人工智能知識(shí)表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法

1、人工智能知識(shí)表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法人工智能知識(shí)表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法3 每個(gè)語(yǔ)義基元可表示為三元組：每個(gè)語(yǔ)義基元可表示為三元組： （結(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)1，弧，結(jié)點(diǎn)，弧，結(jié)點(diǎn)2）IsaManJohnP.E.RegisterMale StudentCourseIsaAkoJohn 選修了體育課.4椅子有主了。加上去的562. 基本語(yǔ)義關(guān)系（1）類(lèi)屬關(guān)系）類(lèi)屬關(guān)系 具有共同屬性的不同事物間的分類(lèi)關(guān)系、成員關(guān)系或?qū)嵕哂泄餐瑢傩缘牟煌挛镩g的分類(lèi)關(guān)系、成員關(guān)系或?qū)嵗P(guān)系，體現(xiàn)的是例關(guān)系，體現(xiàn)的是“具體與抽象具體與抽象”、“個(gè)體與集體個(gè)體與集體”的的概念。概念。中國(guó)7（2）包含關(guān)系包含關(guān)系 也稱(chēng)為聚類(lèi)關(guān)系，是指具有組織或

2、結(jié)構(gòu)特征的也稱(chēng)為聚類(lèi)關(guān)系，是指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的 “部部分與整體分與整體”之間的關(guān)系。與類(lèi)屬關(guān)系的最主要區(qū)別是之間的關(guān)系。與類(lèi)屬關(guān)系的最主要區(qū)別是包含關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。包含關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。窗戶8（3）屬性關(guān)系）屬性關(guān)系 事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有“Have”，“Can”等等（4）時(shí)間關(guān)系 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”，“after”等9（5）位置關(guān)系）位置關(guān)系 不同事物在位置方面的關(guān)系。不同事物在位置方面的關(guān)系。（6）相近關(guān)系 不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近的關(guān)系（7

3、）推論關(guān)系 從一個(gè)概念推出另一個(gè)概念的語(yǔ)義關(guān)系3. 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 當(dāng)把多個(gè)網(wǎng)元用相應(yīng)的語(yǔ)義關(guān)聯(lián)在一起的時(shí)候，得到一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。pet rabbitrabbitA kind ofrabbitanimalIsapet rabbitrabbitA kind ofanimalIsa寵物兔是一種兔子;兔子是一種動(dòng)物。10114. 知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示1）事實(shí)或概念的表示事實(shí)或概念的表示 用結(jié)點(diǎn)用結(jié)點(diǎn)1表示實(shí)體，用結(jié)點(diǎn)表示實(shí)體，用結(jié)點(diǎn)2表示實(shí)體的性質(zhì)或?qū)傩缘缺硎緦?shí)體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，用弧表示結(jié)點(diǎn)，用弧表示結(jié)點(diǎn)1和結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)2之間的語(yǔ)義關(guān)系。之間的語(yǔ)義關(guān)系。12 例1：動(dòng)物能運(yùn)動(dòng)、會(huì)吃。鳥(niǎo)是一種動(dòng)物，鳥(niǎo)有翅膀、

4、會(huì)飛。魚(yú)是一種動(dòng)物，魚(yú)生活在水中、會(huì)游泳。與框架對(duì)比：弧上標(biāo)明的地點(diǎn)(place)、日期(day)、傷亡(fatalities)、損失(damage)、震級(jí)(mag nitude)、斷層(fault)是槽的名稱(chēng)，節(jié)點(diǎn)中填入相應(yīng)的填充值。例例2 地震報(bào)道地震報(bào)道1314例3： 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。另有一個(gè)王強(qiáng)是理想公司經(jīng)理聘用的職員,職員王強(qiáng)22歲。15例4： 李新的自行車(chē)是永久牌、藍(lán)色、26型。王紅的自行車(chē)是金獅牌、紅色、24型。 思考？162） 情況和動(dòng)作的表示情況和動(dòng)作的表示 西蒙在他提出的表示方法中增加了情況結(jié)點(diǎn)和動(dòng)作西蒙在他提出的表示方法中增加了情況結(jié)點(diǎn)

5、和動(dòng)作結(jié)點(diǎn)，用一個(gè)結(jié)點(diǎn)來(lái)表示情況或動(dòng)作。結(jié)點(diǎn)，用一個(gè)結(jié)點(diǎn)來(lái)表示情況或動(dòng)作。 例1：常河給江濤一張磁盤(pán)17例2：這只小燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢。占有情況18例3：神州大學(xué)和東方大學(xué)兩?；@球隊(duì)在東方大學(xué)進(jìn)行一場(chǎng)比賽，結(jié)局的比分是85：89.3） 邏輯關(guān)系的表示邏輯關(guān)系的表示 合取與析??；存在量詞與全稱(chēng)量詞合取與析??；存在量詞與全稱(chēng)量詞 增加合取結(jié)點(diǎn)與析取結(jié)點(diǎn)“a kind of”, “is a”亨德里克提出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)：把復(fù)雜命題劃分為若干個(gè)子命題，每一個(gè)子命題用一個(gè)較簡(jiǎn)單的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示，稱(chēng)為個(gè)子空間，多個(gè)子空間構(gòu)成一個(gè)大空間。每個(gè)子空間看作大空間中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，稱(chēng)作超結(jié)點(diǎn)?？臻g可以逐層嵌套，子

6、空間之間用弧互相連接。20量詞例1：每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了一門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言子空間的代表與子空間的聯(lián)系全稱(chēng)變量存在變量21量詞例2：每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了所有程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言全稱(chēng)變量弧的個(gè)數(shù)=全稱(chēng)變量個(gè)數(shù)22量詞例3：每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了C+語(yǔ)言子空間中所有非全稱(chēng)變量必須是全稱(chēng)變量的函數(shù)23 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)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。知識(shí)的有向圖。 從結(jié)構(gòu)上看，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是由一些用相應(yīng)的語(yǔ)從結(jié)構(gòu)上看，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是由一些用相應(yīng)的語(yǔ)義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起的語(yǔ)義單元構(gòu)成的。義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起的語(yǔ)義單元構(gòu)成的。 每個(gè)語(yǔ)義基元可表示為三元組：每個(gè)語(yǔ)義基元可表示為三元組： （結(jié)點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)1，弧

7、，結(jié)點(diǎn)，弧，結(jié)點(diǎn)2）小結(jié)245. 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的問(wèn)題求解系統(tǒng)稱(chēng)為語(yǔ)用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的問(wèn)題求解系統(tǒng)稱(chēng)為語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。 主要由兩大部分所組成：主要由兩大部分所組成： 1. 由語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)由語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識(shí)庫(kù) 2. 用于問(wèn)題求解的推理機(jī)構(gòu)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：語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程主要有兩種： 繼承繼承和和匹配匹配25語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng) 繼承：繼承： 把對(duì)事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到具體結(jié)點(diǎn)，通常把對(duì)事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到具體結(jié)點(diǎn)，通常是沿著是沿著Is-a、A-Kind-of等繼承弧進(jìn)行的。通過(guò)繼承等繼承弧進(jìn)行的。通過(guò)繼承可以得到所需

8、結(jié)點(diǎn)的一些屬性值?？梢缘玫剿杞Y(jié)點(diǎn)的一些屬性值。 匹配：匹配： 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。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)模式。26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）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(chēng)為詢問(wèn)處，它反映的是待求解的問(wèn)題的，稱(chēng)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）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。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）當(dāng)待求解問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)片斷與知識(shí)庫(kù)中的某

9、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷相匹配時(shí)，則與詢問(wèn)處相匹某語(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)就是該問(wèn)題的解。配的事實(shí)就是該問(wèn)題的解。27匹配例：假設(shè)在知識(shí)庫(kù)中存放著如下語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)，問(wèn)：職員王強(qiáng)在哪個(gè)公司工作？APENDIX1 ENGLISH WORDS Semantic Network Conceptual Graphs The node of the graph Lableled arcs28小結(jié): 框架結(jié)構(gòu)與語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu)接近結(jié)構(gòu)接近 框架的表示結(jié)構(gòu)與語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的表示結(jié)構(gòu)接近。 語(yǔ)義差別語(yǔ)義差別 框架表示法更強(qiáng)調(diào)表示事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)更強(qiáng)調(diào)表示事物間的關(guān)系作業(yè)29用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的一用

10、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的一個(gè)房子個(gè)房子(House)圖圖(a)，它是由長(zhǎng)方塊，它是由長(zhǎng)方塊(Brick)B支撐著楔形塊支撐著楔形塊(Wedge)A組成的；組成的；圖圖(b)說(shuō)明了房子這個(gè)概念由說(shuō)明了房子這個(gè)概念由A、B兩部分組成，其中引入了指示器兩部分組成，其中引入了指示器“的的一部分是一部分是(one-part-is)”；圖圖(c)說(shuō)明說(shuō)明A A被被B B支撐著，指示器支撐著，指示器“被被支撐著支撐著(is-supported-by)”表示表示了這種關(guān)系；了這種關(guān)系；圖圖(d)說(shuō)明說(shuō)明A是一個(gè)楔形塊，是一個(gè)楔形塊，B是一個(gè)長(zhǎng)方塊，它們都用了同一種指示器是一個(gè)長(zhǎng)方塊，它們都用了同一種指示器“是

11、一個(gè)是一個(gè)(is-a)”；圖圖(e)給出了一個(gè)房子的完整語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。給出了一個(gè)房子的完整語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。30描述房子概念的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)描述房子概念的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 31 通過(guò)反例強(qiáng)化語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)的知識(shí)通過(guò)反例強(qiáng)化語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)的知識(shí) 如下圖，通過(guò)對(duì)房子的樣本如下圖，通過(guò)對(duì)房子的樣本(a)和反例和反例(b)、(c)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的比較，很容易得到對(duì)房子概念更深刻的認(rèn)識(shí)，這種認(rèn)識(shí)的深比較，很容易得到對(duì)房子概念更深刻的認(rèn)識(shí)，這種認(rèn)識(shí)的深化體現(xiàn)在化體現(xiàn)在(d)圖中某些指示器變成了加強(qiáng)形式：圖中某些指示器變成了加強(qiáng)形式：must-be-supported、must-be-a。 3233 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)最早由奎廉（Quilli

12、an）于1968年提出，作為描述人類(lèi)聯(lián)想記憶（合理）的一種心理學(xué)模型。 當(dāng)時(shí)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)中，表示事物之間的關(guān)系。 由于其強(qiáng)大和直觀的表示能力，不久就廣泛應(yīng)用于人工智能研究和應(yīng)用開(kāi)發(fā)的許多領(lǐng)域。APENDIX 2 APENDIX 2 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生背景34352.5 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是奎廉語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是奎廉 (J. R. Qullian) 1968年在研年在研究人類(lèi)聯(lián)想記憶時(shí)提出的一種心理學(xué)模型，究人類(lèi)聯(lián)想記憶時(shí)提出的一種心理學(xué)模型，他認(rèn)為記憶是由概念間的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)的。隨后他認(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。，奎廉又把它用作知識(shí)表示。 1972年

13、，西蒙在他的自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)中年，西蒙在他的自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)中采用了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法。采用了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法。 1975年，亨德里克年，亨德里克 (G. G. Hendrix) 提出了提出了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種通過(guò)概念及其語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表達(dá)知識(shí)的有語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種通過(guò)概念及其語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表達(dá)知識(shí)的有向圖。在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中使用了三種圖形符號(hào)：向圖。在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中使用了三種圖形符號(hào)：框框-節(jié)點(diǎn)節(jié)點(diǎn) 帶箭頭及文字標(biāo)識(shí)的線條帶箭頭及文字標(biāo)識(shí)的線條-有向弧有向弧和文字標(biāo)識(shí)線和文字標(biāo)識(shí)線-指針指針364 知識(shí)的語(yǔ)意網(wǎng)絡(luò)表示(1). 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)多元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)多元關(guān)系表示關(guān)系表示(2).語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系表示 37 (1). 多元關(guān)系？！例： John給Mary一個(gè)禮物。先將整個(gè)描述表示為一個(gè)給出事件G1，使其作為事件類(lèi)Giving-Event的一個(gè)例子 再說(shuō)明G1中的John是給出者（Gi