人工智能課件：第2章 知識(shí)表達(dá)技術(shù)

1、2021-11-31第二章第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù)知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2021-11-32課程的基本內(nèi)容與要求課程的基本內(nèi)容與要求知識(shí)的概念與含義，知識(shí)類型和知識(shí)模型的變換；重點(diǎn)介紹幾種常用的知識(shí)表達(dá)法狀態(tài)空間表示法、與/或圖表示法、產(chǎn)生式系統(tǒng)、知識(shí)的邏輯表達(dá)方法、語義網(wǎng)絡(luò)、框架表達(dá)法、特征表表達(dá)法和面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)法。掌握知識(shí)表達(dá)的基本概念，學(xué)會(huì)劃分知識(shí)的類型和理解知識(shí)模型變換在解決人工智能問題的過程中的作用與意義；學(xué)會(huì)如何將一個(gè)具體的問題，用所介紹的知識(shí)表達(dá)方法來表示；初步體會(huì)在各種知識(shí)表達(dá)方法中，其知識(shí)機(jī)構(gòu)是如何隨知識(shí)的運(yùn)用而變化的。知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀

2、態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-33知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-342021-11-352 21 1 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義 智能行為智能行為知識(shí)知識(shí)對知識(shí)的獲取、表達(dá)、搜

3、索、分析、解答等智能對知識(shí)的獲取、表達(dá)、搜索、分析、解答等智能能力能力 感性知識(shí)與理性知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與理論知識(shí)智能表現(xiàn)在： 知識(shí)的獲取能力 知識(shí)的處理能力 知識(shí)的運(yùn)用能力知識(shí)：知識(shí)：是人們對自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和從中總結(jié)出來的規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)2021-11-36 K = F+R+CK = F+R+CK K表示表示知識(shí)項(xiàng)知識(shí)項(xiàng)(Knowledge items)(Knowledge items)F F表示表示事實(shí)事實(shí)(Facts)(Facts)人類對客觀世界、客觀事物的人類對客觀世界、客觀事物的狀態(tài)、屬性、特征的描述，以及對事物之間關(guān)系的描狀態(tài)、屬性、特征的描述，以及對事物之間關(guān)系的描述述 R R表示表示規(guī)則

4、規(guī)則(Rules)(Rules)能表達(dá)在前提與結(jié)論之間的因能表達(dá)在前提與結(jié)論之間的因果關(guān)系的一種形式果關(guān)系的一種形式 C C表示表示概念概念(Concepts)(Concepts)事實(shí)的含義規(guī)則語義說明事實(shí)的含義規(guī)則語義說明等等2.1 2.1 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-372021-11-382.2 2.2 知識(shí)表達(dá)技

5、術(shù)知識(shí)表達(dá)技術(shù) 敘述型知識(shí)敘述型知識(shí)有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)、環(huán)境和條件，問題的概念、有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)、環(huán)境和條件，問題的概念、定義和事實(shí)的知識(shí)。定義和事實(shí)的知識(shí)。過程型知識(shí)過程型知識(shí)有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)變化、問題求解過程的操作、有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)變化、問題求解過程的操作、演算和行動(dòng)的知識(shí)。演算和行動(dòng)的知識(shí)?？刂菩椭R(shí)控制型知識(shí)有有關(guān)如何選擇相應(yīng)的操作、演算和行動(dòng)的比關(guān)如何選擇相應(yīng)的操作、演算和行動(dòng)的比較、判斷、管理和決策的知識(shí)。較、判斷、管理和決策的知識(shí)。例：例：對于從北京到上海，是乘飛機(jī)還是坐火車的問題。對于從北京到上海，是乘飛機(jī)還是坐火車的問題。 敘述型知識(shí)：北京、上海、飛機(jī)、火車、時(shí)間、費(fèi)用。敘述型知識(shí)：北京、上海

6、、飛機(jī)、火車、時(shí)間、費(fèi)用。 過程型知識(shí)：乘飛機(jī)、坐火車。過程型知識(shí)：乘飛機(jī)、坐火車。 控制型知識(shí)：乘飛機(jī)較快、較貴；控制型知識(shí)：乘飛機(jī)較快、較貴；坐火車較慢、較便宜。坐火車較慢、較便宜。 2021-11-39對于不同的知識(shí)表達(dá)方法，有不同的形式化知識(shí)模型。知識(shí)模型變換知識(shí)模型變換 同構(gòu)：同構(gòu)：問題的解答等價(jià)于原始問題的解答問題的解答等價(jià)于原始問題的解答 同態(tài)：同態(tài)：可使問題更加簡化，易于求解可使問題更加簡化，易于求解 同構(gòu)同構(gòu)/ /同態(tài)變換同態(tài)變換同構(gòu)變換(明確)同態(tài)變換(簡化)難求解便于求解等價(jià)易求解蘊(yùn)含原始問題同構(gòu)問題同態(tài)問題原始解答同構(gòu)解答同態(tài)解答2.2 2.2 知識(shí)表達(dá)技術(shù)知識(shí)表達(dá)技術(shù)

7、 2021-11-310【例例2 21 1】方格棋盤分割問題方格棋盤分割問題 原始問題原始問題: :2n2n2n2n方格盤，去掉對頂角上兩方格，問能否將它分割為方格盤，去掉對頂角上兩方格，問能否將它分割為若干若干1 12 2長方塊？長方塊？直接求解直接求解: :考察考察(2(2n)2) (2(2n)2) 種可能分割方案，且隨著種可能分割方案，且隨著n n增大，會(huì)增大，會(huì)“組組合爆炸合爆炸”2.2 2.2 知識(shí)表達(dá)技術(shù)知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2021-11-311【例例2 21 1】方格棋盤分割問題方格棋盤分割問題 同構(gòu)問題同構(gòu)問題: :方格相間著色方格相間著色, ,無論無論n n為何值，對頂角上兩方格同

8、色，去掉后白格為何值，對頂角上兩方格同色，去掉后白格與黑格的數(shù)目間差值為與黑格的數(shù)目間差值為2 2最后剩的必是同色兩方格最后剩的必是同色兩方格 因因同構(gòu)問題同構(gòu)問題無解，等價(jià)的原始問題無解。無解，等價(jià)的原始問題無解。2.2 2.2 知識(shí)表達(dá)技術(shù)知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2021-11-312【例例2 21 1】方格棋盤分割問題方格棋盤分割問題 同態(tài)問題：同態(tài)問題：同態(tài)變換同態(tài)變換序?qū)π驅(qū)?。初始狀態(tài)：初始狀態(tài)：2n-2，目標(biāo)狀態(tài)：目標(biāo)狀態(tài)：。分割操作：每操作，分割出一長方塊，割去一白格和一黑格，使?fàn)顟B(tài)變量都分割操作：每操作，分割出一長方塊，割去一白格和一黑格，使?fàn)顟B(tài)變量都減去減去1 1。經(jīng)過。經(jīng)過2n2n

9、2 2-2-2次操作后，狀態(tài)變?yōu)榇尾僮骱?，狀態(tài)變?yōu)?，不可能達(dá)到，不可能達(dá)到因因同態(tài)問題無解，蘊(yùn)含著其原始問題也無解同態(tài)問題無解，蘊(yùn)含著其原始問題也無解 2.2 2.2 知識(shí)表達(dá)技術(shù)知識(shí)表達(dá)技術(shù) 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-3132021-11-3142.3 2.3 狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá) 2.3.12.3.1狀態(tài)空間表達(dá)法的概念狀態(tài)空間表達(dá)法的概念狀態(tài)

10、狀態(tài)用來表示系統(tǒng)狀態(tài)用來表示系統(tǒng)狀態(tài),事實(shí)等敘述型知識(shí)的一組變量或數(shù)組事實(shí)等敘述型知識(shí)的一組變量或數(shù)組Q=q1, q2, , qnt操作操作是用來表示引起狀態(tài)變化的過程型知識(shí)的一組關(guān)系或函數(shù)是用來表示引起狀態(tài)變化的過程型知識(shí)的一組關(guān)系或函數(shù)F: f1, f2, , fm狀態(tài)空間狀態(tài)空間(State Space)是利用狀態(tài)變量和操作符號，表示系統(tǒng)或問題的是利用狀態(tài)變量和操作符號，表示系統(tǒng)或問題的有關(guān)知識(shí)的符號體系，狀態(tài)空間是一個(gè)有關(guān)知識(shí)的符號體系，狀態(tài)空間是一個(gè)四元組（四元組（S，O，S0，G）：S狀態(tài)集合狀態(tài)集合;O操作算子集合操作算子集合;S0初始狀態(tài)初始狀態(tài),S0 S;G目的目的狀態(tài)狀態(tài),

11、G S,(G可以是若干具體狀態(tài)，也可以是滿足某些性質(zhì)的路徑可以是若干具體狀態(tài)，也可以是滿足某些性質(zhì)的路徑信息描述信息描述)。狀態(tài)空間的一個(gè)解狀態(tài)空間的一個(gè)解是一有限操作算子序列，它使初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)是一有限操作算子序列，它使初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)狀態(tài)：狀態(tài)： O1 O2 O3 Ok S0S1S2G其中其中O1，Ok即為狀態(tài)空間的一個(gè)解即為狀態(tài)空間的一個(gè)解(解往往不是唯一的解往往不是唯一的) 2021-11-3152.3.2 2.3.2 狀態(tài)空間表達(dá)法的例子狀態(tài)空間表達(dá)法的例子【例例2 22 2】八數(shù)碼問題的狀態(tài)空間八數(shù)碼問題的狀態(tài)空間在一在一3 33 3方格盤，放方格盤，放1 1到到8 8八個(gè)數(shù)

12、碼，另一格為空。八個(gè)數(shù)碼，另一格為空?？崭袼闹苌舷伦笥覕?shù)碼可移到空格。一布局：空格四周上下左右數(shù)碼可移到空格。一布局： 2 3 12 3 1 5 8 5 8 4 6 7 4 6 7 八數(shù)碼任何一種擺法就是一個(gè)八數(shù)碼任何一種擺法就是一個(gè)狀態(tài)狀態(tài)，所有的擺法為狀態(tài)，所有的擺法為狀態(tài)集集S S，構(gòu)成了一個(gè)，構(gòu)成了一個(gè)狀態(tài)空間狀態(tài)空間，其大小為，其大小為9 9！相應(yīng)相應(yīng)操作算子操作算子是數(shù)碼移動(dòng)，其操作算子共有是數(shù)碼移動(dòng)，其操作算子共有4 4（方（方向）向）8 8（數(shù)碼）（數(shù)碼）=32=32個(gè)?？蓚€(gè)?？珊喕喕癁闉? 4個(gè)：個(gè)：UpUp，LeftLeft，DownDown，RightRight2.3

13、2.3 狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá) 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-3162.3.2 2.3.2 與與/ /或表達(dá)法或表達(dá)法的概念的概念1 1. . 與樹與樹：當(dāng)把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干個(gè)子問題時(shí)，可用一個(gè)“與樹”來表示這種分解。2. 2. 或樹或樹：當(dāng)把一個(gè)復(fù)雜問題變換為若干個(gè)與之等價(jià)的新問題時(shí)，可用一個(gè)“或樹”來表示這種變換。2 24 4 與與/ /或圖表

14、達(dá)法或圖表達(dá)法 3. 3. 與或樹與或樹：如果一個(gè)問題既需要通過分解，又需要通過變換才能得到其本原問題，則其求解過程可用一個(gè)“與或樹”來表示。2 24 4 與與/ /或圖表達(dá)法或圖表達(dá)法 2021-11-3192.3.2 2.3.2 與與/ /或表達(dá)法或表達(dá)法的例子的例子設(shè)機(jī)器人“猴子”位于a處，目的物“香蕉”掛在c處上方，猴子想吃香蕉，但高度不夠，拿不著。在b處有可移動(dòng)的臺(tái)子，若猴子站在臺(tái)子上，就可以拿到香蕉。問題是制定機(jī)器人的行動(dòng)計(jì)劃，使猴子能拿到香蕉。2 24 4 與與/ /或圖表達(dá)法或圖表達(dá)法 2021-11-320狀態(tài)空間法:四元數(shù)組描述：S=(w,x,y,z)其中：w：猴子所處水平

15、位置 x：臺(tái)子所在水平位置 y：猴子是否在臺(tái)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:沒拿到）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)2 24 4 與與/ /或圖表達(dá)法或圖表達(dá)法 2021-11-321允許的操作集為：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(v)為猴子推臺(tái)子到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,

16、1,z) f4為猴子拿到香蕉 (c,c,1,0)(c,c,1,1)比較目標(biāo)狀態(tài)（S4）與初始狀態(tài)（S0）的差異，來選擇主操作。由于S0與S4中的四個(gè)狀態(tài)量都有差異，相應(yīng)的操作為f1,f2,f3和f4，都可選為主操作。因此，可將原問題變換為四個(gè)新問題，而新問題又可分為幾個(gè)子問題及子問題。這一過程與/或樹圖 2 24 4 與與/ /或圖表達(dá)法或圖表達(dá)法 2021-11-322S S0 0=(a,b,0,0)=(a,b,0,0)S S1 1=(b,b,0,0)=(b,b,0,0)S S2 2=(c,c,0,0)=(c,c,0,0)S S3 3=(c,c,1,0)=(c,c,1,0)S S4 4=(c

17、,c,1,1)=(c,c,1,1)f f1 1(u)(u)為猴子走到為猴子走到u u處處f f2 2(v)(v)為猴子推臺(tái)子到為猴子推臺(tái)子到v v處處f f3 3為猴子爬上臺(tái)子為猴子爬上臺(tái)子f f4 4為猴子拿到香蕉為猴子拿到香蕉 P31(f1,f2)P32(f3)P33(f4)P311(f1)P312(f2)S0-S4P1:主操作f1P2:主操作f2P3:主操作f3P4:主操作f4S2-S3S0-S2S3-S4S0-S1S1-S22 24 4 與與/ /或圖表達(dá)法或圖表達(dá)法 已知3個(gè)柱子l、2、3和兩個(gè)盤子A、B(A比B小)。初始狀態(tài)下，A、B依次放在1柱上；目標(biāo)狀態(tài)是A、B依次放在柱子3上

18、。條件是每次可移動(dòng)一個(gè)盤子，盤子上方是空頂方可移動(dòng)，而且任何時(shí)候都不允許大盤在小盤之上。課堂練習(xí)：二階課堂練習(xí)：二階HanoiHanoi塔問題塔問題用狀態(tài)空間法表示該問題定義問題狀態(tài)的描述形式 設(shè)用Sk=(SkA，SkB)表示問題的狀態(tài)，SkA表示盤子A所在的柱號，SkB表示盤子B所在的柱號。第一步：用狀態(tài)空間表示問題用狀態(tài)描述形式把問題的所有可能的狀態(tài)都表示出來。本問題共有九種可能狀態(tài): S0=(1，1)， S1=(1，2)， S2=(1，3) S3=(2，1)， S4=(2，2)， S5=(2，3) S6=(3，1)， S7=(3，2)， S8=(3，3)問題的初始狀態(tài)集合為S0，目標(biāo)狀態(tài)

19、集合為S8。定義一組算符定義一組算符F F1233: , , ),: , ,:()()(),()()( , ,: , ),(),Fx xy x xyFx yy y xyFx yy xyzFx yz xyzzx 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-3272021-11-3282.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 描述若干不同的以一個(gè)基本概念為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。這個(gè)基本概

20、念就是產(chǎn)生式規(guī)則或產(chǎn)生式條件和操作對的概念 1.事實(shí)表示靜態(tài)知識(shí)，如事物、事件和它們之間的關(guān)系2.產(chǎn)生式規(guī)則表示推理過程和行為，如動(dòng)作，算子，變換等 2021-11-329一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)包含事實(shí)庫、規(guī)則集和規(guī)則解釋（控制器）三部分 控制器匹配排序沖突裁決規(guī)則集激發(fā)樹元規(guī)則事實(shí)庫知識(shí)匹配相關(guān)檢索匹配檢索2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-330當(dāng)前已知的知識(shí)信息數(shù)據(jù)，包括推理過程中形成的中間結(jié)論知識(shí)，換句話說，它用于存儲(chǔ)有關(guān)問題的狀態(tài)、性質(zhì)等事實(shí)的敘述型知識(shí)，也稱為綜合數(shù)據(jù)庫或工作存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)是廣義的例如：例如：“雪是白的雪是白的”2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 控制器匹

21、配排序沖突裁決規(guī)則集激發(fā)樹元規(guī)則事實(shí)庫知識(shí)匹配相關(guān)檢索匹配檢索2021-11-331存儲(chǔ)有關(guān)問題的狀態(tài)轉(zhuǎn)移、性質(zhì)變化等規(guī)則的過程型知識(shí)，或稱“規(guī)則庫”規(guī)則的作用規(guī)則的作用描述事物之間的因果關(guān)系。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，簡稱為規(guī)則的產(chǎn)生式表示形式常稱為產(chǎn)生式規(guī)則，簡稱為產(chǎn)生式或規(guī)則。產(chǎn)生式或規(guī)則。2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 控制器匹配排序沖突裁決規(guī)則集激發(fā)樹元規(guī)則事實(shí)庫知識(shí)匹配相關(guān)檢索匹配檢索2021-11-332 產(chǎn)生式的基本形式產(chǎn)生式的基本形式 PQ 或者或者 IF P THEN Q P是是產(chǎn)生式的前提產(chǎn)生式的前提，也稱為前件，它給出了該產(chǎn)生式

22、可否使用，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)的邏輯組合來構(gòu)成；的先決條件，由事實(shí)的邏輯組合來構(gòu)成； Q是是一組結(jié)論或操作一組結(jié)論或操作，也稱為產(chǎn)生式的后件，它指出當(dāng)前題，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。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)生式的含義產(chǎn)生式的含義 如果前提如果前提P滿足，則可推出結(jié)論滿足，則可推出結(jié)論Q或執(zhí)行或執(zhí)行Q所規(guī)定的操作所規(guī)定的操作2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-333產(chǎn)生式規(guī)則的例子產(chǎn)生式規(guī)則的例子 r6: IF 動(dòng)物有犬齒動(dòng)物有犬齒 AND 有爪有爪 AND 眼盯前方眼盯前方

23、THEN 該動(dòng)物是食肉動(dòng)物該動(dòng)物是食肉動(dòng)物 其中，其中，r6是該產(chǎn)生式的編號；是該產(chǎn)生式的編號；“動(dòng)物有犬齒動(dòng)物有犬齒 AND 有爪有爪 AND 眼盯前方眼盯前方”是產(chǎn)生式的前提是產(chǎn)生式的前提P；“該動(dòng)物是食肉動(dòng)物該動(dòng)物是食肉動(dòng)物”是產(chǎn)生式的結(jié)論是產(chǎn)生式的結(jié)論Q。2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-334產(chǎn)生式規(guī)則的形式與傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語言中條件語句非常相似，但實(shí)際上兩者之間存在根本的 產(chǎn)生式規(guī)則左部表達(dá)的是一組復(fù)雜模式，而不僅僅是一個(gè)布爾表達(dá)式 規(guī)則之間控制流不象傳統(tǒng)語言中從一條語句向其下一條語句傳遞，而且滿足條件的規(guī)則被激活但不一定立即執(zhí)行，這將取決于產(chǎn)生式系統(tǒng)的沖突消解策

24、略，這也是區(qū)分傳統(tǒng)程序與產(chǎn)生式系統(tǒng)行為特征的關(guān)鍵邏輯程序中的語句可以視作產(chǎn)生式規(guī)則的一種特殊形式 在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，一條規(guī)則僅描述前提條件與行為之間的靜態(tài)關(guān)系，因此，規(guī)則的正確性應(yīng)當(dāng)獨(dú)立地得到保證。這就是規(guī)則的，正是由于產(chǎn)生式規(guī)則的自含性特點(diǎn)，才使得知識(shí)的表示與控制的成為可能。 2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-335規(guī)則解釋（控制器）規(guī)則解釋（控制器）根據(jù)有關(guān)問題的控制型知識(shí)，選擇控制策略，將規(guī)則與事實(shí)進(jìn)行匹配，控制并利用知識(shí)進(jìn)行推理并求解問題 通常從選擇規(guī)則到執(zhí)行操作分3步：匹配、沖突消解和操作由匹配器負(fù)責(zé)判斷規(guī)則條件是否成立，沖突消解器負(fù)責(zé)選擇可調(diào)用的規(guī)則，解釋器負(fù)責(zé)執(zhí)

25、行規(guī)則的動(dòng)作，并在滿足結(jié)束條件時(shí)終止產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行。2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-336當(dāng)前事實(shí)庫內(nèi)容與規(guī)則條件部分匹配。如果兩者完全匹配，則把這條規(guī)則稱為觸發(fā)規(guī)則。當(dāng)按規(guī)則的操作部分去執(zhí)行時(shí)，稱這條規(guī)則為啟用規(guī)則。 被觸發(fā)的規(guī)則不一定總是啟用規(guī)則，因?yàn)榭赡芡瑫r(shí)有幾條規(guī)則的條件部分被滿足，需解決沖突步驟中來解決。在復(fù)雜的情況下，在事實(shí)庫和規(guī)則的條件部分之間可能要進(jìn)行近似匹配2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-337當(dāng)有一條以上規(guī)則的條件部分和當(dāng)前事實(shí)庫相匹配時(shí)，就需要決定首先使用哪一條規(guī)則，這稱為沖突解決2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021

26、-11-338執(zhí)行規(guī)則的操作部分，經(jīng)操作以后，當(dāng)前事實(shí)庫將被修改。然后，其它的規(guī)則有可能被使用，即進(jìn)入下一循環(huán) 2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-339如：設(shè)有以下兩條美式足球的規(guī)則： 規(guī)則R1 規(guī)則 R2 IF fourth down IF fourth down short yardage short yardage THEN punt within 30 yards(from the goal line) THEN field goalR1規(guī)則：如進(jìn)攻方在前三次進(jìn)攻中前進(jìn)的距離少于10碼(short yardage)，那么在第四次進(jìn)攻時(shí)(fourth down)，可以

27、踢懸空球(punt)R2規(guī)則：如進(jìn)攻方在前三次進(jìn)攻中前進(jìn)的距離少于10碼，而進(jìn)攻的位置又在離對方球門線30碼距離之內(nèi)，那么在第四次進(jìn)攻時(shí)(fourth down)，那么就可以射門(field goal)如果當(dāng)前事實(shí)庫包含事實(shí)“fourth dawn”和“short yardage”以及“within 30 yards”？ 2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-340如某一規(guī)則條件部分規(guī)定的情況，比另一規(guī)則條件部分規(guī)定的情況更有針對性，則這條規(guī)則有較高的優(yōu)先級如規(guī)則編排的順序就表示了啟用的優(yōu)先級，則稱之為規(guī)則排序把規(guī)則條件部分的所有條件按優(yōu)先級次序編排起來，運(yùn)行時(shí)首先使用在條件部

28、分包含較高優(yōu)先級數(shù)據(jù)的規(guī)則。按規(guī)則的條件部分的規(guī)模排列優(yōu)先級，優(yōu)先使用被滿足的條件較多的規(guī)則把最近使用的規(guī)則放在最優(yōu)先的位置。這和人類的行為有相似之處把產(chǎn)生式規(guī)則按它們所描述的上下文分組，也就是說按上下文對規(guī)則分組。在某種上下文條件下，只能從與其相對應(yīng)的那組規(guī)則中選擇可應(yīng)用的規(guī)則 2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-341規(guī)則I1到I4這一組規(guī)則可用于把和區(qū)分開：規(guī)則規(guī)則I1I1 如果如果 該動(dòng)物有毛發(fā)，那么那么 它是哺乳動(dòng)物規(guī)則規(guī)則I2I2 如果如果 該動(dòng)物能產(chǎn)乳，那么那么 它是哺乳動(dòng)物規(guī)則規(guī)則I3I3 如果如果 該動(dòng)物有羽毛，那么那么 它是鳥類動(dòng)物規(guī)則規(guī)則I4 I4 如果

29、如果 該動(dòng)物能飛行，它能生蛋，那么那么 它是鳥類動(dòng)物規(guī)則I5到I8把哺乳動(dòng)物又進(jìn)一步分為更細(xì)的類和：規(guī)則規(guī)則I5 I5 如果如果 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它吃肉，那么那么 它是食肉動(dòng)物規(guī)則規(guī)則I6 I6 如果如果 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它長有爪子，它長有利齒，它眼睛前視，那么那么 它是食肉動(dòng)物規(guī)則規(guī)則I7 I7 如果如果 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它長有蹄，那么那么 它是有蹄動(dòng)物規(guī)則規(guī)則I8 I8 如果如果 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它反芻（ch） ，那么那么 它是有蹄動(dòng)物，并且是偶蹄動(dòng)物2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-342以下兩個(gè)規(guī)則對進(jìn)行細(xì)分：該動(dòng)物是食肉動(dòng)物，它的顏色是黃褐色，它有深色的斑

30、點(diǎn)它是獵豹該動(dòng)物是食肉動(dòng)物，它的顏色是黃褐色，它有黑色條紋它是老虎以下兩個(gè)規(guī)則對進(jìn)行細(xì)分：該動(dòng)物是有蹄動(dòng)物，它有長腿，它有長頸，它的顏色是黃褐色，它有深色的斑點(diǎn)，它是長頸鹿該動(dòng)物是有蹄動(dòng)物，它的顏色是白的，它有黑色條紋，它是斑馬2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-343以下對進(jìn)行分類的規(guī)則：該動(dòng)物是鳥類，它不會(huì)飛，它有長腿，它有長頸，它的顏色是黑、白色相雜，它是鴕鳥（規(guī)則I13的IF部分的條件“它有長腿”和“它有長頸”，也出現(xiàn)在規(guī)則I11的IF部分。I11是有蹄動(dòng)物的，而I13是鳥的分類，無混淆）該動(dòng)物是鳥類，它不能飛行，它能游水，它的顏色是黑色和白色，它是企鵝該動(dòng)物是鳥類，

31、它善于飛行，它是海燕2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-3442.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-345開始，觀察到：規(guī)則I11還是規(guī)則I9？再看到該動(dòng)物給它的幼獸喂奶，并能反芻，于是事實(shí)庫內(nèi)容增為：現(xiàn)用規(guī)則集與事實(shí)庫進(jìn)行匹配，I2首先可用，并更新事實(shí)庫為：進(jìn)而I8又能用，更新事實(shí)庫為：還無法識(shí)別，而事實(shí)庫也不能和其它規(guī)則的前提相匹配，需再觀察，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該動(dòng)物腿和頸都很長，即得到事實(shí)庫：規(guī)則I11可使用，推理出該動(dòng)物為問題的求解過程可終止2.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 2021-11-3462.5 2.5 產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng) 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的

32、概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-3472021-11-348 2.6 2.6 知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法 2021-11-349數(shù)理邏輯數(shù)理邏輯（符號邏輯）是用數(shù)學(xué)方法研究形式邏（符號邏輯）是用數(shù)學(xué)方法研究形式邏輯的一個(gè)分支。輯的一個(gè)分支。它它通過符號系統(tǒng)來表達(dá)客觀對象以及相關(guān)的邏輯通過符號系統(tǒng)來表達(dá)客觀對象以及相關(guān)的邏輯推理。推理。常用的是常用的是命題邏輯命題邏輯和和

33、謂詞邏輯謂詞邏輯2021-11-3501 1 命題邏輯的簡述命題邏輯的簡述 命題命題 是能夠判斷真或假的是能夠判斷真或假的陳述句陳述句通常用大寫字母來表示，如通常用大寫字母來表示，如A, B, P, QA, B, P, Q等等命題的真假值一般用命題的真假值一般用 T T 或或 F F 來表示來表示 2021-11-351例例：雪是白的。（陳述句，雪是白的。（陳述句，T）雪是紅的。（陳述句，雪是紅的。（陳述句，F(xiàn)）雪是黑的。（陳述句，雪是黑的。（陳述句，F(xiàn)）他是學(xué)生。（陳述句，他泛指，無法判斷真假）他是學(xué)生。（陳述句，他泛指，無法判斷真假）你今天上課沒有？（疑問句）你今天上課沒有？（疑問句）請坐

34、公共汽車！（祈使句）請坐公共汽車?。ㄆ硎咕洌?2021-11-352命題邏輯命題邏輯是研究命題及命題之間關(guān)系的符號邏是研究命題及命題之間關(guān)系的符號邏輯系統(tǒng)。輯系統(tǒng)。在命題邏輯中，表示單一意義的命題，稱之為在命題邏輯中，表示單一意義的命題，稱之為原子命題原子命題。（燈關(guān)著， 天在下雨 ）原子命題通過原子命題通過 “聯(lián)結(jié)詞聯(lián)結(jié)詞” 構(gòu)成構(gòu)成 復(fù)合命題復(fù)合命題。PQ：如果天在下雨，則天不晴2021-11-353五個(gè)聯(lián)結(jié)詞五個(gè)聯(lián)結(jié)詞： “” 或或 “” 表示表示 “非非”復(fù)合命題復(fù)合命題 P 為真，當(dāng)且僅當(dāng)為真，當(dāng)且僅當(dāng)P為假。為假。 “” 表示表示 “合取合取”復(fù)合命題復(fù)合命題“PQ”為真，當(dāng)且僅當(dāng)

35、為真，當(dāng)且僅當(dāng)P和和Q都為真。都為真。 2021-11-354 “” 表示表示 “條件條件”P Q “” 表示表示 “析取析取”復(fù)合命題復(fù)合命題“PQ”為真，當(dāng)且僅當(dāng)為真，當(dāng)且僅當(dāng)P、Q兩者之兩者之一為真。一為真。 2021-11-355 “” 表示表示 “雙條件雙條件”，等價(jià)等價(jià)P Q2021-11-356命題變元命題變元：用符號：用符號P、Q等表示的不具有固定、具等表示的不具有固定、具體含義的命題。它可以表示具有體含義的命題。它可以表示具有“真真”、“假假”含含義的各種命題。義的各種命題。命題變元可以利用聯(lián)結(jié)詞構(gòu)成所謂的命題變元可以利用聯(lián)結(jié)詞構(gòu)成所謂的合式公式合式公式。 2021-11-3

36、57合式公式的定義合式公式的定義若若P為原子命題，則為原子命題，則P為合式公式，稱為原子公為合式公式，稱為原子公式。式。若若P是合式公式，則是合式公式，則P也是一個(gè)合式公式。也是一個(gè)合式公式。2021-11-358若若P和和Q是合式公式，則是合式公式，則PQ、 PQ 、P Q 、P Q都是合式公式。都是合式公式。經(jīng)過有限次使用規(guī)則經(jīng)過有限次使用規(guī)則1、2、3，得到的由原子公，得到的由原子公式、聯(lián)結(jié)詞和園括號所組成的符號串，也是合式式、聯(lián)結(jié)詞和園括號所組成的符號串，也是合式公式。公式。2021-11-359對于合式公式，規(guī)定下列對于合式公式，規(guī)定下列運(yùn)算優(yōu)先級運(yùn)算優(yōu)先級： 邏輯聯(lián)結(jié)詞的運(yùn)算優(yōu)先次

37、序?yàn)椋哼壿嬄?lián)結(jié)詞的運(yùn)算優(yōu)先次序?yàn)椋?、 、 、 注注：可以用括號表示優(yōu)先級：可以用括號表示優(yōu)先級 同級聯(lián)結(jié)詞按出現(xiàn)順序優(yōu)先運(yùn)算同級聯(lián)結(jié)詞按出現(xiàn)順序優(yōu)先運(yùn)算 2021-11-360在命題邏輯中，主要研究推理的有效性。在命題邏輯中，主要研究推理的有效性。即：能否根據(jù)一些合式公式（前提）推導(dǎo)出新的即：能否根據(jù)一些合式公式（前提）推導(dǎo)出新的合式公式（結(jié)論）。合式公式（結(jié)論）。 一些合式公式一些合式公式（前提條件）（前提條件）合式公式合式公式（結(jié)論）（結(jié)論）？2021-11-361在命題邏輯中，最基本的單元是命題，它是在命題邏輯中，最基本的單元是命題，它是作為一個(gè)不可分割的整體。作為一個(gè)不可分割的整體。

38、例如：例如：雪是黑的雪是黑的命題邏輯具有較大的局限性，不適合于表達(dá)命題邏輯具有較大的局限性，不適合于表達(dá)比較復(fù)雜的問題。比較復(fù)雜的問題。2021-11-362例例：所有科學(xué)都是有用的（命題所有科學(xué)都是有用的（命題1）。）。數(shù)理邏輯是科學(xué)（命題數(shù)理邏輯是科學(xué)（命題2）。）。所以，數(shù)理邏輯是有用的（命題所以，數(shù)理邏輯是有用的（命題3）。）。很明顯，我們無法用很明顯，我們無法用命題命題1、2推斷出推斷出命題命題3。2021-11-363謂詞邏輯是命題邏輯的擴(kuò)充和發(fā)展。謂詞邏輯是命題邏輯的擴(kuò)充和發(fā)展。它將一個(gè)原子命題分解成客體和謂詞兩個(gè)組成它將一個(gè)原子命題分解成客體和謂詞兩個(gè)組成部分。部分。例如：例如

39、： 雪雪 是黑的是黑的 客體客體 謂詞謂詞本課程首先介紹一階謂詞邏輯。本課程首先介紹一階謂詞邏輯。 2021-11-3642 謂詞謂詞 語法與語義語法與語義謂詞邏輯的基本組成部分謂詞邏輯的基本組成部分 謂詞謂詞 變量變量 函數(shù)函數(shù) 常量常量 圓括號圓括號、方括號、花括號和逗號、方括號、花括號和逗號2021-11-365例例“機(jī)器人（機(jī)器人（Robot）在第一個(gè)房間（）在第一個(gè)房間（Room1）內(nèi)）內(nèi)”，可以表示為：可以表示為： INROOM（ROBOT，R1）其中其中 INROOM是謂詞是謂詞 ROBOT和和R1是常量是常量2021-11-366 謂詞謂詞是是指客體所指客體所具有的性質(zhì)或者具有

40、的性質(zhì)或者若干客體若干客體之間之間的關(guān)系的關(guān)系。 客體變元客體變元：定義在某一個(gè)客體域（由客體組成：定義在某一個(gè)客體域（由客體組成的集合）上的變量（抽象的）。用的集合）上的變量（抽象的）。用x, y, z 來表示。來表示。 例如例如Human（x）是一個(gè)原子謂詞公式，其中）是一個(gè)原子謂詞公式，其中Human是謂詞，是謂詞，x是客體變元。是客體變元。 客體客體是可以具體的（如，小張、是可以具體的（如，小張、3、5），也），也可以可以是抽象的（如，是抽象的（如，x, y）。）。2021-11-367例例：Student(x)表示是表示是“x是學(xué)生是學(xué)生”，小明是學(xué)生，小明是學(xué)生， 記作記作Stud

41、ent(小明小明)。 -性質(zhì)性質(zhì)x大于大于y，Greater表示表示“大于大于”，記作記作Greater ( (x, y) )。-關(guān)系關(guān)系2021-11-368謂詞謂詞 有有 n 個(gè)客體變元，稱之為個(gè)客體變元，稱之為 n 元謂詞，并約定元謂詞，并約定 0 元謂詞就是命題（謂詞的特例）。元謂詞就是命題（謂詞的特例）。由于在謂詞公式中由于在謂詞公式中x不是特定的個(gè)體，因而謂詞不是特定的個(gè)體，因而謂詞也稱為命題函數(shù)。也稱為命題函數(shù)。可以用客體域中任一個(gè)客體取代命題函數(shù)中的客可以用客體域中任一個(gè)客體取代命題函數(shù)中的客體變元，從而給相應(yīng)的謂詞公式賦予真、假值。體變元，從而給相應(yīng)的謂詞公式賦予真、假值。1

42、2( ,.,)nP x xx2021-11-369謂詞公式謂詞公式的定義：的定義：原子謂詞公式原子謂詞公式由原子命題組成，如：由原子命題組成，如：Human（x）復(fù)合謂詞公式復(fù)合謂詞公式由原子謂詞公式由原子謂詞公式 通過聯(lián)接詞通過聯(lián)接詞構(gòu)成。構(gòu)成。2021-11-370(2)、連詞和量詞、連詞和量詞聯(lián)結(jié)詞（連詞）聯(lián)結(jié)詞（連詞）就是命題邏輯中的五個(gè)，它們的就是命題邏輯中的五個(gè)，它們的含義也是一樣的。含義也是一樣的。 、 、 、 、 2021-11-371兩個(gè)量詞兩個(gè)量詞：全稱量詞全稱量詞，記作，記作“ x x”, ,含義是含義是 “對每一個(gè)對每一個(gè)x x” 或或“對一切對一切x x”。存在量詞存

43、在量詞，記作，記作“ x x”，含義是，含義是 “存在某個(gè)存在某個(gè)x x” 、“有一個(gè)有一個(gè)x x” 或者或者 “某些某些x x”。 2021-11-372例例1：“所有的機(jī)器人都是灰色的所有的機(jī)器人都是灰色的”，用謂詞邏輯，用謂詞邏輯可以表示成：可以表示成： （ x）ROBOT(x) COLOR(x，gray)2021-11-373例例2： “一號房間里有一個(gè)物體一號房間里有一個(gè)物體”，可以表示成，可以表示成 （ x）INROOM（x, r1） 2021-11-374例：任何整數(shù)或者為正或者為負(fù)。例：任何整數(shù)或者為正或者為負(fù)。數(shù)學(xué)表達(dá)數(shù)學(xué)表達(dá)：對于所有的：對于所有的x，如果，如果x是整數(shù)，則

44、是整數(shù)，則x或者或者為正、或者為負(fù)。為正、或者為負(fù)。記作記作： I(x)：“x是整數(shù)是整數(shù)”。（原子謂詞公式）。（原子謂詞公式） P(x)：“x是正數(shù)是正數(shù)”。（同上）。（同上） N(x)：“x是負(fù)數(shù)是負(fù)數(shù)”。 （同上）（同上）謂詞公式謂詞公式： （ x）（）（I(x) (P(x) N(x)）課堂練習(xí) 用一階謂詞邏輯表達(dá)方法表示下列命題： 麥克是個(gè)男人 麥克是得克薩斯州人 所有的得克薩斯洲人都是美國人課堂練習(xí) 用一階謂詞邏輯表達(dá)方法表示下列命題： 麥克是個(gè)男人 麥克是得克薩斯州人 所有的得克薩斯州人都是美國人答案：Man(Mike)Texas(Mike)( x)(Texas(x) -Ameri

45、can(x)2021-11-377嚴(yán)格性:保證其演繹推理結(jié)果的正確性正確性，較精確較精確地表達(dá)知識(shí)通用性:擁有通用的邏輯演算的方法和推理的規(guī)則方法和推理的規(guī)則 三段論法等自然性:一種接近于自然語言接近于自然語言的形式語言形式語言。模塊性:便于用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的機(jī)械化、自動(dòng)化的機(jī)械化、自動(dòng)化效率低:拋棄語義信息，使推理過程冗長，效率低冗長，效率低，出現(xiàn)“組合爆炸”。靈活性差:不便于表達(dá)和加入啟發(fā)性知識(shí)及元知識(shí)啟發(fā)性知識(shí)及元知識(shí)。 2.6 2.6 知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式

46、系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-3782021-11-3791968 Quillian提出概念；1970 Simmon用于自然語言理解的研究概念概念是一種采用網(wǎng)絡(luò)形式表示人類知識(shí)的方法形式上，一個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)帶標(biāo)識(shí)的有向圖2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-380 語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)是由節(jié)點(diǎn)和邊（也稱有向?。┙M成的一種有向圖。其中節(jié)點(diǎn)表示事物、對象、概念、行為、性質(zhì)、狀態(tài)等；有向邊表示節(jié)點(diǎn)之間的某種聯(lián)系或關(guān)系。2021-11-3812.7

47、2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 特性特性顯式/簡明表達(dá)實(shí)體結(jié)構(gòu)、屬性與實(shí)體間因果關(guān)系利于以聯(lián)想方式對系統(tǒng)的解釋與概念相關(guān)的屬性和聯(lián)系被組織在一結(jié)點(diǎn)中易于被訪問和學(xué)習(xí)更加直觀，更易于理解（繼承方式）符合人類思維習(xí)慣語義解釋依賴于結(jié)構(gòu)的推理過程（無結(jié)構(gòu)約定）推理不很有效結(jié)點(diǎn)聯(lián)系有線狀/樹狀/網(wǎng)狀/遞歸狀知識(shí)存儲(chǔ)/檢索需較復(fù)雜的過程2021-11-382語義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)法的自然性直接而明確地表達(dá)概念之間的語義關(guān)系，接近于人類的語義記憶方式聯(lián)想性著重于表達(dá)語義關(guān)系知識(shí)，體現(xiàn)了聯(lián)想思維過程，如通過正例、反例的比較，進(jìn)行學(xué)習(xí)的過程效率較高可通過語義關(guān)系檢索和推理，較快導(dǎo)出與問題有關(guān)的概念和事實(shí)，不必歷遍整個(gè)知識(shí)庫語

48、義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)法的不能象邏輯方法那樣保證推理的嚴(yán)格性和有效性不便于表達(dá)判斷性知識(shí)不便于表達(dá)深層知識(shí)，如與時(shí)間因素有關(guān)的動(dòng)態(tài)知識(shí) 2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-383 基本命題的語義網(wǎng)絡(luò)表示（以個(gè)體為中心個(gè)體為中心） 1）實(shí)例聯(lián)系 ISA 實(shí)例關(guān)系表示類與其實(shí)例（個(gè)體）之間的關(guān)系。這是最常見的一種語義關(guān)系。例如，“小華是一個(gè)大學(xué)生”就可表示為圖74。其中，關(guān)系“是一個(gè)”一般標(biāo)識(shí)為“is-a”，或ISA。 ISA燕子鳥小華大學(xué)生是一個(gè)2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-384 基本命題的語義網(wǎng)絡(luò)表示（以個(gè)體為中心個(gè)體為中心） 2）泛化聯(lián)系 AKO(A Kind Of)

49、 AKOAKOAKOAKOAKOAKOAKOAKOAKO動(dòng)物哺乳動(dòng)物鳥類動(dòng)物獵豹老虎長頸鹿斑馬鴕鳥企鵝海燕2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-385圖75 表示分類關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò) 泛化聯(lián)系是指事物間的類屬關(guān)系2021-11-386 基本命題的語義網(wǎng)絡(luò)表示（以個(gè)體為中心個(gè)體為中心） 3）聚集聯(lián)系 part-of 桌子桌腿桌面Part-ofPart-of2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-387 基本命題的語義網(wǎng)絡(luò)表示（以個(gè)體為中心個(gè)體為中心） 4)屬性聯(lián)系 ISAprofessionheightagesexpersonmale30180cmprogrammerJohn

50、2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-388 基本命題的語義網(wǎng)絡(luò)表示（以謂詞或關(guān)系為中心謂詞或關(guān)系為中心 ） 設(shè)有n元謂詞或關(guān)系R(arg1,R(arg1, ,argnargn) ),arg1取值為a1,argn取值為an,R的等價(jià)一組二元關(guān)系如下： arg1(R,a1)arg2(R,a2) argn(R,an)對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)：2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-389 連接詞在語義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法give(John,Mary,“戰(zhàn)爭與和平戰(zhàn)爭與和平”) read(Mary,“戰(zhàn)爭與和平戰(zhàn)爭與和平”)對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)：giverrecipientobjectsubjec

51、tobject與giveJohnMaryread戰(zhàn)爭與和平2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-390 連接詞在語義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法John is a programmer or Mary is a lawyer 對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)：workerprofessionworkerprofession或OC1OC2JohnprogrammerMaryLawer2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-391 連接詞在語義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法ISA，AKO及part-of的有向弧give(John,Mary,“戰(zhàn)爭與和平戰(zhàn)爭與和平”) read(Mary,“戰(zhàn)爭與和平戰(zhàn)爭與和平”) 對應(yīng)

52、的語義網(wǎng)絡(luò)：giverobjectrecipientobjectsubject與readgiveJohnMary戰(zhàn)爭與和平非2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-392 連接詞在語義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法一弧：命題前提條件ANTE，另一?。阂?guī)則結(jié)論CONSE 如果如果車庫起火，那么用車庫起火，那么用COCO2 2或沙來滅或沙來滅 對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)：2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) ISAlocISAlocISAstateANTECONSEstateISAISA材料ISAEVENTADDRESSEVENTEVENTevent1起火車庫AB蘊(yùn)含滅火CO2或沙STATE2021-11-393 變

53、元和量詞在語義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法 直接用ISA弧分塊方法存在量詞：The dog bit the postman The dog bit the postman ISAISAASSAILIANTISAVICTIN(a)BITEDOGPOSTMANBDP2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 2021-11-394 變元和量詞在語義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法 直接用ISA弧分塊方法全稱量詞：Every dog has bitten a postman ( ( x)DOG(x)x)DOG(x)( ( y)POSTMAN(y)y)POSTMAN(y) BITE(x,y)BITE(x,y)ISAISAASSAILIAN

54、TISAVICTIN(b)ISAS1FROMBITEPOSTMANDOGDBPGGS2.7 2.7 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 知識(shí)的概念與含義知識(shí)的概念與含義知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述知識(shí)表達(dá)技術(shù)概述狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)空間表達(dá)與或圖表達(dá)法與或圖表達(dá)法產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)知識(shí)的邏輯表達(dá)方法知識(shí)的邏輯表達(dá)方法語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)框架表達(dá)法框架表達(dá)法特征表表達(dá)法特征表表達(dá)法面向?qū)ο蟮谋硎久嫦驅(qū)ο蟮谋硎?021-11-3952021-11-3962.8 2.8 框架表達(dá)法框架表達(dá)法 框架(Frame)是一種組織和表示知識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框架名 槽(Slot) 槽名 槽值/填充值 （任意數(shù)目）FRAME 槽槽名名1： 側(cè)面名側(cè)面名1

55、1：側(cè)面值：側(cè)面值11側(cè)面?zhèn)让婷?2：側(cè)面值：側(cè)面值12 側(cè)面?zhèn)让婷?m：側(cè)面值：側(cè)面值1m 槽槽名名n： 側(cè)面名側(cè)面名n1：側(cè)面值：側(cè)面值n1 側(cè)面?zhèn)让婷鹡2：側(cè)面值：側(cè)面值n2 側(cè)面?zhèn)让婷鹡m：側(cè)面值：側(cè)面值nm框架名框架名：主機(jī)品牌主機(jī)品牌：聯(lián)想1+1生產(chǎn)廠商生產(chǎn)廠商：北京聯(lián)想集團(tuán)公司CPU：品牌：Intel 型號：奔騰933主板主板：品牌：QDI 型號：ATX VA5內(nèi)存內(nèi)存：品牌：現(xiàn)代 型號：SDRAM 容量：128MB硬盤硬盤：品牌：Seagate 型號：ST320423A 容量：20GB例：例：“計(jì)算機(jī)主機(jī)” 框架2021-11-398各種屬性的槽槽或側(cè)面?zhèn)让嫒笔≈担―EFAULT）側(cè)面用于說明該側(cè)面的典型取值一鳥類框架，鳥是否會(huì)飛屬性槽可填“會(huì)飛”缺省值附加過程側(cè)面說明槽值的計(jì)算過程和填槽時(shí)要做的動(dòng)作一組子程序槽或側(cè)面的取值類型類型數(shù)值型整型數(shù)（INTEGERS） 浮點(diǎn)數(shù)（FLOATS）地震框架中強(qiáng)度槽和財(cái)產(chǎn)損失槽的取值字符串（STRINGS）如地震框架中地點(diǎn)槽和斷層槽取值約束類型可以通過上面給出的基本類型通過布爾運(yùn)算構(gòu)成 2.8 2.8 框架表達(dá)法框架表達(dá)法 2021-11-399例例7.17.1 下面是一個(gè)描述“教師”的框架：框架名:類屬:工作:范圍: