人工智能知識表示狀態(tài)空間

人工智能劉海波HarbinEngineeringUniversityReviewAnagentisanythingthatcanbeviewedasperceivingitsenvironmentthroughsensorsandactinguponthatenvironmentthrougheffectors.Thepropertiesofanagent:AutonomyReactivitySocialabilityPro-activenessReviewMissionaryCannibalProblemLecture3:

KnowledgeRepresentation&StateSpace學(xué)習(xí)要求了解知識與知識表示的概念了解形狀與形狀空間的概念掌握形狀空間的圖描畫方法掌握用形狀空間法表示與求解問題KnowledgeBaconKnowledgeispowerFeigenbaumIntheknowledgeliesthepower如何讓知識迸發(fā)出力量呢？KnowledgeEnginneringKnowledgeEngineering(definedin1983byEdwardFeigenbaum)isanengineeringdisciplinethatinvolvesintegratingknowledgeintocomputersystemsinordertosolvecomplexproblemsnormallyrequiringahighlevelofhumanexpertise。知識工程的研討課題知識表示問題知識獲取問題知識利用問題Knowledge1997年版Webster詞典對知識的定義：知識是經(jīng)過實際、研討、聯(lián)絡(luò)或調(diào)查獲得的關(guān)于事物的現(xiàn)實和形狀的認(rèn)識，是對科學(xué)、藝術(shù)或技術(shù)的了解，是人類獲得的關(guān)于真理和原理的認(rèn)識的總和?？傊?，知識是人類積累的關(guān)于自然和社會的認(rèn)識和閱歷的總和。知識反映了客觀世界中事物之間的關(guān)系，不同事物或者一樣事物間的不同關(guān)系構(gòu)成了不同的知識。RelationsKnowledge知識的特性：相對正確性不確定性隨機(jī)性模糊性閱歷性不完全性可表示性與可利用性協(xié)議性Knowledge知識的分類按知識的作用范圍劃分為常識性知識和領(lǐng)域性知識按知識的作用及表示劃分為現(xiàn)實性知識、過程性知識和控制性知識Knowledge知識的分類例：從哈爾濱到北京是乘飛機(jī)還是坐火車的問題現(xiàn)實性知識：哈爾濱、北京、飛機(jī)、火車、時間、費用過程性知識：乘飛機(jī)、坐火車控制性知識：乘飛機(jī)較快、較貴。坐火車較慢、較廉價。Knowledge知識的分類按知識確實定性劃分為確定性知識和不確定性知識按知識的構(gòu)造及表現(xiàn)方式劃分為邏輯性知識和籠統(tǒng)性知識Knowledge知識的分類KnowledgeRepresentation表示是現(xiàn)實事物的一種替代物，如地圖。KnowledgeRepresentation知識表示就是將人類知識方式化或者模型化。實踐上就是一種計算機(jī)可以接受的用于描畫知識的數(shù)據(jù)構(gòu)造及其處置機(jī)制。知識表示=數(shù)據(jù)構(gòu)造+處置機(jī)制KnowledgeRepresentation知識表示的要求正確有效便于知識的獲取、組織與維護(hù)管理便于知識的利用〔如搜索、推理、計算〕便于知識的了解與機(jī)器實現(xiàn)KnowledgeRepresentationStateSpaceRepresentation〔形狀空間法〕ProblemReductionRepresentation〔問題歸約法〕PredicateLogicRepresentation〔謂詞邏輯法〕SemanticNetworkRepresentations〔語義網(wǎng)絡(luò)法〕FrameRepresentations〔框架法〕ScriptRepresentations〔腳本法〕ProcedureRepresentations〔過程法〕PetriNetRepresentations〔Petri網(wǎng)法〕Object-OrientedRepresentations〔面向?qū)ο蠓ā砈tateSpaceRepresentation形狀是用來表示描畫系統(tǒng)形狀的現(xiàn)實性知識的一組有序變量集合：

Q=[q0,q1,…,qn]T

式中每個元素qi(i=0,1，…,n)稱為形狀變量，給定每個形狀變量的一組值就得到一個詳細(xì)的形狀。StateSpaceRepresentation操作是用來表示引起形狀變化的過程性知識的一組關(guān)系或函數(shù)：

O={o1,o2,…,om}

式中每個元素oj(j=0,1，…,m)稱為操作算子。StateSpaceRepresentation形狀空間是利用形狀變量和操作算子表示系統(tǒng)或問題的有關(guān)知識的符號體系，形狀空間是一個四元組：

(S,O,S0,G)

其中：

S：形狀集合；

O：操作算子的集合；

S0：包含問題的初始形狀

G：包含問題的目的形狀StateSpaceRepresentation解是使初始形狀轉(zhuǎn)換為目的形狀的有限操作算子序列。解往往不獨一！StateSpaceRepresentation任何類型的數(shù)據(jù)構(gòu)造都可以用來描畫形狀，如符號、字符串、向量、多維數(shù)組、樹和表格等。所選用的數(shù)據(jù)構(gòu)造方式要與形狀所蘊含的某些特性具有類似性。StateSpaceRepresentation例題：八數(shù)碼問題〔重排九宮問題〕任何一種擺法就是一個形狀，一切擺法即為形狀集S，其大小為9!，S0和G分別為上面左右兩圖所示形狀。操作O如何表示？StateSpaceRepresentation例題：八數(shù)碼問題〔重排九宮問題〕O={數(shù)碼挪動操作}O={,,,}，箭頭表示挪動空格如何求解？StateSpaceGraph形狀空間可用有向圖來描畫圖的節(jié)點表示問題的形狀圖的弧表示形狀之間的關(guān)系弧可用一個數(shù)字表示對應(yīng)操作算子的代價問題求解等價于在圖中尋覓從起點到目的點的途徑StateSpaceGraph八數(shù)碼問題形狀空間的圖描畫ExamplesTSP問題〔TravelingSalemanProblem〕有一個推銷員，要到n個城市推銷商品，他要找出一個包含一切n個城市〔每個城市只能經(jīng)過一次〕的具有最短路程的環(huán)路。ExamplesTSP問題〔TravelingSalemanProblem〕ExamplesCPP問題〔ChinesePostmanProblem〕一個郵遞員從郵局出發(fā)，到所轄街道投遞郵件，最后前往郵局，假設(shè)他必需走遍所轄的每條街道至少一次，那么他應(yīng)如何選擇投遞道路，使所走的路程最短？Extensions哥尼斯堡七橋問題PregelK?nigsbergPregelExtensions哥尼斯堡七橋問題ExtensionsEuler回路給定無孤立結(jié)點圖G，假設(shè)存在一條回路，經(jīng)過圖中每邊一次且僅一次，該回路稱為Euler回路。