(jié)點(diǎn)。(2)檢查表中的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)是否是有繼承弧。如果有，就把該弧所指的所有結(jié)點(diǎn)放入結(jié)點(diǎn)表的末尾，記錄這些結(jié)點(diǎn)的所有屬性，并從結(jié)點(diǎn)表中刪除第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。如果沒(méi)有繼承弧，僅從結(jié)點(diǎn)表中刪除第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。(3)重復(fù)(2)，直到結(jié)點(diǎn)表為空。此時(shí)記錄下來(lái)的屬性都是待求解結(jié)點(diǎn)繼承來(lái)的屬性。2.4.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程-匹配

是指在知識(shí)庫(kù)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求解問(wèn)題相符的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)模式。匹配的主要過(guò)程：(1)根據(jù)待求解問(wèn)題的要求構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片斷中有些結(jié)點(diǎn)或弧的標(biāo)識(shí)是空的，稱為詢問(wèn)處，它反映的是待求解的問(wèn)題。(2)根據(jù)該語(yǔ)義片斷到知識(shí)庫(kù)中去尋找所需要的信息。(3)當(dāng)待求解問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)片斷與知識(shí)庫(kù)中的某語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷相匹配時(shí)，則與詢問(wèn)處相匹配的事實(shí)就是問(wèn)題的解。例:假設(shè)例2-10的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)已在知識(shí)庫(kù)中，問(wèn)王強(qiáng)在哪個(gè)公司工作。根據(jù)這個(gè)問(wèn)題的要求，可構(gòu)造如如下語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷。

當(dāng)用該語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷與圖2-20所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匹配時(shí)，由“工作在”弧所指的結(jié)點(diǎn)可知，職員王強(qiáng)工作在“理想公司”，這就得到了問(wèn)題的答案。若還想知道職員王強(qiáng)的其它情況，則可在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中增加相應(yīng)的空結(jié)點(diǎn)。？王強(qiáng)Work-for2.4.6語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)性把事物的屬性以及事物間的各種語(yǔ)義聯(lián)系顯式地表示出來(lái)，是一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法。在這種方法中，下層結(jié)點(diǎn)可以繼承、新增、變異上層結(jié)點(diǎn)的屬性。聯(lián)想性本來(lái)是作為人類聯(lián)想記憶模型提出來(lái)的，它著重強(qiáng)調(diào)事物間的語(yǔ)義聯(lián)系，體現(xiàn)了人類的聯(lián)想思維過(guò)程。自索引性把各接點(diǎn)之間的聯(lián)系以明確、簡(jiǎn)潔的方式表示出來(lái)，通過(guò)與某一結(jié)點(diǎn)連結(jié)的弧可以很容易的找出與該結(jié)點(diǎn)有關(guān)的信息，而不必查找整個(gè)知識(shí)庫(kù)。這種自索引能力有效的避免搜索時(shí)所遇到的組合爆炸問(wèn)題。自然性這種帶有標(biāo)識(shí)的有向圖，可比較直觀地把知識(shí)表示出來(lái)，符合人們表達(dá)事物間關(guān)系的習(xí)慣，并且與自然語(yǔ)言語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換也比較容易實(shí)現(xiàn)。主要缺點(diǎn)：非嚴(yán)格性沒(méi)有象謂詞那樣嚴(yán)格的形式表示體系，一個(gè)給定語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的含義完全依賴于處理程序?qū)λM(jìn)行的解釋，通過(guò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的推理不能保證其正確性。復(fù)雜性語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的手段是多種多樣的，這雖然對(duì)其表示帶來(lái)了靈活性，但同時(shí)也由于表示形式的不一致，使得它的處理增加了復(fù)雜性。

第2章知識(shí)表示2.1知識(shí)表示與知識(shí)表示的概念2.2一階謂詞邏輯表示法2.3產(chǎn)生式表示法2.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.5框架表示法2.6過(guò)程表示法2.5框架表示法框架表示法是在框架理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)化知識(shí)表示方法。

2.5.1框架理論2.5.2框架和實(shí)例框架2.5.3框架系統(tǒng)2.5.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程2.5.5框架表示法的特征2.5.1框架理論

框架理論是明斯基于1975年作為理解視覺(jué)、自然語(yǔ)言對(duì)話及其它復(fù)雜行為的一種基礎(chǔ)提出來(lái)的。它認(rèn)為人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中各種事物的認(rèn)識(shí)都是以一種類似于框架的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在記憶中的，當(dāng)遇到一個(gè)新事物時(shí)，就從記憶中找出一個(gè)合適的框架，并根據(jù)新的情況對(duì)其細(xì)節(jié)加以修改、補(bǔ)充，從而形成對(duì)這個(gè)新事物的認(rèn)識(shí)。例如，對(duì)飯店、教室等的認(rèn)識(shí)。框架：是人們認(rèn)識(shí)事物的一種通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。即當(dāng)新情況發(fā)生時(shí)，人們只要把新的數(shù)據(jù)加入到該通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中便可形成一個(gè)具體的實(shí)體(類)，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為框架。實(shí)例框架：對(duì)于一個(gè)框架，當(dāng)人們把觀察或認(rèn)識(shí)到的具體細(xì)節(jié)填入后，就得到了該框架的一個(gè)具體實(shí)例，框架的這種具體實(shí)例被稱為實(shí)例框架?？蚣芟到y(tǒng)：在框架理論中，框架是知識(shí)的基本單位，把一組有關(guān)的框架連結(jié)起來(lái)便可形成一個(gè)框架系統(tǒng)。框架系統(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來(lái)完成。

2.5.5框架表示法的特征框架表示法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)性：最突出特點(diǎn)是善于表示結(jié)構(gòu)性知識(shí)，它能夠把知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系以及知識(shí)間的特殊聯(lián)系表示出來(lái)。深層性：框架表示法不僅可以從多個(gè)方面、多重屬性表示知識(shí)，而且還可以通過(guò)ISA、AKO等槽以嵌套結(jié)構(gòu)分層地對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示，因此能用來(lái)表達(dá)事物間復(fù)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(jìn)行補(bǔ)充和修改，這樣既減少知識(shí)冗余，又較好地保證了知識(shí)的一致性。自然性：框架能把與謀個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w集相關(guān)特性都集中在一起，從而高度模擬了人腦對(duì)實(shí)體多方面、多層次的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，直觀自然，易于理解?？蚣鼙硎痉ǖ牟蛔闳狈蚣艿男问嚼碚摚褐两瘢€沒(méi)有建立框架的形式理論，其推理和一致性檢查機(jī)制并非基于良好定義的語(yǔ)義。缺乏過(guò)程性知識(shí)表示：框架系統(tǒng)不便于表示過(guò)程性知識(shí)，缺乏如何使用框架中知識(shí)的描述能力?？蚣芡评磉^(guò)程需要用到一些與領(lǐng)域無(wú)關(guān)的推理規(guī)則，而這些規(guī)則在框架系統(tǒng)中又很難表達(dá)。清晰性難以保證：由于各框架本身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一定相同，從而框架系統(tǒng)的清晰性很難保證。

第2章知識(shí)表示2.1知識(shí)表示與知識(shí)表