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1、2022-4-211人工智能原理第四講第四講經(jīng)典邏輯推理經(jīng)典邏輯推理主講:王祖喜主講:王祖喜華中科技大學(xué)圖像所華中科技大學(xué)圖像所2022-4-212經(jīng)典邏輯推理經(jīng)典邏輯推理 經(jīng)典邏輯推理是根據(jù)經(jīng)典邏輯的邏輯規(guī)則進(jìn)行經(jīng)典邏輯推理是根據(jù)經(jīng)典邏輯的邏輯規(guī)則進(jìn)行的 一 種 推 理 , 又 稱(chēng) 為 機(jī) 械的 一 種 推 理 , 又 稱(chēng) 為 機(jī) 械 - 自 動(dòng) 定 理 證 明自 動(dòng) 定 理 證 明(mechanical-automatic theorem proving),主要推理主要推理方法有自然演繹推理,歸結(jié)演繹推理及與或形演方法有自然演繹推理,歸結(jié)演繹推理及與或形演繹推理等。由于這種推理是基于經(jīng)典邏
2、輯的,其繹推理等。由于這種推理是基于經(jīng)典邏輯的,其真值只有真和假兩種,因此它是一種精確推理。真值只有真和假兩種,因此它是一種精確推理。學(xué)習(xí)目的:學(xué)習(xí)目的: 學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理,求解問(wèn)題運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行推理,求解問(wèn)題 。 2022-4-213主要講述內(nèi)容:主要講述內(nèi)容: 1. 簡(jiǎn)述與推理相關(guān)的知識(shí):如推理方式及分類(lèi)、簡(jiǎn)述與推理相關(guān)的知識(shí):如推理方式及分類(lèi)、推理控制策略、模式匹配、沖突消解策略、搜索推理控制策略、模式匹配、沖突消解策略、搜索策略等。策略等。 2. 經(jīng)典邏輯推理:自然演繹推理、歸結(jié)演繹推理經(jīng)典邏輯推理:自然演繹推理、歸結(jié)演繹推理和與和與/或形演繹推理?;蛐窝堇[推理。2022-4-2
3、14 什么是推理什么是推理 推理推理從已知事實(shí)出發(fā),運(yùn)用已掌握的知識(shí),找出其中蘊(yùn)從已知事實(shí)出發(fā),運(yùn)用已掌握的知識(shí),找出其中蘊(yùn)含的事實(shí),或歸結(jié)出新的事實(shí),這一過(guò)程稱(chēng)為推理。含的事實(shí),或歸結(jié)出新的事實(shí),這一過(guò)程稱(chēng)為推理。推理機(jī)推理機(jī)在人工智能中,推理是由程序?qū)崿F(xiàn)的,稱(chēng)為推理機(jī)。在人工智能中,推理是由程序?qū)崿F(xiàn)的,稱(chēng)為推理機(jī)。推理包括兩種判斷:一種是已知的判斷,它包括已掌握推理包括兩種判斷:一種是已知的判斷,它包括已掌握的與求解問(wèn)題有關(guān)的知識(shí)以及關(guān)于問(wèn)題的已知事實(shí);另的與求解問(wèn)題有關(guān)的知識(shí)以及關(guān)于問(wèn)題的已知事實(shí);另一種是由已知判斷推出的新判斷,即推理的結(jié)論。一種是由已知判斷推出的新判斷,即推理的結(jié)論。
4、推理的基本任務(wù):是從一種判斷推出另一種判斷。推理的基本任務(wù):是從一種判斷推出另一種判斷。1 推理的基本概念2022-4-215一般而言,推理有一下五種劃分方式:一般而言,推理有一下五種劃分方式:.演繹推理、歸結(jié)推理、默認(rèn)推理演繹推理、歸結(jié)推理、默認(rèn)推理(從新判斷推(從新判斷推出的途徑來(lái)劃分)出的途徑來(lái)劃分)演繹推理演繹推理從全稱(chēng)判斷推導(dǎo)出特稱(chēng)判斷或單稱(chēng)判從全稱(chēng)判斷推導(dǎo)出特稱(chēng)判斷或單稱(chēng)判斷的過(guò)程,即由一般性知識(shí)推出適合于某一具體情斷的過(guò)程,即由一般性知識(shí)推出適合于某一具體情況的結(jié)論。這是一種從一般到個(gè)別的推理。演繹推況的結(jié)論。這是一種從一般到個(gè)別的推理。演繹推理有多種形式,經(jīng)常用的是三段論式,它
5、包括:理有多種形式,經(jīng)常用的是三段論式,它包括:1) 大前提,這是已知的一般性知識(shí)或假設(shè);大前提,這是已知的一般性知識(shí)或假設(shè);2) 小前提,這是關(guān)于所研究的具體情況或個(gè)別小前提,這是關(guān)于所研究的具體情況或個(gè)別事實(shí)的判斷;事實(shí)的判斷;推理的方式及其分類(lèi)2022-4-2163) 結(jié)論,這是由大前提推出的適合于小前提所結(jié)論,這是由大前提推出的適合于小前提所示情況的新判斷。示情況的新判斷。例如:例如: 1) 足球運(yùn)動(dòng)員的身體都是強(qiáng)壯的;足球運(yùn)動(dòng)員的身體都是強(qiáng)壯的; 2) 高波是一名足球運(yùn)動(dòng)員;高波是一名足球運(yùn)動(dòng)員; 3) 所以,高波的身體是強(qiáng)壯的。所以,高波的身體是強(qiáng)壯的。這就是一個(gè)三段論推理,其中,
6、這就是一個(gè)三段論推理,其中,(1) 是大前提,是大前提,(2)是小前提,是小前提,(3) 是經(jīng)演是經(jīng)演 繹推出的結(jié)論。結(jié)論繹推出的結(jié)論。結(jié)論“高高波的身體是強(qiáng)壯的波的身體是強(qiáng)壯的”事實(shí)上是蘊(yùn)含于事實(shí)上是蘊(yùn)含于“足球運(yùn)動(dòng)足球運(yùn)動(dòng)員的身體都是強(qiáng)壯的員的身體都是強(qiáng)壯的”這一大前提中的。它沒(méi)有這一大前提中的。它沒(méi)有超出超出2022-4-217 大前提所斷定的范圍。這是演繹推理的一個(gè)典大前提所斷定的范圍。這是演繹推理的一個(gè)典型特征,即在任何情況下,由演繹推理導(dǎo)出的型特征,即在任何情況下,由演繹推理導(dǎo)出的結(jié)論都是蘊(yùn)含在大前提的一般性知識(shí)中的。因結(jié)論都是蘊(yùn)含在大前提的一般性知識(shí)中的。因此,此,只只要大前提和
7、小前提是正確的,則由它們要大前提和小前提是正確的,則由它們推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)論也必然是正確的。推導(dǎo)出來(lái)的結(jié)論也必然是正確的。 演繹推理是人工智能中的一種重要推理方式,在演繹推理是人工智能中的一種重要推理方式,在直到目前研制成功的各類(lèi)智能系統(tǒng)中,大多是直到目前研制成功的各類(lèi)智能系統(tǒng)中,大多是用演繹推理實(shí)現(xiàn)的。用演繹推理實(shí)現(xiàn)的。2022-4-218歸結(jié)推理歸結(jié)推理歸結(jié)推理是從足夠多的事例中歸結(jié)出歸結(jié)推理是從足夠多的事例中歸結(jié)出一般性結(jié)論的推理過(guò)程,是一種從個(gè)別到一般的推一般性結(jié)論的推理過(guò)程,是一種從個(gè)別到一般的推理。歸結(jié)推理又分為完全歸結(jié)和不完全歸結(jié)兩種。理。歸結(jié)推理又分為完全歸結(jié)和不完全歸結(jié)兩種。完全
8、歸結(jié):指在進(jìn)行歸結(jié)時(shí)考察了相應(yīng)事物的全完全歸結(jié):指在進(jìn)行歸結(jié)時(shí)考察了相應(yīng)事物的全部對(duì)象,并根據(jù)這些對(duì)象是否都有某種屬性,從部對(duì)象,并根據(jù)這些對(duì)象是否都有某種屬性,從而推出這種事物是否具有這個(gè)屬性。而推出這種事物是否具有這個(gè)屬性。 例如例如: 某廠(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢查,如果對(duì)每一件某廠(chǎng)進(jìn)行產(chǎn)品質(zhì)量檢查,如果對(duì)每一件產(chǎn)品都進(jìn)行了嚴(yán)格檢查,并且是合格的,則推產(chǎn)品都進(jìn)行了嚴(yán)格檢查,并且是合格的,則推導(dǎo)出結(jié)論該廠(chǎng)的產(chǎn)品是合格的。導(dǎo)出結(jié)論該廠(chǎng)的產(chǎn)品是合格的。不完全歸結(jié):指只考察了相應(yīng)事物的部分對(duì)象,不完全歸結(jié):指只考察了相應(yīng)事物的部分對(duì)象,就得出了結(jié)論。就得出了結(jié)論。2022-4-219默認(rèn)推理默認(rèn)推理又稱(chēng)缺
9、省推理,它是在知識(shí)不完全的又稱(chēng)缺省推理,它是在知識(shí)不完全的情況下假設(shè)某些條件已經(jīng)具備所進(jìn)行的推理。情況下假設(shè)某些條件已經(jīng)具備所進(jìn)行的推理。在默認(rèn)推理過(guò)程中,如果到某一時(shí)刻發(fā)現(xiàn)原先所在默認(rèn)推理過(guò)程中,如果到某一時(shí)刻發(fā)現(xiàn)原先所作的默認(rèn)不正確,則就要撤銷(xiāo)所作默認(rèn),以及由作的默認(rèn)不正確,則就要撤銷(xiāo)所作默認(rèn),以及由此默認(rèn)推出的所有結(jié)論重新按新情況進(jìn)行推理。此默認(rèn)推出的所有結(jié)論重新按新情況進(jìn)行推理。. 確定性推理,不確定性推理確定性推理,不確定性推理(按推理時(shí)所用知識(shí)(按推理時(shí)所用知識(shí)的確定性來(lái)劃分)的確定性來(lái)劃分) 確定性推理確定性推理 指推理時(shí)所用的知識(shí)都是精確的,指推理時(shí)所用的知識(shí)都是精確的,推出的
10、結(jié)論也是確定的,其真值或?yàn)橥瞥龅慕Y(jié)論也是確定的,其真值或?yàn)椤罢嬲妗?,或?yàn)?,或?yàn)椤凹偌佟?,沒(méi)有第三種情況出現(xiàn)。,沒(méi)有第三種情況出現(xiàn)。下面將要討論的經(jīng)典邏輯推理就屬于這一類(lèi)。下面將要討論的經(jīng)典邏輯推理就屬于這一類(lèi)。2022-4-2110 不確定性推理不確定性推理指推理時(shí)所用的知識(shí)不都是精確的,指推理時(shí)所用的知識(shí)不都是精確的,推出的結(jié)論也不完全是肯定的,其真值位于推出的結(jié)論也不完全是肯定的,其真值位于“真真”和和“假假”之間,命題的外延模糊不清。之間,命題的外延模糊不清。這里我們要特別強(qiáng)調(diào)不確定性推理。自亞里士多德這里我們要特別強(qiáng)調(diào)不確定性推理。自亞里士多德建立第一個(gè)演繹公理系統(tǒng)以來(lái),經(jīng)典邏輯與精確
11、數(shù)建立第一個(gè)演繹公理系統(tǒng)以來(lái),經(jīng)典邏輯與精確數(shù)學(xué)的建立與發(fā)展為人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起了巨大的學(xué)的建立與發(fā)展為人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展起了巨大的作用。然而,現(xiàn)實(shí)世界中的事物和現(xiàn)象大都是不嚴(yán)作用。然而,現(xiàn)實(shí)世界中的事物和現(xiàn)象大都是不嚴(yán)格、不精確的,許多概念是模糊的,很難用精確的格、不精確的,許多概念是模糊的,很難用精確的數(shù)學(xué)模型來(lái)表示和處理。因此。近幾年來(lái),各種非數(shù)學(xué)模型來(lái)表示和處理。因此。近幾年來(lái),各種非經(jīng)典邏輯迅速崛起,人工智能亦把不精確知識(shí)的表經(jīng)典邏輯迅速崛起,人工智能亦把不精確知識(shí)的表示與處理作為重要的研究課題。另外,從人類(lèi)思維示與處理作為重要的研究課題。另外,從人類(lèi)思維活動(dòng)的特征來(lái)看,人們經(jīng)常是
12、在知識(shí)不完全、不精活動(dòng)的特征來(lái)看,人們經(jīng)常是在知識(shí)不完全、不精確的情況下進(jìn)行多方位的思考及推理的。因此,要確的情況下進(jìn)行多方位的思考及推理的。因此,要使計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的思維活動(dòng),就必須使其具有不使計(jì)算機(jī)模擬人類(lèi)的思維活動(dòng),就必須使其具有不確定性推理的能力。確定性推理的能力。2022-4-2111. 單調(diào)推理、非單調(diào)推理單調(diào)推理、非單調(diào)推理(按推理過(guò)程中推出的結(jié)(按推理過(guò)程中推出的結(jié)論是否單調(diào)的增加來(lái)劃分)論是否單調(diào)的增加來(lái)劃分) 單調(diào)推理單調(diào)推理指在推理過(guò)程中隨著推理的向前推進(jìn)指在推理過(guò)程中隨著推理的向前推進(jìn)及新知識(shí)的加入,推出的結(jié)論呈單調(diào)增加的趨勢(shì),及新知識(shí)的加入,推出的結(jié)論呈單調(diào)增加的趨勢(shì)
13、,并且越來(lái)越接近最終目標(biāo),在推理過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)并且越來(lái)越接近最終目標(biāo),在推理過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)反復(fù)的情況,即不會(huì)由于新知識(shí)的加入而否定前面反復(fù)的情況,即不會(huì)由于新知識(shí)的加入而否定前面推出的結(jié)論,使推理又退回到前面的一步。推出的結(jié)論,使推理又退回到前面的一步。非單調(diào)推理非單調(diào)推理指在推理過(guò)程中由于新知識(shí)的加入,指在推理過(guò)程中由于新知識(shí)的加入,不僅沒(méi)有加強(qiáng)已推出的結(jié)論,反而要否定它,使得不僅沒(méi)有加強(qiáng)已推出的結(jié)論,反而要否定它,使得推理退回到前面的某一步,重新開(kāi)始。推理退回到前面的某一步,重新開(kāi)始。2022-4-2112. 啟發(fā)式推理、非啟發(fā)式推理啟發(fā)式推理、非啟發(fā)式推理(按推理中是否運(yùn)用(按推理中是否
14、運(yùn)用與問(wèn)題有關(guān)的啟發(fā)性知識(shí)分)與問(wèn)題有關(guān)的啟發(fā)性知識(shí)分) 啟發(fā)式推理啟發(fā)式推理推理中運(yùn)用與問(wèn)題有關(guān)的啟發(fā)性知推理中運(yùn)用與問(wèn)題有關(guān)的啟發(fā)性知識(shí),即解決問(wèn)題的策略、技巧、竅門(mén),對(duì)解的特性識(shí),即解決問(wèn)題的策略、技巧、竅門(mén),對(duì)解的特性及規(guī)律的估計(jì)等實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)以加快推理過(guò)程、及規(guī)律的估計(jì)等實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)以加快推理過(guò)程、提高搜索效率,這種推理稱(chēng)為啟發(fā)式推理。提高搜索效率,這種推理稱(chēng)為啟發(fā)式推理。非啟發(fā)式推理非啟發(fā)式推理比如窮舉式推理等。比如窮舉式推理等。2022-4-2113. 基于知識(shí)的推理、統(tǒng)計(jì)推理、直覺(jué)推理基于知識(shí)的推理、統(tǒng)計(jì)推理、直覺(jué)推理(從方(從方法論的角度劃分)法論的角度劃分)基于知識(shí)的推
15、理基于知識(shí)的推理根據(jù)已掌握的事實(shí),通過(guò)運(yùn)根據(jù)已掌握的事實(shí),通過(guò)運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行的推理。用知識(shí)進(jìn)行的推理。統(tǒng)計(jì)推理統(tǒng)計(jì)推理根據(jù)對(duì)某事物的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行的推根據(jù)對(duì)某事物的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)進(jìn)行的推理理(相當(dāng)于歸納推理相當(dāng)于歸納推理)。直覺(jué)推理直覺(jué)推理又稱(chēng)常識(shí)性推理,是根據(jù)常識(shí)進(jìn)行又稱(chēng)常識(shí)性推理,是根據(jù)常識(shí)進(jìn)行的推理。的推理。2022-4-2114推理過(guò)程是一個(gè)思維過(guò)程,即求解問(wèn)題的過(guò)程,推理過(guò)程是一個(gè)思維過(guò)程,即求解問(wèn)題的過(guò)程,求解問(wèn)題的質(zhì)量和效率不僅依賴(lài)于所采用的求解求解問(wèn)題的質(zhì)量和效率不僅依賴(lài)于所采用的求解方法,而且還依賴(lài)于求解問(wèn)題的策略,即推理的方法,而且還依賴(lài)于求解問(wèn)題的策略,即推理的控制策略。控制策略。
16、推理的控制策略主要包括:推理方向、搜索策略、推理的控制策略主要包括:推理方向、搜索策略、沖突消解策略、求解策略及限制策略等。沖突消解策略、求解策略及限制策略等。推理的控制策略2022-4-2115推理方向用于確定推理的驅(qū)動(dòng)方式,分為正向推推理方向用于確定推理的驅(qū)動(dòng)方式,分為正向推理、逆向推理、混合理、逆向推理、混合 推理和雙向推理四種。無(wú)論推理和雙向推理四種。無(wú)論按哪種方向進(jìn)行推理,一般都要求系統(tǒng)具有一個(gè)按哪種方向進(jìn)行推理,一般都要求系統(tǒng)具有一個(gè)存放知識(shí)的知識(shí)庫(kù),一個(gè)存放初始已知事實(shí)及問(wèn)存放知識(shí)的知識(shí)庫(kù),一個(gè)存放初始已知事實(shí)及問(wèn)題狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)用于推理的與推理機(jī)。題狀態(tài)的數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)用于推
17、理的與推理機(jī)。推理方向2022-4-2116正向推理正向推理是以已知事實(shí)作為出發(fā)點(diǎn)的一種推理,正向推理是以已知事實(shí)作為出發(fā)點(diǎn)的一種推理,又稱(chēng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推理、前向鏈推理及前件推理等。又稱(chēng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推理、前向鏈推理及前件推理等。. 正向推理的基本思想:正向推理的基本思想:從用戶(hù)提供的初始已知事實(shí)出發(fā),在知識(shí)庫(kù)從用戶(hù)提供的初始已知事實(shí)出發(fā),在知識(shí)庫(kù)KB中中找出當(dāng)前可適用的知識(shí),構(gòu)成可適用知識(shí)集找出當(dāng)前可適用的知識(shí),構(gòu)成可適用知識(shí)集KS,然后按某種沖突消解策略從然后按某種沖突消解策略從KS中選出一條知識(shí)進(jìn)中選出一條知識(shí)進(jìn)行推理,并將推出的新事實(shí)加入到數(shù)據(jù)庫(kù)中作為行推理,并將推出的新事實(shí)加入到數(shù)據(jù)庫(kù)中作為下
18、一步推理的已知事實(shí),在此之后再在知識(shí)庫(kù)中下一步推理的已知事實(shí),在此之后再在知識(shí)庫(kù)中選取可適用的知識(shí)進(jìn)行推理,如此重復(fù),直到求選取可適用的知識(shí)進(jìn)行推理,如此重復(fù),直到求得了所要求的解,或者知識(shí)庫(kù)中再無(wú)可適用的知得了所要求的解,或者知識(shí)庫(kù)中再無(wú)可適用的知識(shí)為止。識(shí)為止。 2022-4-2117正向推理過(guò)程正向推理過(guò)程算法描述:算法描述:開(kāi)始開(kāi)始把初始已知事實(shí)送入把初始已知事實(shí)送入DBDB中包含問(wèn)題的解?中包含問(wèn)題的解?KB中有可適用知識(shí)?中有可適用知識(shí)?KS空?空?把把KB中所有可適用知識(shí)都選出來(lái)送入中所有可適用知識(shí)都選出來(lái)送入KS推出的是新事實(shí)?推出的是新事實(shí)?按沖突消解策略從按沖突消解策略從K
19、S中選出一條知識(shí)進(jìn)行推理中選出一條知識(shí)進(jìn)行推理將該新事實(shí)加入到將該新事實(shí)加入到DB中中成功,退出成功,退出把用戶(hù)提供的新事實(shí)加入把用戶(hù)提供的新事實(shí)加入DB中中用戶(hù)用戶(hù) 可補(bǔ)充新事實(shí)?可補(bǔ)充新事實(shí)?失敗,退出失敗,退出YYYYYNNNNN2022-4-2118. 與正向推理相關(guān)的問(wèn)題:與正向推理相關(guān)的問(wèn)題:匹配方法匹配方法在以上推理過(guò)程中,需要從知識(shí)庫(kù)在以上推理過(guò)程中,需要從知識(shí)庫(kù) KB 中選出可適用的知識(shí),這就要用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)與數(shù)中選出可適用的知識(shí),這就要用知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行匹配,為此需確定據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行匹配,為此需確定匹配方法匹配方法。 搜索策略搜索策略為了進(jìn)行匹
20、配,就要查找知識(shí),這就牽為了進(jìn)行匹配,就要查找知識(shí),這就牽涉到按什么路線(xiàn)進(jìn)行查找的問(wèn)題,既按什么涉到按什么路線(xiàn)進(jìn)行查找的問(wèn)題,既按什么搜索策略搜索策略搜索知識(shí)庫(kù)。搜索知識(shí)庫(kù)。沖突消解策略沖突消解策略如果適用的知識(shí)只有一條,這比較如果適用的知識(shí)只有一條,這比較簡(jiǎn)單,系統(tǒng)立即就可用它進(jìn)行推理,并將推出的新事簡(jiǎn)單,系統(tǒng)立即就可用它進(jìn)行推理,并將推出的新事實(shí)送入數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)送入數(shù)據(jù)庫(kù)DB中;但是,如果當(dāng)前適用的知識(shí)有多中;但是,如果當(dāng)前適用的知識(shí)有多條,應(yīng)該先用那一條條,應(yīng)該先用那一條? 這是推理中的一個(gè)重要問(wèn)題,這是推理中的一個(gè)重要問(wèn)題,稱(chēng)為稱(chēng)為沖突消解策略沖突消解策略??傊?,為了實(shí)現(xiàn)正向推理,有許多具
21、體問(wèn)題需要解決??傊?,為了實(shí)現(xiàn)正向推理,有許多具體問(wèn)題需要解決。2022-4-2119例例: 設(shè)在綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中存放有下列已知事實(shí):設(shè)在綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中存放有下列已知事實(shí):該動(dòng)該動(dòng)物身上有暗斑點(diǎn),長(zhǎng)脖子,長(zhǎng)腿,有奶,有蹄物身上有暗斑點(diǎn),長(zhǎng)脖子,長(zhǎng)腿,有奶,有蹄且假且假設(shè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)與規(guī)則庫(kù)中的知識(shí)是從設(shè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)與規(guī)則庫(kù)中的知識(shí)是從第一條開(kāi)始,逐條第一條開(kāi)始,逐條 進(jìn)行匹配的,則推理機(jī)構(gòu)的工作進(jìn)行匹配的,則推理機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程如下:過(guò)程如下: 從規(guī)則庫(kù)中取出第一條規(guī)則從規(guī)則庫(kù)中取出第一條規(guī)則r1,檢查前提條件,檢查前提條件與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)不匹配;取第二條規(guī)與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的
22、已知事實(shí)不匹配;取第二條規(guī)則則r2,r2的前提的前提“該動(dòng)物有奶該動(dòng)物有奶”與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中事實(shí)匹配,則事實(shí)匹配,則rr被執(zhí)行,其結(jié)論被加入綜合數(shù)據(jù)被執(zhí)行,其結(jié)論被加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中,此時(shí)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)為:庫(kù)中,此時(shí)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)為:該動(dòng)物身上該動(dòng)物身上有暗斑點(diǎn),長(zhǎng)脖子,長(zhǎng)腿,有奶,有蹄,是哺乳有暗斑點(diǎn),長(zhǎng)脖子,長(zhǎng)腿,有奶,有蹄,是哺乳動(dòng)物動(dòng)物正向推理求解過(guò)程2022-4-2120 接著取接著取r3 r4 r5 r6 都不匹配,取到都不匹配,取到r7時(shí),時(shí),匹配成功,則將匹配成功,則將r7的結(jié)論加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù):的結(jié)論加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù):該該動(dòng)物身上有暗斑點(diǎn)動(dòng)物身上有暗斑點(diǎn),長(zhǎng)脖子
23、長(zhǎng)脖子,長(zhǎng)腿長(zhǎng)腿,有奶有奶,有蹄有蹄,是哺是哺乳動(dòng)物乳動(dòng)物,是有蹄動(dòng)物是有蹄動(dòng)物 接著取規(guī)則,取到接著取規(guī)則,取到r11時(shí),匹配成功,發(fā)現(xiàn)時(shí),匹配成功,發(fā)現(xiàn)其前提條件與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)完全匹配,則確定該其前提條件與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)完全匹配,則確定該動(dòng)物是:動(dòng)物是:長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸鹿 至此,問(wèn)題的求解結(jié)束了。至此,問(wèn)題的求解結(jié)束了。2022-4-2121逆向推理是以某個(gè)假設(shè)目標(biāo)作為出發(fā)點(diǎn)的一種推理,逆向推理是以某個(gè)假設(shè)目標(biāo)作為出發(fā)點(diǎn)的一種推理,又稱(chēng)為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)推理、逆向鏈推理及后件推理等。又稱(chēng)為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)推理、逆向鏈推理及后件推理等。. 逆向推理的基本思想:逆向推理的基本思想:首先選定一個(gè)假設(shè)目標(biāo),然后尋找支持該假設(shè)
24、的證首先選定一個(gè)假設(shè)目標(biāo),然后尋找支持該假設(shè)的證據(jù),若所需的證據(jù)都能找到,則說(shuō)明原假設(shè)成立;據(jù),若所需的證據(jù)都能找到,則說(shuō)明原假設(shè)成立;若無(wú)論如何都找不到所需證據(jù),說(shuō)明原假設(shè)不成立,若無(wú)論如何都找不到所需證據(jù),說(shuō)明原假設(shè)不成立,此時(shí)需要另作新的假設(shè)。此時(shí)需要另作新的假設(shè)。. 推理過(guò)程算法描述(圖示)推理過(guò)程算法描述(圖示)逆向推理2022-4-2122 逆向推理過(guò)逆向推理過(guò)程算法描述:程算法描述:開(kāi)始開(kāi)始 提出假設(shè)提出假設(shè)該假設(shè)在數(shù)據(jù)庫(kù)該假設(shè)在數(shù)據(jù)庫(kù)DB中?中?該假設(shè)是證據(jù)?該假設(shè)是證據(jù)?在知識(shí)庫(kù)中找出所有能在知識(shí)庫(kù)中找出所有能導(dǎo)出該假設(shè)的知識(shí),形導(dǎo)出該假設(shè)的知識(shí),形成適用知識(shí)集成適用知識(shí)集K
25、S從從KS中選出一條知識(shí),并中選出一條知識(shí),并將該知識(shí)的一個(gè)運(yùn)用條件將該知識(shí)的一個(gè)運(yùn)用條件作為一個(gè)新的假設(shè)目標(biāo)。作為一個(gè)新的假設(shè)目標(biāo)。該假設(shè)成立該假設(shè)成立詢(xún)問(wèn)用戶(hù)詢(xún)問(wèn)用戶(hù)有此事實(shí)?有此事實(shí)?該假設(shè)成立,該假設(shè)成立,并將此事實(shí)并將此事實(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)還有假設(shè)?還有假設(shè)?退出退出YYYYNNNN2022-4-2123假設(shè)某用戶(hù)希望動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)驗(yàn)證一下某動(dòng)物是否假設(shè)某用戶(hù)希望動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)驗(yàn)證一下某動(dòng)物是否是虎,并設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)為空。其逆向推理過(guò)程為:是虎,并設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)為空。其逆向推理過(guò)程為: 以虎作為假設(shè)目標(biāo)以虎作為假設(shè)目標(biāo); 檢察數(shù)據(jù)庫(kù)中有無(wú)虎這個(gè)事實(shí)。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)初檢察數(shù)據(jù)庫(kù)中有無(wú)虎這個(gè)事實(shí)
26、。因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)初始為空,顯然不會(huì)有虎這個(gè)事實(shí)始為空,顯然不會(huì)有虎這個(gè)事實(shí); ; 判斷該目標(biāo)是否是證據(jù);判斷該目標(biāo)是否是證據(jù);判斷一個(gè)目標(biāo)是否是判斷一個(gè)目標(biāo)是否是證據(jù),只要檢查它是否為某條知識(shí)的結(jié)論就可得證據(jù),只要檢查它是否為某條知識(shí)的結(jié)論就可得知。如果它不包含在任何一條知識(shí)的結(jié)論部分中,知。如果它不包含在任何一條知識(shí)的結(jié)論部分中,那么它就是證據(jù)。那么它就是證據(jù)。這里虎顯然不是證據(jù),因?yàn)樗@里虎顯然不是證據(jù),因?yàn)樗且?guī)則是規(guī)則r r1010的結(jié)論;的結(jié)論;逆向推理求解過(guò)程2022-4-2124 在知識(shí)庫(kù)中找出所有能導(dǎo)出該目標(biāo)的知識(shí)。該在知識(shí)庫(kù)中找出所有能導(dǎo)出該目標(biāo)的知識(shí)。該問(wèn)題比較簡(jiǎn)單,只有一條知
27、識(shí)可導(dǎo)出結(jié)論虎,問(wèn)題比較簡(jiǎn)單,只有一條知識(shí)可導(dǎo)出結(jié)論虎,即即r r1010;r10: If r10: If 該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物 and and 是食肉是食肉動(dòng)物動(dòng)物 and and 是黃褐色是黃褐色 and and 身上有黑色條紋身上有黑色條紋 thethen n 該動(dòng)物是虎該動(dòng)物是虎 將將r r1010的運(yùn)用條件分別作為新的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。的運(yùn)用條件分別作為新的假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證。 該知識(shí)有一個(gè)運(yùn)用條件是該知識(shí)有一個(gè)運(yùn)用條件是“是黃褐色是黃褐色”,當(dāng)把,當(dāng)把它它 作為新假設(shè)進(jìn)行推理時(shí),作為新假設(shè)進(jìn)行推理時(shí), 首先要檢查數(shù)據(jù)庫(kù)中有無(wú)該事實(shí),這里顯然沒(méi)首先要檢查數(shù)據(jù)庫(kù)中有無(wú)該事實(shí),這里顯然
28、沒(méi)有;有;2022-4-2125 接著判斷它是否是證據(jù),因在接著判斷它是否是證據(jù),因在r r1 1-r-r1515中沒(méi)有一中沒(méi)有一條條 知識(shí)的結(jié)論部分包含它,所以知識(shí)的結(jié)論部分包含它,所以 它是證據(jù)。它是證據(jù)。 此時(shí)詢(xún)問(wèn)用戶(hù):你看到的動(dòng)物是黃褐色嗎?若此時(shí)詢(xún)問(wèn)用戶(hù):你看到的動(dòng)物是黃褐色嗎?若用戶(hù)答是,則該運(yùn)用條件就得到了驗(yàn)證,并將它用戶(hù)答是,則該運(yùn)用條件就得到了驗(yàn)證,并將它存入數(shù)據(jù)庫(kù)中;若用戶(hù)回答不是,則就否定了原存入數(shù)據(jù)庫(kù)中;若用戶(hù)回答不是,則就否定了原先關(guān)于虎的假設(shè),需要作另外的假設(shè),從頭開(kāi)始先關(guān)于虎的假設(shè),需要作另外的假設(shè),從頭開(kāi)始進(jìn)行逆向推理。這里,我們假設(shè)用戶(hù)的回答為是,進(jìn)行逆向推理
29、。這里,我們假設(shè)用戶(hù)的回答為是,以便將推理進(jìn)行下去。以便將推理進(jìn)行下去。 對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用條件對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用條件“身上有黑條紋身上有黑條紋”與上面處與上面處理類(lèi)似理類(lèi)似, 因?yàn)樗彩且粋€(gè)證據(jù),我們同樣假定用戶(hù)因?yàn)樗彩且粋€(gè)證據(jù),我們同樣假定用戶(hù)的回答為是,這樣數(shù)據(jù)庫(kù)中就又增加了一個(gè)事實(shí)。的回答為是,這樣數(shù)據(jù)庫(kù)中就又增加了一個(gè)事實(shí)。2022-4-2126 現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)中有兩個(gè)事實(shí):是黃褐色、身上有黑現(xiàn)在數(shù)據(jù)庫(kù)中有兩個(gè)事實(shí):是黃褐色、身上有黑條紋。條紋。 對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用條件對(duì)于知識(shí)的運(yùn)用條件“是哺乳動(dòng)物是哺乳動(dòng)物”,因它沒(méi)有,因它沒(méi)有在數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn),同時(shí)又不是證據(jù)(它是在數(shù)據(jù)庫(kù)中出現(xiàn),同時(shí)又不是證據(jù)(
30、它是r1與與r2的的結(jié)論),所以要在知識(shí)庫(kù)中找出能導(dǎo)出它的所有結(jié)論),所以要在知識(shí)庫(kù)中找出能導(dǎo)出它的所有知識(shí),即知識(shí),即 r1與與r2: r1: If r1: If 該動(dòng)物有毛發(fā)該動(dòng)物有毛發(fā) then then 該動(dòng)物是哺該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物乳動(dòng)物 r2: If r2: If 該動(dòng)物有奶該動(dòng)物有奶 then then 該動(dòng)物是哺該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物乳動(dòng)物2022-4-2127此時(shí),因同時(shí)有兩條知識(shí)可供使用,因而存在先使此時(shí),因同時(shí)有兩條知識(shí)可供使用,因而存在先使用哪一個(gè)的問(wèn)題。這有多種處理方法,將在以后用哪一個(gè)的問(wèn)題。這有多種處理方法,將在以后討論,這里我們采用最簡(jiǎn)單的一種,即哪一個(gè)排討論,這里我們采
31、用最簡(jiǎn)單的一種,即哪一個(gè)排在前面就先使用哪一個(gè),所以用在前面就先使用哪一個(gè),所以用r1。 由于由于r1的運(yùn)用條件是有毛發(fā),因此又要把有的運(yùn)用條件是有毛發(fā),因此又要把有毛發(fā)作為新假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證,顯然它是一個(gè)證據(jù)。毛發(fā)作為新假設(shè)進(jìn)行驗(yàn)證,顯然它是一個(gè)證據(jù)。經(jīng)詢(xún)問(wèn)用戶(hù),假定回答為是,這樣,是哺乳動(dòng)物經(jīng)詢(xún)問(wèn)用戶(hù),假定回答為是,這樣,是哺乳動(dòng)物就被肯定。就被肯定。 對(duì)于運(yùn)用條件對(duì)于運(yùn)用條件“是食肉動(dòng)物是食肉動(dòng)物”可作類(lèi)似處理,可作類(lèi)似處理,只是為證實(shí)它,要用到只是為證實(shí)它,要用到r5或或r6。 2022-4-2128r5: If r5: If 該動(dòng)物吃肉該動(dòng)物吃肉 then then 該動(dòng)物是食肉動(dòng)物該動(dòng)
32、物是食肉動(dòng)物r6: If r6: If 該動(dòng)物有犬齒該動(dòng)物有犬齒 and and 有爪有爪 and and 眼盯前方眼盯前方 then then 該動(dòng)物是食肉動(dòng)物該動(dòng)物是食肉動(dòng)物 使用使用r5時(shí),若用戶(hù)對(duì)詢(xún)問(wèn)時(shí),若用戶(hù)對(duì)詢(xún)問(wèn)“該動(dòng)物吃肉嗎該動(dòng)物吃肉嗎”給出肯定的回答。給出肯定的回答。 至此至此r r1010的四個(gè)運(yùn)用條件都被證實(shí),從而肯定的四個(gè)運(yùn)用條件都被證實(shí),從而肯定原假設(shè)原假設(shè)“該動(dòng)物是虎該動(dòng)物是虎”的正確性。的正確性。2022-4-2129. 逆向推理的主要優(yōu)點(diǎn):逆向推理的主要優(yōu)點(diǎn):不必使用與目標(biāo)無(wú)關(guān)的知不必使用與目標(biāo)無(wú)關(guān)的知識(shí),識(shí),目的性強(qiáng)目的性強(qiáng),同時(shí)還有利于向用戶(hù)提供解釋。,同時(shí)還
33、有利于向用戶(hù)提供解釋。 逆向推理的逆向推理的主要缺點(diǎn):主要缺點(diǎn):初始目標(biāo)的選擇有初始目標(biāo)的選擇有盲目性盲目性,若不符合實(shí)際,就要多次提出假設(shè),影響到系統(tǒng)若不符合實(shí)際,就要多次提出假設(shè),影響到系統(tǒng)效率。效率。2022-4-2130. 正、逆向推理存在的缺陷正、逆向推理存在的缺陷 正向推理正向推理具有盲目、效率低等缺點(diǎn);具有盲目、效率低等缺點(diǎn); 逆向推理逆向推理若提出的假設(shè)目標(biāo)不符合事實(shí),若提出的假設(shè)目標(biāo)不符合事實(shí),也會(huì)降低系統(tǒng)效率。也會(huì)降低系統(tǒng)效率。 為解決這些問(wèn)題,可把正向推理與逆向推理結(jié)為解決這些問(wèn)題,可把正向推理與逆向推理結(jié)合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短;合起來(lái),取長(zhǎng)補(bǔ)短; 象這樣既有正向又有逆向的推理
34、稱(chēng)為象這樣既有正向又有逆向的推理稱(chēng)為混合推理。混合推理。 混合推理2022-4-2131. 混合推理的兩種情況混合推理的兩種情況 先正向再逆向先正向再逆向 : 先進(jìn)行正向推理,先進(jìn)行正向推理,幫助選擇某個(gè)目標(biāo),即從幫助選擇某個(gè)目標(biāo),即從已知事實(shí)演繹出部分結(jié)果,已知事實(shí)演繹出部分結(jié)果,然后再用逆向推理證實(shí)該然后再用逆向推理證實(shí)該目標(biāo)或提高其可信度。目標(biāo)或提高其可信度。開(kāi)始開(kāi)始 進(jìn)行正向推理進(jìn)行正向推理 需要逆向推理?需要逆向推理?還需要正向推理?還需要正向推理?以正向推理所得結(jié)果以正向推理所得結(jié)果作為假設(shè)進(jìn)行逆向推理作為假設(shè)進(jìn)行逆向推理輸出結(jié)果輸出結(jié)果退出退出YYNN2022-4-2132 先逆
35、向再正向:先逆向再正向:先先假設(shè)一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行逆假設(shè)一個(gè)目標(biāo)進(jìn)行逆向推理,然后再利用向推理,然后再利用逆向推理中得到的信逆向推理中得到的信息進(jìn)行正向推理,以息進(jìn)行正向推理,以推出更多的結(jié)論。推出更多的結(jié)論。開(kāi)始開(kāi)始 進(jìn)行逆向推理進(jìn)行逆向推理需要正向推理?需要正向推理?還需要逆向推理?還需要逆向推理?進(jìn)行正向推理進(jìn)行正向推理輸出結(jié)果輸出結(jié)果退出退出YYNN2022-4-2133 雙向推理是雙向推理是指正向推理與逆向推理同時(shí)進(jìn)行指正向推理與逆向推理同時(shí)進(jìn)行,且在推理過(guò)程中的某一步驟上且在推理過(guò)程中的某一步驟上“碰頭碰頭”的一種推的一種推理方式。理方式?;舅枷耄夯舅枷耄?一方面根據(jù)已知事實(shí)進(jìn)行正向
36、推理,但并不推一方面根據(jù)已知事實(shí)進(jìn)行正向推理,但并不推到最終目標(biāo);另一方面從某假設(shè)目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行逆到最終目標(biāo);另一方面從某假設(shè)目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行逆向推理,但并不推至原始事實(shí),而是讓它們?cè)谥邢蛲评?,但并不推至原始事?shí),而是讓它們?cè)谥型鞠嘤?,即由正向推理所得的中間結(jié)論恰好是逆途相遇,即由正向推理所得的中間結(jié)論恰好是逆向推理此時(shí)所需要的證據(jù),這時(shí)推理就可結(jié)束,向推理此時(shí)所需要的證據(jù),這時(shí)推理就可結(jié)束,逆向推理時(shí)所做的假設(shè)就是推理的最終結(jié)論。逆向推理時(shí)所做的假設(shè)就是推理的最終結(jié)論。雙向推理2022-4-2134 求解策略求解策略 所謂推理的求解策略是指,推理是只求一個(gè)解,所謂推理的求解策略是指,推理是只求一個(gè)
37、解,還是求所有解以及最優(yōu)解等。還是求所有解以及最優(yōu)解等。 限制策略限制策略 為了防止無(wú)窮的推理過(guò)程,以及由于推理過(guò)程為了防止無(wú)窮的推理過(guò)程,以及由于推理過(guò)程太長(zhǎng)增加時(shí)間及空間的復(fù)雜性,可在控制策略中指太長(zhǎng)增加時(shí)間及空間的復(fù)雜性,可在控制策略中指定推理的限制條件,以對(duì)推理的深度,寬度,時(shí)間,定推理的限制條件,以對(duì)推理的深度,寬度,時(shí)間,空間等進(jìn)行限制??臻g等進(jìn)行限制。 求解策略和限制策略2022-4-2135 A 概念概念 在推理過(guò)程中,系統(tǒng)要不斷地用當(dāng)前已知的事實(shí)與知在推理過(guò)程中,系統(tǒng)要不斷地用當(dāng)前已知的事實(shí)與知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)識(shí)庫(kù)中的知識(shí)進(jìn) 行匹配,此時(shí)可能發(fā)生如下三種情況:行匹配,此時(shí)可能發(fā)
38、生如下三種情況: . 已知事實(shí)不能與知識(shí)庫(kù)中的任何知識(shí)匹配成功;已知事實(shí)不能與知識(shí)庫(kù)中的任何知識(shí)匹配成功; . 已知事實(shí)恰好只與知識(shí)庫(kù)中的一個(gè)知識(shí)匹配成功;已知事實(shí)恰好只與知識(shí)庫(kù)中的一個(gè)知識(shí)匹配成功; . 已知事實(shí)可以與知識(shí)庫(kù)中的多個(gè)知識(shí)匹配成功;已知事實(shí)可以與知識(shí)庫(kù)中的多個(gè)知識(shí)匹配成功;或者有多個(gè)(組)已知事實(shí)都可與知識(shí)庫(kù)中的一個(gè)知識(shí)或者有多個(gè)(組)已知事實(shí)都可與知識(shí)庫(kù)中的一個(gè)知識(shí)匹配成功;或者有多個(gè)(組)已知事實(shí)可與知識(shí)庫(kù)中的匹配成功;或者有多個(gè)(組)已知事實(shí)可與知識(shí)庫(kù)中的多個(gè)知識(shí)匹配成功。多個(gè)知識(shí)匹配成功。 第三種情況為發(fā)生了沖突,此時(shí)需要按一定的策第三種情況為發(fā)生了沖突,此時(shí)需要按一定
39、的策略解決沖突,以便從中挑選一個(gè)知識(shí)用于當(dāng)前的推理,略解決沖突,以便從中挑選一個(gè)知識(shí)用于當(dāng)前的推理,稱(chēng)這一解決沖突的過(guò)稱(chēng)為稱(chēng)這一解決沖突的過(guò)稱(chēng)為沖突消解沖突消解。解決沖突時(shí)所用的。解決沖突時(shí)所用的方法稱(chēng)為方法稱(chēng)為沖突消解策略沖突消解策略。沖突消解策略2022-4-2136 B 以產(chǎn)生式系統(tǒng)為例進(jìn)行較詳細(xì)說(shuō)明以產(chǎn)生式系統(tǒng)為例進(jìn)行較詳細(xì)說(shuō)明. 產(chǎn)生式系統(tǒng)沖突產(chǎn)生式系統(tǒng)沖突 在產(chǎn)生式系統(tǒng)中,若出現(xiàn)下列情況就認(rèn)為發(fā)生了在產(chǎn)生式系統(tǒng)中,若出現(xiàn)下列情況就認(rèn)為發(fā)生了沖突:沖突: 對(duì)正向推理而言,如果有多條產(chǎn)生式規(guī)則的前對(duì)正向推理而言,如果有多條產(chǎn)生式規(guī)則的前件都和已知事實(shí)匹配成功;或者有多組不同的已知件都和
40、已知事實(shí)匹配成功;或者有多組不同的已知事實(shí)都與同一條產(chǎn)生式規(guī)則的前件匹配成功;或者事實(shí)都與同一條產(chǎn)生式規(guī)則的前件匹配成功;或者以上兩種情況同時(shí)出現(xiàn)。以上兩種情況同時(shí)出現(xiàn)。 對(duì)逆向推理而言,如果有多條產(chǎn)生式規(guī)則的后對(duì)逆向推理而言,如果有多條產(chǎn)生式規(guī)則的后件都和同一個(gè)假設(shè)匹配成功;或者有多條產(chǎn)生式規(guī)件都和同一個(gè)假設(shè)匹配成功;或者有多條產(chǎn)生式規(guī)則的后件可與多個(gè)假設(shè)匹配成功。則的后件可與多個(gè)假設(shè)匹配成功。 2022-4-2137. 沖突消解沖突消解 沖突消解的任務(wù)是解決沖突。沖突消解的任務(wù)是解決沖突。 對(duì)正向推理來(lái)說(shuō),它將決定選擇哪一組已知對(duì)正向推理來(lái)說(shuō),它將決定選擇哪一組已知事實(shí)來(lái)激活哪一條產(chǎn)生式規(guī)
41、則,使它用于當(dāng)前的事實(shí)來(lái)激活哪一條產(chǎn)生式規(guī)則,使它用于當(dāng)前的推理,產(chǎn)生其后件指出的結(jié)論或執(zhí)行相應(yīng)的操作。推理,產(chǎn)生其后件指出的結(jié)論或執(zhí)行相應(yīng)的操作。 對(duì)逆向推理來(lái)說(shuō),它將決定用哪一個(gè)假設(shè)與對(duì)逆向推理來(lái)說(shuō),它將決定用哪一個(gè)假設(shè)與哪一個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則的后件進(jìn)行匹配,從而推出相哪一個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則的后件進(jìn)行匹配,從而推出相應(yīng)的前件,作為新的假設(shè)。應(yīng)的前件,作為新的假設(shè)。2022-4-2138. 沖突消解策略沖突消解策略 目前已有多種消解沖突的策略,其基本思想都是目前已有多種消解沖突的策略,其基本思想都是對(duì)對(duì)知識(shí)進(jìn)行排序知識(shí)進(jìn)行排序。常用的有以下幾種:。常用的有以下幾種: 按針對(duì)性排序按針對(duì)性排序本策略是優(yōu)先
42、選用針對(duì)性較本策略是優(yōu)先選用針對(duì)性較強(qiáng)的產(chǎn)生式規(guī)則。強(qiáng)的產(chǎn)生式規(guī)則。 設(shè)有如下兩條產(chǎn)生式規(guī)則:設(shè)有如下兩條產(chǎn)生式規(guī)則: r r1: 1: IF AIF A1 1 AND A AND A2 2 AND AND A AND AND An n THEN H THEN H1 1 r r2 2:IF BIF B1 1 AND B AND B2 2 AND AND B AND AND Bm m THEN HTHEN H2 2 如果存在最一般合一,使得如果存在最一般合一,使得r r1 1中每一個(gè)中每一個(gè)Ai都可變成都可變成相應(yīng)的相應(yīng)的B Bi i, ,即即r r2 2中包含中包含r r1 1的全部條件的全部
43、條件A A1 1,A,A2 2,An,An外,還外,還包含其他條件,則稱(chēng)包含其他條件,則稱(chēng)r r2 2比比r r1 1有更大的針對(duì)性,有更大的針對(duì)性,r r1 1比比r r2 2有更大的通用性。有更大的通用性。2022-4-2139 按已知事實(shí)的新鮮性排序按已知事實(shí)的新鮮性排序把數(shù)據(jù)庫(kù)中后生成把數(shù)據(jù)庫(kù)中后生成的事實(shí)稱(chēng)為新鮮的事實(shí)的事實(shí)稱(chēng)為新鮮的事實(shí) 。 在產(chǎn)生式的推理過(guò)程中,每應(yīng)用一條產(chǎn)生式規(guī)則在產(chǎn)生式的推理過(guò)程中,每應(yīng)用一條產(chǎn)生式規(guī)則就會(huì)得到一個(gè)或多個(gè)結(jié)論或者執(zhí)行某個(gè)操作,數(shù)據(jù)庫(kù)就會(huì)得到一個(gè)或多個(gè)結(jié)論或者執(zhí)行某個(gè)操作,數(shù)據(jù)庫(kù)就會(huì)增加新的事實(shí)。另外,在推理時(shí)還會(huì)向用戶(hù)詢(xún)問(wèn)就會(huì)增加新的事實(shí)。另外
44、,在推理時(shí)還會(huì)向用戶(hù)詢(xún)問(wèn)有關(guān)的信息,也使數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容發(fā)生變化。我們把數(shù)有關(guān)的信息,也使數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容發(fā)生變化。我們把數(shù)據(jù)庫(kù)中后生成的事實(shí)稱(chēng)為新鮮的事實(shí),據(jù)庫(kù)中后生成的事實(shí)稱(chēng)為新鮮的事實(shí),即后生成的事即后生成的事實(shí)比先生成的事實(shí)具有較大的新鮮性。實(shí)比先生成的事實(shí)具有較大的新鮮性。 若一條規(guī)則被應(yīng)用后生成了多個(gè)結(jié)論,則即可以若一條規(guī)則被應(yīng)用后生成了多個(gè)結(jié)論,則即可以認(rèn)為這些結(jié)論有相同的新鮮性,也可認(rèn)為排在前面的認(rèn)為這些結(jié)論有相同的新鮮性,也可認(rèn)為排在前面的結(jié)論有較大的新鮮性,根據(jù)情況而定。結(jié)論有較大的新鮮性,根據(jù)情況而定。2022-4-2140 按匹配度排序按匹配度排序 匹配度大的知識(shí)優(yōu)先選用。匹配
45、度大的知識(shí)優(yōu)先選用。 在不確定性匹配中,為了確定兩個(gè)知識(shí)模式在不確定性匹配中,為了確定兩個(gè)知識(shí)模式是否匹配,需要計(jì)算這兩個(gè)模式是否匹配,需要計(jì)算這兩個(gè)模式 的相似程度,當(dāng)?shù)南嗨瞥潭?,?dāng)其達(dá)到某個(gè)預(yù)先規(guī)定的值時(shí),則認(rèn)為它們是可匹其達(dá)到某個(gè)預(yù)先規(guī)定的值時(shí),則認(rèn)為它們是可匹配的。相似度又稱(chēng)為匹配度。配的。相似度又稱(chēng)為匹配度。 若產(chǎn)生式規(guī)則若產(chǎn)生式規(guī)則r1、r2都可匹配成功,則可根據(jù)都可匹配成功,則可根據(jù)它們的匹配度決定哪個(gè)規(guī)則被優(yōu)先選用。它們的匹配度決定哪個(gè)規(guī)則被優(yōu)先選用。2022-4-2141 根據(jù)領(lǐng)域問(wèn)題的特點(diǎn)排序根據(jù)領(lǐng)域問(wèn)題的特點(diǎn)排序 某些領(lǐng)域問(wèn)題,預(yù)先可知道它的某些特點(diǎn),此時(shí)某些領(lǐng)域問(wèn)題,預(yù)
46、先可知道它的某些特點(diǎn),此時(shí)可根據(jù)這些特點(diǎn)把知識(shí)排成固定的順序??筛鶕?jù)這些特點(diǎn)把知識(shí)排成固定的順序。 例如:例如: (1) 當(dāng)領(lǐng)域問(wèn)題有固定的解題次序時(shí),可按該當(dāng)領(lǐng)域問(wèn)題有固定的解題次序時(shí),可按該次序排列相應(yīng)的知識(shí),排在前面的知識(shí)優(yōu)先被應(yīng)次序排列相應(yīng)的知識(shí),排在前面的知識(shí)優(yōu)先被應(yīng)用用; (2) 當(dāng)已知某些產(chǎn)生式規(guī)則被應(yīng)用后會(huì)明顯的有當(dāng)已知某些產(chǎn)生式規(guī)則被應(yīng)用后會(huì)明顯的有利于問(wèn)題的求解時(shí),就使這些產(chǎn)生式規(guī)則優(yōu)先被利于問(wèn)題的求解時(shí),就使這些產(chǎn)生式規(guī)則優(yōu)先被應(yīng)用。應(yīng)用。2022-4-2142 按上下文限制排序按上下文限制排序 把產(chǎn)生式規(guī)則按它們所描述的上下文分成若干組,把產(chǎn)生式規(guī)則按它們所描述的上下文
47、分成若干組,在不同的條件下,只能從相應(yīng)的組中選取有關(guān)的產(chǎn)在不同的條件下,只能從相應(yīng)的組中選取有關(guān)的產(chǎn)生式規(guī)則。這樣,不僅可以減少?zèng)_突的發(fā)生,而且生式規(guī)則。這樣,不僅可以減少?zèng)_突的發(fā)生,而且由于搜索范圍小,也提高了推理效率。由于搜索范圍小,也提高了推理效率。 按冗余限制排序按冗余限制排序 如果一條產(chǎn)生式規(guī)則被應(yīng)用后將產(chǎn)生冗余知識(shí),如果一條產(chǎn)生式規(guī)則被應(yīng)用后將產(chǎn)生冗余知識(shí),則降低了它被應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)。產(chǎn)生的冗余知識(shí)越多,則降低了它被應(yīng)用的優(yōu)先級(jí)。產(chǎn)生的冗余知識(shí)越多,優(yōu)先級(jí)越低。優(yōu)先級(jí)越低。 按條件個(gè)數(shù)排序按條件個(gè)數(shù)排序 如果有多條產(chǎn)生式規(guī)則生成的結(jié)論相同,則要求如果有多條產(chǎn)生式規(guī)則生成的結(jié)論相同,則
48、要求條件少的產(chǎn)生式規(guī)則被優(yōu)先應(yīng)用,因?yàn)橐髼l件少條件少的產(chǎn)生式規(guī)則被優(yōu)先應(yīng)用,因?yàn)橐髼l件少的規(guī)則匹配時(shí)花費(fèi)的時(shí)間較少。的規(guī)則匹配時(shí)花費(fèi)的時(shí)間較少。2022-4-2143(1) 基本概念基本概念 所謂模式匹配是指對(duì)兩個(gè)知識(shí)模式(如兩個(gè)所謂模式匹配是指對(duì)兩個(gè)知識(shí)模式(如兩個(gè)謂詞公式、兩個(gè)框架片斷或兩個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷等)謂詞公式、兩個(gè)框架片斷或兩個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷等)的比較與耦合,即的比較與耦合,即 檢查這兩個(gè)知識(shí)模式是否完全檢查這兩個(gè)知識(shí)模式是否完全一致或近似一致。如果兩者完全一致,或雖不完一致或近似一致。如果兩者完全一致,或雖不完全一致但其相似程度落在指定的限度內(nèi),就稱(chēng)它全一致但其相似程度落在指定的
49、限度內(nèi),就稱(chēng)它們是可匹配的,否則為不可匹配。們是可匹配的,否則為不可匹配。 模式匹配是推理中必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作,模式匹配是推理中必須進(jìn)行的一項(xiàng)重要工作,因?yàn)橹挥薪?jīng)過(guò)模式匹配才能從知識(shí)庫(kù)中選出當(dāng)前因?yàn)橹挥薪?jīng)過(guò)模式匹配才能從知識(shí)庫(kù)中選出當(dāng)前適用的知識(shí),才能進(jìn)行推理。適用的知識(shí),才能進(jìn)行推理。 模式匹配2022-4-2144(2) 分類(lèi)分類(lèi) 若按匹配時(shí)兩個(gè)知識(shí)模式的相似程度分,可分若按匹配時(shí)兩個(gè)知識(shí)模式的相似程度分,可分 為確定性匹配和不確定性匹配兩種。為確定性匹配和不確定性匹配兩種。 確定性匹配確定性匹配指兩個(gè)知識(shí)模式完全一致,或指兩個(gè)知識(shí)模式完全一致,或經(jīng)經(jīng) 過(guò)變量代換后變的完全一致。過(guò)變量
50、代換后變的完全一致。 例如,設(shè)有兩個(gè)知識(shí)模式:例如,設(shè)有兩個(gè)知識(shí)模式: P1:father(李四,李小四)李四,李小四)and man(李小四李小四) P2:father(x, y) and man(y) 若用若用“李四李四”代換變量代換變量 x,用,用“李小四李小四”代換代換 y,則則P1,P2就變得完全一致,若用這兩個(gè)知識(shí)模式進(jìn)就變得完全一致,若用這兩個(gè)知識(shí)模式進(jìn)行匹配,則稱(chēng)它們是確定性匹配。行匹配,則稱(chēng)它們是確定性匹配。 確定性匹配又稱(chēng)完全匹配或精確匹配。確定性匹配又稱(chēng)完全匹配或精確匹配。2022-4-2145 不確定性匹配不確定性匹配指兩個(gè)知識(shí)模式不完全一致,指兩個(gè)知識(shí)模式不完全一致,
51、但從總體上看,其相似程度又落在指定的限度內(nèi)。但從總體上看,其相似程度又落在指定的限度內(nèi)。2022-4-2146(3) 變量代換變量代換 無(wú)論是確定性匹配或不確定性匹配,在進(jìn)行匹無(wú)論是確定性匹配或不確定性匹配,在進(jìn)行匹配時(shí)一般都需要進(jìn)行變量的代換。配時(shí)一般都需要進(jìn)行變量的代換。 定義定義11 代換是形如代換是形如tt1 1/x/x1 1,t,t2 2/x/x2 2,t,tn n/x/xn n 的的有限集合。其中,有限集合。其中,t t1 1,t,t2 2,t,tn n是項(xiàng);是項(xiàng);x x1 1,x,x2 2,x,xn n是是互不相同的變?cè)?;互不相同的變?cè)?t ti i/x/xi i表示用表示用t
52、 ti i代代x xi i換,不允許換,不允許t ti i與與x xi i相同,也不允許變?cè)嗤膊辉试S變?cè)獂 xi i循環(huán)地出現(xiàn)在另一個(gè)循環(huán)地出現(xiàn)在另一個(gè)t tj j中。中。 例如:例如: a/x,f(b)/y,w/z a/x,f(b)/y,w/z 是一個(gè)代換,是一個(gè)代換, g(y)/x,f(x)/y g(y)/x,f(x)/y 不是一個(gè)代換。不是一個(gè)代換。2022-4-2147 因?yàn)榇鷵Q的目的是使某些變?cè)涣硗獾淖冊(cè)?、因?yàn)榇鷵Q的目的是使某些變?cè)涣硗獾淖冊(cè)?、常量或函?shù)取代,使之不再在公式中出現(xiàn),而常量或函數(shù)取代,使之不再在公式中出現(xiàn),而gg(y)/x,f(x)/y(y)/x,f(x)/y
53、在在x x與與y y之間出現(xiàn)了循環(huán)代換的情況,之間出現(xiàn)了循環(huán)代換的情況,它既沒(méi)有消去它既沒(méi)有消去x,x,也沒(méi)有消去也沒(méi)有消去y.y. 如果將它改為如果將它改為g(a)/x,f(x)/yg(a)/x,f(x)/y則是一個(gè)代換則是一個(gè)代換 它將把公式中的它將把公式中的x x用用g(a)g(a)代換,代換,y y用用f(g(a)f(g(a)代代換,從而消去了變?cè)獡Q,從而消去了變?cè)獂 x和和y y。2022-4-2148 定義定義22 設(shè)設(shè) =t=t1 1/x/x1 1,t,t2 2/x/x2 2,t,tn n/x/xn n =u =u1 1/y/y1 1,u,u2 2/y/y2 2,u,um m/y
54、/ym m 是兩個(gè)代換,則此兩個(gè)代換的復(fù)合也是一個(gè)代換,是兩個(gè)代換,則此兩個(gè)代換的復(fù)合也是一個(gè)代換,是從是從tt1 1 /x/x1 1,t,t2 2 /x/x2 2,t,tn n /x/xn n,u,u1 1/y/y1 1,u,u2 2/y/y2 2,u,um m/y/ym m 中刪去如下兩種元素:中刪去如下兩種元素: t ti i /x/xi i 當(dāng)當(dāng) t ti i =x=xi i u ui i/y/yi i 當(dāng)當(dāng) y yi i xx1 1,x,x2 2,x,xn n 后剩下的元素所構(gòu)成的集合,記為后剩下的元素所構(gòu)成的集合,記為 o o 。 例如,設(shè)有代換:例如,設(shè)有代換: =f(y)/x,
55、z/y=f(y)/x,z/y =a/x,b/y,y/z=a/x,b/y,y/z 則則 o o =f(b)/x=f(b)/x,y/zy/z2022-4-2149 定義定義33 設(shè)有公式集設(shè)有公式集F=FF=F1,1,F F2,2,FFn n,若存在一個(gè)代若存在一個(gè)代換換 使得使得F F1 1 = F= F2 2 = F= Fn n 則稱(chēng)則稱(chēng) 為公式集為公式集F F的一的一個(gè)合一,且稱(chēng)個(gè)合一,且稱(chēng)F F1,1,F F2,2,FFn n是可合一的。是可合一的。 例如:例如: 假設(shè)有公式集假設(shè)有公式集 F=P(x,y,f(y),P(a,g(x),z)F=P(x,y,f(y),P(a,g(x),z) 則
56、下式是它的一個(gè)合一:則下式是它的一個(gè)合一: = a/x,g(a)/y,f(g(a)/z = a/x,g(a)/y,f(g(a)/z 一個(gè)公式集的合一一般來(lái)說(shuō)是不唯一的。一個(gè)公式集的合一一般來(lái)說(shuō)是不唯一的。2022-4-2150 定義定義44 設(shè)設(shè) 是公式集是公式集F F的一個(gè)合一,如果對(duì)任一個(gè)合的一個(gè)合一,如果對(duì)任一個(gè)合一一 都存在一個(gè)代換都存在一個(gè)代換 ,使得,使得 = = o o ,則稱(chēng)則稱(chēng) 是一是一個(gè)最一般的合一。個(gè)最一般的合一。 最一般的合一是唯一的。最一般的合一是唯一的。 若用最一般合一去代換那些可合一的謂詞公式若用最一般合一去代換那些可合一的謂詞公式, ,可使它們變成完全一致的謂詞
57、公式??墒顾鼈冏兂赏耆恢碌闹^詞公式。 由此可知,為了使兩個(gè)知識(shí)模式匹配,可用其最由此可知,為了使兩個(gè)知識(shí)模式匹配,可用其最一般的合一對(duì)他們進(jìn)行代換。一般的合一對(duì)他們進(jìn)行代換。 2022-4-2151差異集的概念:差異集的概念: 設(shè)有如下兩個(gè)謂詞公式:設(shè)有如下兩個(gè)謂詞公式: F F1 1: P(x: P(x,y y,z)z) F F2 2: P(x: P(x,f(a)f(a),h(b)h(b) 分別從分別從F F1 1與與F F2 2的第一個(gè)符號(hào)開(kāi)始,逐個(gè)向右比的第一個(gè)符號(hào)開(kāi)始,逐個(gè)向右比較,此時(shí)發(fā)現(xiàn)較,此時(shí)發(fā)現(xiàn)F F1 1中的中的y y與與F F2 2中的中的f(a)f(a)不同,它們構(gòu)不同
58、,它們構(gòu)成了一個(gè)差異集:成了一個(gè)差異集: D D1 1=y=y,f(a)f(a) 當(dāng)繼續(xù)向右比較時(shí),又發(fā)現(xiàn)當(dāng)繼續(xù)向右比較時(shí),又發(fā)現(xiàn)F F1 1中的中的z z與與F F2 2中的中的h h(b)(b)不同,則又得到一個(gè)差異集:不同,則又得到一個(gè)差異集: D D2 2=z=z,h(b)h(b)2022-4-2152下面給出求取最一般合一算法的具體步驟:下面給出求取最一般合一算法的具體步驟: (1) (1) 令令k=0,Fk=0,Fk k=F,=F, k k= = 。這里,。這里,F(xiàn) F是欲求其最一般是欲求其最一般合一的公式集,合一的公式集, 是空代換,它代表不作代換。是空代換,它代表不作代換。 (
59、2) (2) 若若F Fk k只含一個(gè)表達(dá)式,則算法停止,只含一個(gè)表達(dá)式,則算法停止, k k就是就是最一般合一。最一般合一。 (3) (3) 找出找出F Fk k的差異集的差異集D Dk k。 (4) (4) 若若D Dk k中存在元素中存在元素x xk k和和t tk k,其中,其中x xk k是變?cè)亲冊(cè)瑃 tk k是項(xiàng),且是項(xiàng),且x xk k不在不在t tk k中出現(xiàn),則置:中出現(xiàn),則置: k+1k+1= = k k o to tk k/x/xk k ,求取最一般合一的算法2022-4-2153 F Fk+1k+1=F=Fk kttk k/x/xk k k=k+1 k=k+1 然后
60、轉(zhuǎn)(然后轉(zhuǎn)(2 2)。)。 (5) (5) 算法中止,算法中止,F(xiàn) F的最一般合一不存在的最一般合一不存在2022-4-2154例如:例如: 設(shè)設(shè)F=P(a,x,f(g(y),P(z,f(z),f(u)F=P(a,x,f(g(y),P(z,f(z),f(u)求求其最一般合一。其最一般合一。 (1) 令令 0 0= = ,F(xiàn) F0 0=F,=F,因因F F0 0中含有兩個(gè)表達(dá)式,所以中含有兩個(gè)表達(dá)式,所以 0 0不是最一般合一;不是最一般合一; (2) 差異集差異集D D0 0=a,z=a,z; (3) 1 1= = 0 0 oa/z=a/z,oa/z=a/z, F F1 1=P(a,x,f(g
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