人工智能第2章 知識表示

1、第第2章章 知識表示知識表示 敖志剛敖志剛 編制編制 第第2章章 知識表示知識表示 第2章 知識表示 21 知識與知識表示的概念知識與知識表示的概念 211 知識知識 212 知識表示知識表示 22 狀態(tài)空間表示法狀態(tài)空間表示法 221 狀態(tài)空間表示法的基本概念和策略狀態(tài)空間表示法的基本概念和策略 222 狀態(tài)空間表示法示例狀態(tài)空間表示法示例 23 與與/或圖知識表示或圖知識表示 231 與與/或圖知識表示的概念或圖知識表示的概念 232 與與/或圖表示示例或圖表示示例第第2章章 知識表示知識表示 第2章 知識表示 24 產(chǎn)生式知識表示產(chǎn)生式知識表示 241 產(chǎn)生式的結(jié)構(gòu)和組成產(chǎn)生式的結(jié)構(gòu)和組

2、成 242 產(chǎn)生式系統(tǒng)的分類產(chǎn)生式系統(tǒng)的分類 243 產(chǎn)生式系統(tǒng)的性能及其應(yīng)用產(chǎn)生式系統(tǒng)的性能及其應(yīng)用 25 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò) 251 語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)的概念 252 語義網(wǎng)絡(luò)的推理語義網(wǎng)絡(luò)的推理 253 語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征 26 框架表示法框架表示法 261 框架表示法的概念與設(shè)計框架表示法的概念與設(shè)計 262 框架的基本結(jié)構(gòu)和描述框架的基本結(jié)構(gòu)和描述 263 框架系統(tǒng)框架系統(tǒng) 264 框架系統(tǒng)的推理和求解過程框架系統(tǒng)的推理和求解過程 264 五種知識表示方法的比較五種知識表示方法的比較 第第2章章 知識表示知識表示 21 知識與知識表示的概念2.1.1 知識1.

3、 知識的概念知識的概念 知識是人們對客觀事物及其是人們對客觀事物及其規(guī)律的認識，包括，包括對事物的現(xiàn)象、本質(zhì)、屬性、狀態(tài)、關(guān)系、聯(lián)對事物的現(xiàn)象、本質(zhì)、屬性、狀態(tài)、關(guān)系、聯(lián)系和運動等的認識；是解決問題的步驟、操作、系和運動等的認識；是解決問題的步驟、操作、規(guī)則、過程、技術(shù)、技巧、戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略、計謀、規(guī)則、過程、技術(shù)、技巧、戰(zhàn)術(shù)、戰(zhàn)略、計謀、策略。知識是經(jīng)過消減、加工、整理、解釋、策略。知識是經(jīng)過消減、加工、整理、解釋、挑選、改造、選擇和轉(zhuǎn)換的信息和數(shù)據(jù)，是由挑選、改造、選擇和轉(zhuǎn)換的信息和數(shù)據(jù)，是由特定領(lǐng)域的事實、信念、描述、關(guān)系、啟發(fā)式特定領(lǐng)域的事實、信念、描述、關(guān)系、啟發(fā)式和過程組合起來的。和過

4、程組合起來的。第第2章章 知識表示知識表示 2. 知識的分類知識的分類 按知識的作用：敘述型知識、過程型知識、：敘述型知識、過程型知識、控制型知識；控制型知識；按知識的的性質(zhì)：對象性知識、事件性知識、對象性知識、事件性知識、性能性知識、元知識；性能性知識、元知識； 按知識的作用范圍：常識性知識、領(lǐng)域性知常識性知識、領(lǐng)域性知識；識；按知識的層次：表層知識、深層知識；表層知識、深層知識； 按知識的確定性：確定性知識、不確定性知確定性知識、不確定性知識識第第2章章 知識表示知識表示 3. 知識的屬性知識的屬性 可表示性、可利用性、不確定可表示性、可利用性、不確定性、矛盾性、相容性、真假性、性、矛盾性

5、、相容性、真假性、相對性。相對性。 第第2章章 知識表示知識表示 212 知識表示面向人的知識表示的概念面向人的知識表示的概念 面向人的知識表示可以用是語言、文字、面向人的知識表示可以用是語言、文字、數(shù)字、符號、公式、圖表、圖形、圖像等數(shù)字、符號、公式、圖表、圖形、圖像等多種形式。這些表示形式是人所能接受、多種形式。這些表示形式是人所能接受、理解和處理的形式。理解和處理的形式。 第第2章章 知識表示知識表示 2. 面向計算機的知識表示的概念面向計算機的知識表示的概念 就是要用某種約定的就是要用某種約定的(外部外部)形式結(jié)構(gòu)來描述形式結(jié)構(gòu)來描述知識，通常用知識的規(guī)則符號、形式語言和知識，通常用知

6、識的規(guī)則符號、形式語言和網(wǎng)絡(luò)圖等使知識形式化或模型化網(wǎng)絡(luò)圖等使知識形式化或模型化 ，而且這種，而且這種形式結(jié)構(gòu)還要能夠轉(zhuǎn)換為機器的內(nèi)部形式，形式結(jié)構(gòu)還要能夠轉(zhuǎn)換為機器的內(nèi)部形式，在計算機中用合適的形式對問題求解過程中在計算機中用合適的形式對問題求解過程中所需要的各種知識進行組織、存儲、檢索、所需要的各種知識進行組織、存儲、檢索、使用、增刪、修改、推理和判斷；使得計算使用、增刪、修改、推理和判斷；使得計算機能方便地存儲、處理和利用。機能方便地存儲、處理和利用。第第2章章 知識表示知識表示 3. 設(shè)計知識表示的基本原則設(shè)計知識表示的基本原則 可實現(xiàn)性、可理解性、表示能力、可實現(xiàn)性、可理解性、表示能

7、力、可維護性、可利用性、自然性、可可維護性、可利用性、自然性、可組織性組織性第第2章章 知識表示知識表示 4. 知識表示方法的分類知識表示方法的分類 狀態(tài)空間表示法 基于圖的表示法基于圖的表示法 與與/或圖表示法或圖表示法 語義網(wǎng)絡(luò)表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法 謂詞邏輯表示法謂詞邏輯表示法 產(chǎn)生式表示法產(chǎn)生式表示法 特性表示法特性表示法 框架表示法框架表示法知識表示知識表示 功能表示法功能表示法 腳本表示法腳本表示法 過程表示法過程表示法 多層次信息結(jié)構(gòu)表示法多層次信息結(jié)構(gòu)表示法 概念圖解表示法概念圖解表示法 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表示法神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表示法 意識胞表示法意識胞表示法 不精確表示法不精確表示法第第2章章

8、知識表示知識表示 狀態(tài)圖狀態(tài)圖YXWZSUVT A C D E B節(jié)點A是B的前驅(qū)弧弧的標記弧T從A指向BB是A的后繼第第2章章 知識表示知識表示 與或圖示例與或圖示例 與節(jié)點 或節(jié)點dxxxx1122dxxx12dxxx12dxx 11dxxxxxx111212 dxx) 1(xdxdxxx21第第2章章 知識表示知識表示 有關(guān)圖書館的一個語義網(wǎng)絡(luò) 圖書館 建筑物 張三 閱覽室 讀者 理工大學(xué) 單位 大禮堂 校園 鐘山 學(xué)會 講英語 公園 開放 閱覽 風(fēng)景美麗 海福巷Owner After Can Near-to Similar-to Can A-Member-of Is-a FetchLo

9、cated-underLocated-insideA-Kind-of Is-a A-part-of Have CanLocated-at 語義網(wǎng)絡(luò)示例語義網(wǎng)絡(luò)示例 第第2章章 知識表示知識表示 動物識別系統(tǒng)的產(chǎn)生式推理網(wǎng)絡(luò)R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10是食肉類黃褐色有黑條紋有暗斑點 是有蹄類長脖子長腿吃肉 有犬齒有爪眼前視是哺乳類有蹄子反芻食物 產(chǎn)奶有毛虎豹斑馬長頸鹿產(chǎn)生式推理網(wǎng)絡(luò)示例產(chǎn)生式推理網(wǎng)絡(luò)示例 第第2章章 知識表示知識表示 22 狀態(tài)空間表示法2.2.1 狀態(tài)空間表示法的基本概念 狀態(tài)：各種相關(guān)對象的可能的排列、情況、各種相關(guān)對象的可能的排列、情況、形勢和現(xiàn)狀。形勢和現(xiàn)狀

10、。 表示形式：通常用一組指標、變量或數(shù)組通常用一組指標、變量或數(shù)組來表示。來表示。 三個共有特征：就是狀態(tài)、規(guī)則和目標。就是狀態(tài)、規(guī)則和目標。 問題的三種狀態(tài)：開始狀態(tài)、中間狀態(tài)和開始狀態(tài)、中間狀態(tài)和目標狀態(tài)。目標狀態(tài)。第第2章章 知識表示知識表示 知識表示一般步驟知識表示一般步驟: 1 定義一狀態(tài)空間；定義一狀態(tài)空間； 2 確定開始狀態(tài)；確定開始狀態(tài)； 3 確定目標狀態(tài)；確定目標狀態(tài)； 4 規(guī)定一組規(guī)則；規(guī)定一組規(guī)則； 5 將非形式的問題描述轉(zhuǎn)換成形將非形式的問題描述轉(zhuǎn)換成形式描述；畫出描述問題的狀態(tài)圖；式描述；畫出描述問題的狀態(tài)圖； 6 分析問題；分析問題； 7 選擇最佳技術(shù)去求解待解問題

11、。選擇最佳技術(shù)去求解待解問題。第第2章章 知識表示知識表示 2.2.2 狀態(tài)空間表示法示例狀態(tài)空間表示法示例 例例2-1 水壺問題水壺問題 有兩個水壺，一個盛滿為有兩個水壺，一個盛滿為4公斤公斤水，另一個盛滿為水，另一個盛滿為3公斤水，水壺公斤水，水壺上沒有任何度量標記。怎樣在能裝上沒有任何度量標記。怎樣在能裝4公斤的水壺里恰好只裝公斤的水壺里恰好只裝2公斤水。公斤水。 第第2章章 知識表示知識表示 定義操作符定義操作符 1 (X，YX4) (4，Y) 把把4公斤的水壺裝滿。公斤的水壺裝滿。2 (X，YY3) (X，3) 把把3公斤的水壺裝滿。公斤的水壺裝滿。3 (X，YXO)(XD，Y) 從

12、從4公斤的水壺倒出一些水。公斤的水壺倒出一些水。4 (X，YYO) (X，YD) 從從3公斤的水壺倒出一些水。公斤的水壺倒出一些水。5 (X，YXO)(O，Y) 把把4公斤水壺中的水全部倒掉。公斤水壺中的水全部倒掉。6 (X，YYO)(X，O) 把把3公斤水壺中的水全部倒掉。公斤水壺中的水全部倒掉。7 (X，YX+Y4YO)把把3公斤水壺中的水往公斤水壺中的水往4公斤水壺公斤水壺 (4，Y一一 (4一一X) 里倒，直到里倒，直到4公斤水壺滿。公斤水壺滿。8 (X，YX+Y3XO) 把把4公斤水壺中的水往公斤水壺中的水往3公斤水壺公斤水壺 (X一一(3一一Y)，3) 里倒，直到里倒，直到3公斤水

13、壺滿。公斤水壺滿。9 (X，YX+Y3XO)(O，X+Y) 把把4公斤水壺中水全部倒入公斤水壺中水全部倒入3公斤水壺。公斤水壺。10(X，YX+Y4YO)(X+Y，O) 把把3公斤水壺中水全部倒入公斤水壺中水全部倒入4公斤水壺。公斤水壺。第第2章章 知識表示知識表示 例例2-2修道士和野人問題修道士和野人問題 在河的左岸有在河的左岸有3個修道士，個修道士，3個野人和個野人和1條船，條船，修道士們想用這條船將所有的人都運過河去，修道士們想用這條船將所有的人都運過河去，但是受到以下條件的限制：但是受到以下條件的限制： 修道士和野人都會劃船，但船一次只能裝修道士和野人都會劃船，但船一次只能裝運兩個人

14、；運兩個人； 修道士的人數(shù)必須大于野人數(shù)；修道士的人數(shù)必須大于野人數(shù)； 野人不知道是個騙局。野人不知道是個騙局。 試問修道士如何用這條船將這些人全部都渡試問修道士如何用這條船將這些人全部都渡到河的對岸？到河的對岸？ 第第2章章 知識表示知識表示 表表2-2 修道士和野人問題全部狀態(tài)的合法性修道士和野人問題全部狀態(tài)的合法性X Y Z 合法性合法性 X Y Z 合法性合法性 X Y Z 合法性合法性 X Y Z 合法性合法性3 3 1 合法合法 3 2 1 合法合法 3 1 1 合法合法 3 0 1 不可能不可能2 3 1 不合法不合法 2 2 1 合法合法 2 1 1 不合法不合法 2 0 1

15、不合法不合法1 3 1 不合法不合法 1 2 1 不合法不合法 1 1 1 合法合法 1 0 1 不合法不合法0 3 1 合法合法 0 2 1 合法合法 0 1 1 合法合法 0 0 1 不可能不可能3 3 0 不可能不可能 3 2 0 合法合法 3 1 0 合法合法 3 0 0 合法合法2 3 0 不合法不合法 2 2 0 合法合法 2 1 0 不合法不合法 2 0 0 不合法不合法1 3 0 不合法不合法 1 2 0 不合法不合法 1 1 0 合法合法 1 0 0 不合法不合法0 3 0 不可能不可能 0 2 0 合法合法 0 1 0 合法合法 0 0 0 合法合法第第2章章 知識表示知識

16、表示 定義規(guī)則定義規(guī)則 將一個修道士從左岸運到右岸；將一個修道士從左岸運到右岸； 將一個野人從左岸運到右岸；將一個野人從左岸運到右岸； 將一個修道士和一個野人從左岸運到右岸；將一個修道士和一個野人從左岸運到右岸； 將二個修道士從左岸運到右岸；將二個修道士從左岸運到右岸； 將二個野人從左岸運到右岸；將二個野人從左岸運到右岸； 將一個修道士從右岸運到左岸；將一個修道士從右岸運到左岸； 將一個野人從右岸運到左岸；將一個野人從右岸運到左岸； 將一個修道士和一個野人從右岸運到左岸；將一個修道士和一個野人從右岸運到左岸； 將二個修道士從右岸運到左岸；將二個修道士從右岸運到左岸； 將二個野人從右岸運到左岸；

17、將二個野人從右岸運到左岸；第第2章章 知識表示知識表示 YXWZSUVT A C D E B節(jié)點A是B的前驅(qū)弧弧的標記弧T從A指向BB是A的后繼狀態(tài)圖的概念狀態(tài)圖的概念 第第2章章 知識表示知識表示 331310320220321300311110111011021000010031020221 修道士和野人問題的修道士和野人問題的狀態(tài)圖狀態(tài)圖第第2章章 知識表示知識表示 計算機的表達方法計算機的表達方法 按按BASIC語言的寫法，就是用賦值語句：語言的寫法，就是用賦值語句： 10 LET X = X 2 20 LET Z = 0 30 LET X = X + 1 40 LET Y = Y +

18、 1 50 LET Z = 1 第第2章章 知識表示知識表示 例例2-3 梵塔問題：傳說印度的主神梵天做了一個梵梵塔問題：傳說印度的主神梵天做了一個梵塔，它是在一塊黃銅板上插塔，它是在一塊黃銅板上插3根寶面針，其中一根針根寶面針，其中一根針上從上到下按從小到大的順序串上了上從上到下按從小到大的順序串上了64個金片。梵個金片。梵天要求僧侶們輪流把金片在三根針之間移來移去，天要求僧侶們輪流把金片在三根針之間移來移去，規(guī)定每次只能移動規(guī)定每次只能移動1片，且不許大片壓到小片上。并片，且不許大片壓到小片上。并說如果這說如果這64片金片全部移至另一根針上時，世界就片金片全部移至另一根針上時，世界就會在一

19、聲霹靂之中毀滅。會在一聲霹靂之中毀滅。 64 1 2 3 1 2 3 1 2 36464第第2章章 知識表示知識表示 梵塔問題的狀態(tài)圖梵塔問題的狀態(tài)圖 113132 22 12 13 33 23 21兩片金片的狀態(tài)圖 （111） （311） (211） （321） （231） （221） （331） （121）（131） （223） （332） （123） （323)（232） （132） （133） （313） （212） （122）（333） （222） （233）(213）（113）（112）（312）（322） 三片金片梵塔問題的狀態(tài)圖第第2章章 知識表示知識表示 二金片問題的一種最佳

20、求解過程二金片問題的一種最佳求解過程二金片問題的狀態(tài)空間圖 第第2章章 知識表示知識表示 三金片問題的一種最佳求解過程三金片問題的一種最佳求解過程 1 2 31 2 31 2 3 1 2 31 2 31 2 31 2 31 2 3XYZXYZ第第2章章 知識表示知識表示 23 與/或圖知識表示 如果一個問題如果一個問題p可以分解為一組子問題可以分解為一組子問題P1、P2、P3 ， ，Pn ，并且只有當所并且只有當所有子問題有子問題Pi(i=1，2，3 ， ，n)都有解都有解時原問題時原問題P才有解，任何一個子問題才有解，任何一個子問題Pi(i=1，2，3 ， ，n)無解都會導(dǎo)致原無解都會導(dǎo)致原

21、問題問題P無解，則分解所得到的子問題的無解，則分解所得到的子問題的“與與”與原問題與原問題P等價。等價。P與與P1、P2、P3 ， ， Pn之間的關(guān)系就可以用一棵之間的關(guān)系就可以用一棵“與樹與樹”來表示。來表示。第第2章章 知識表示知識表示 與或圖示例與或圖示例 PP1P2P3P11 P12 P13 P14 P15 P16 P17 P18 圖2-9 與/或圖 P1 P2 P3 Pn P 圖2-7 與樹 P1 P2 P3 Pn P 圖2-8 或樹第第2章章 知識表示知識表示 可解節(jié)點可解節(jié)點 在與在與/或圖中，滿足以下三個條件之一或圖中，滿足以下三個條件之一的節(jié)點為可解節(jié)點的節(jié)點為可解節(jié)點: 任

22、何終止節(jié)點都是可解節(jié)點。任何終止節(jié)點都是可解節(jié)點。 對對“或或”節(jié)點，當其子節(jié)點中至少有一個節(jié)點，當其子節(jié)點中至少有一個為可解節(jié)點時，則該為可解節(jié)點時，則該“或或”節(jié)點就是可解節(jié)點就是可解節(jié)點。節(jié)點。 對對“與與”節(jié)點，只有當其子節(jié)點全部為可節(jié)點，只有當其子節(jié)點全部為可解節(jié)點時，該解節(jié)點時，該“與與”節(jié)點才是可解節(jié)點。節(jié)點才是可解節(jié)點。 第第2章章 知識表示知識表示 不可解節(jié)點不可解節(jié)點 可用類似的方法定義不可解節(jié)點可用類似的方法定義不可解節(jié)點: 不為終止節(jié)點的端節(jié)點是不可解節(jié)點。不為終止節(jié)點的端節(jié)點是不可解節(jié)點。 對對“或或”節(jié)點，若其全部子節(jié)點都為不節(jié)點，若其全部子節(jié)點都為不可解節(jié)點，則該

23、可解節(jié)點，則該“或或”節(jié)點是不可解節(jié)節(jié)點是不可解節(jié)點。點。 對對“與與”節(jié)點，只要其子節(jié)點中有一個節(jié)點，只要其子節(jié)點中有一個為不可解節(jié)點，則該為不可解節(jié)點，則該“與與”節(jié)點是不可節(jié)點是不可解節(jié)點。解節(jié)點。第第2章章 知識表示知識表示 與或圖表示舉例與或圖表示舉例 例例2-4 試證明兩四邊形全等問題試證明兩四邊形全等問題T，如圖如圖2-9所示，要所示，要求用與求用與/或圖表示。或圖表示。 證明證明 現(xiàn)假設(shè)：現(xiàn)假設(shè)： T1：證明證明 ABD ABD； T2：證明證明 BCD BCD。 T1又可以等價于三個子問題又可以等價于三個子問題E1、E2、E3的與，其中的與，其中 E1：AB=AB；E2：AD

24、= AD；E3：BD=BD。 T2也可以等價三個子問題也可以等價三個子問題E3、E4、E5的與，其中的與，其中 E3：BD=BD；E4：BC= BC；E5：CD= CD。 第第2章章 知識表示知識表示 兩全等四邊形兩全等四邊形 圖2-10 兩四邊形全等問題d2 1 d1 c 2A B C D c d2 1 d1 2A BC D第第2章章 知識表示知識表示 與與/或圖表示或圖表示 圖2-11 證明四邊形全等問題的與/或圖T14T11T13T12 T T1 T2 E1 E2 E 3T121T122T123T131T132T141T133T142T143T1211T1212T1213第第2章章 知識

25、表示知識表示 示例示例 例例 試求積分試求積分 有兩種方法解此積分有兩種方法解此積分 1因為因為 ，所以上述積分變?yōu)?，所以上述積分變?yōu)?2上述積分可按下式變換上述積分可按下式變換 上述兩種方法可用下列與上述兩種方法可用下列與/或圖如圖或圖如圖2-11來描述來描述22) 1(12xxxdxxdxdxxxF) 1()(dxxdxxxdxxxdxxxxxxdxxxxxF1112111121112)(222dxxxxxF112)(2第第2章章 知識表示知識表示 與或圖表示與或圖表示 圖2-11 微積分問題的與/或圖 與節(jié)點 或節(jié)點dxxxx1122dxxx12dxxx12dxx 11dxxxxxx11

26、1212 dxx) 1(xdxdxxx21第第2章章 知識表示知識表示 示例示例 例例2-5 分火柴游戲，設(shè)堆有分火柴游戲，設(shè)堆有7根火柴，由根火柴，由Max（我方）和我方）和Min方（對手）兩人輪流來分它方（對手）兩人輪流來分它們，要求每次都要把某堆火柴分成不相等的兩們，要求每次都要把某堆火柴分成不相等的兩部分，最后不能分下去的人為負，對方為勝。部分，最后不能分下去的人為負，對方為勝。如果對方先走，用與如果對方先走，用與/或圖知識表示來描述?；驁D知識表示來描述。 如果如果MIN先走，他有三種選擇方法：先走，他有三種選擇方法：(6，1)、(5,2)、(4，3)，在，在MIN的每一種選擇下，的每

27、一種選擇下，MAX又又有兩種走法，整個博弈與有兩種走法，整個博弈與/或圖如圖或圖如圖2-12所示。所示。第第2章章 知識表示知識表示 與或圖表示與或圖表示 MAX勝MIN勝MIN勝 ( 7 ) (4，3 ) ( 6，1 ) ( 5，2 ) (5，1，1 ) (4，2，1 ) (3，2，2 ) (3，3，1 ) (4,1,1,1 ) (3,2,1,1 ) (2,2,2,1) (3,1,1,1,1 ) (2,2,1,1,1 ) (2,1,1,1,1,1 )MAXMAXMAXMINMINMIN 圖2-12 分火柴游戲的與/或圖 第第2章章 知識表示知識表示 24 產(chǎn)生式知識表示 產(chǎn)生式產(chǎn)生式(Pro

28、duction)一詞最早是由美國數(shù)學(xué)家波斯一詞最早是由美國數(shù)學(xué)家波斯特特(EPost)于于1943年根據(jù)串替換規(guī)則提出的一種年根據(jù)串替換規(guī)則提出的一種稱為稱為Post機的計算模型。機的計算模型。1954年，年，Markov對對Post的的產(chǎn)生式系統(tǒng)作了改進，提出了產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制產(chǎn)生式系統(tǒng)作了改進，提出了產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制策略，根據(jù)規(guī)則的優(yōu)先級來確定其執(zhí)行的順序。策略，根據(jù)規(guī)則的優(yōu)先級來確定其執(zhí)行的順序。1957年年Chomskey利用一系列產(chǎn)生式規(guī)則來描述每利用一系列產(chǎn)生式規(guī)則來描述每層文法的語言生成規(guī)則。層文法的語言生成規(guī)則。1972年，紐厄爾和西蒙年，紐厄爾和西蒙在研究人類的認知模型中開發(fā)

29、了基于規(guī)則的產(chǎn)生在研究人類的認知模型中開發(fā)了基于規(guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)。目前，產(chǎn)生式表示法已成為人工智能中式系統(tǒng)。目前，產(chǎn)生式表示法已成為人工智能中應(yīng)用最多的一種知識表示模式。應(yīng)用最多的一種知識表示模式。第第2章章 知識表示知識表示 241 產(chǎn)生式的結(jié)構(gòu)和組成 產(chǎn)生式的一般形式為產(chǎn)生式的一般形式為“前件前件+后件后件”。前件就。前件就是前提，后件是結(jié)論或動作是前提，后件是結(jié)論或動作 。 產(chǎn)生式包括各種操作、規(guī)則、變換、算子、產(chǎn)生式包括各種操作、規(guī)則、變換、算子、函數(shù)等等函數(shù)等等 產(chǎn)生式表示法可以很容易地描述事實、規(guī)產(chǎn)生式表示法可以很容易地描述事實、規(guī)則以及它們的不確定性度量。則以及它們的不確定性度量

30、。 規(guī)則描述的是事物間的因果關(guān)系。其基本規(guī)則描述的是事物間的因果關(guān)系。其基本形式為形式為:“PQ”或或“IF P THEN Q”， 含義是：含義是：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； 第第2章章 知識表示知識表示 圖表示概念圖表示概念 產(chǎn)生式規(guī)則R1R2R3 R4 R5 中介事實B、C、 D事實結(jié)論A R1 B C D R2 R3 R4 R5 F1 F2 F3 F4 F5 F6 圖2-13 產(chǎn)生式推理系統(tǒng)第第2章章 知識表示知識表示 產(chǎn)生式系統(tǒng)示例產(chǎn)生式系統(tǒng)示例例例2-6 一個動物識別系統(tǒng)的產(chǎn)生式如下一個動物識別系統(tǒng)的產(chǎn)生式如下:

31、R1: :若某動物有奶，則它是哺乳動物。若某動物有奶，則它是哺乳動物。R2: 若某動物有毛發(fā)，則它是哺乳動物。若某動物有毛發(fā)，則它是哺乳動物。R3: 若某動物吃肉，則它是食肉動物。若某動物吃肉，則它是食肉動物。R4: 若某動物有爪且有犬齒且眼視前方，則它是食肉動物。若某動物有爪且有犬齒且眼視前方，則它是食肉動物。R5: 若某動物是哺乳動物且有蹄，則它是有蹄動物。若某動物是哺乳動物且有蹄，則它是有蹄動物。R6: 若某動物是有蹄動物且反芻食物，則它是有蹄動物。若某動物是有蹄動物且反芻食物，則它是有蹄動物。R7: 若某動物是哺乳動物且食肉動物且黃褐色且有黑色條紋，則它是若某動物是哺乳動物且食肉動物且

32、黃褐色且有黑色條紋，則它是老虎。老虎。R8: 若某動物是哺乳動物且食肉動物且黃褐色且有暗斑點，則它是金若某動物是哺乳動物且食肉動物且黃褐色且有暗斑點，則它是金錢豹。錢豹。R9: 若某動物是有蹄動物且有黑色條紋，則它是斑馬。若某動物是有蹄動物且有黑色條紋，則它是斑馬。R10: 若某動物是有蹄動物且長腿且長脖子且有暗斑點，則它是長頸鹿。若某動物是有蹄動物且長腿且長脖子且有暗斑點，則它是長頸鹿。 第第2章章 知識表示知識表示 圖2-14 動物識別系統(tǒng)的產(chǎn)生式推理網(wǎng)絡(luò)R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10是食肉類黃褐色有黑條紋有暗斑點 是有蹄類長脖子長腿吃肉 有犬齒有爪眼前視是哺乳類有蹄子反芻食物

33、 產(chǎn)奶有毛虎豹斑馬長頸鹿第第2章章 知識表示知識表示 產(chǎn)生式系統(tǒng)的三個主要部分產(chǎn)生式系統(tǒng)的三個主要部分 控制系統(tǒng) 規(guī)則庫全局數(shù)據(jù)庫 圖2-15 產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)第第2章章 知識表示知識表示 產(chǎn)生式系統(tǒng)問題求解的基本過程產(chǎn)生式系統(tǒng)問題求解的基本過程: 初始化全局數(shù)據(jù)庫初始化全局數(shù)據(jù)庫,把已知事實送入全局數(shù)據(jù)庫中。把已知事實送入全局數(shù)據(jù)庫中。 檢查規(guī)則庫是否有末使用的規(guī)則，若有執(zhí)行；否則轉(zhuǎn)。檢查規(guī)則庫是否有末使用的規(guī)則，若有執(zhí)行；否則轉(zhuǎn)。 檢查規(guī)則庫的末使用規(guī)則中是否存在有其前提可與全局數(shù)據(jù)檢查規(guī)則庫的末使用規(guī)則中是否存在有其前提可與全局數(shù)據(jù)庫中已知事實相匹配的規(guī)則，若有從中選擇一個；否則轉(zhuǎn)。

34、庫中已知事實相匹配的規(guī)則，若有從中選擇一個；否則轉(zhuǎn)。 執(zhí)行當前選中規(guī)則，并對該規(guī)則作上標記，把執(zhí)行該規(guī)則后執(zhí)行當前選中規(guī)則，并對該規(guī)則作上標記，把執(zhí)行該規(guī)則后所得到的結(jié)論作為新的事實放入全局數(shù)據(jù)庫；如果該規(guī)則的結(jié)所得到的結(jié)論作為新的事實放入全局數(shù)據(jù)庫；如果該規(guī)則的結(jié)論是一些操作，則執(zhí)行這些操作。論是一些操作，則執(zhí)行這些操作。 檢查全局數(shù)據(jù)庫中是否包含了該問題的解，若已包含，則說檢查全局數(shù)據(jù)庫中是否包含了該問題的解，若已包含，則說明己求出解，問題求解過程結(jié)束；否則轉(zhuǎn)。明己求出解，問題求解過程結(jié)束；否則轉(zhuǎn)。 當規(guī)則庫中還有未使用的規(guī)則，但均不能與全局數(shù)據(jù)庫中的當規(guī)則庫中還有未使用的規(guī)則，但均不能與

35、全局數(shù)據(jù)庫中的已有事實相匹配時，要求用戶進一步提供關(guān)于該問題的已知事已有事實相匹配時，要求用戶進一步提供關(guān)于該問題的已知事實，若能提供實，若能提供,則轉(zhuǎn)則轉(zhuǎn),否則，說明該問題無解，終止問題求解否則，說明該問題無解，終止問題求解過程。過程。 若知識庫中不再有末使用規(guī)則，也說明該問題無解，終止問若知識庫中不再有末使用規(guī)則，也說明該問題無解，終止問題求解過程題求解過程。第第2章章 知識表示知識表示 242 產(chǎn)生式系統(tǒng)的分類 1. 1. 從總體控制策略上分類從總體控制策略上分類 不可挽回的產(chǎn)生式系統(tǒng)不可挽回的產(chǎn)生式系統(tǒng) 試探性產(chǎn)生式系統(tǒng)試探性產(chǎn)生式系統(tǒng) 回溯產(chǎn)生式系統(tǒng)回溯產(chǎn)生式系統(tǒng) 圖搜索產(chǎn)生式系統(tǒng)圖

36、搜索產(chǎn)生式系統(tǒng)2. 2. 按推理方向分類按推理方向分類 向前產(chǎn)生式系統(tǒng)向前產(chǎn)生式系統(tǒng) 向后產(chǎn)生式系統(tǒng)向后產(chǎn)生式系統(tǒng) 雙向產(chǎn)生式系統(tǒng)雙向產(chǎn)生式系統(tǒng)3. 3. 按規(guī)則庫的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)分類按規(guī)則庫的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)分類 可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng)可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng) 可分解的產(chǎn)生式系統(tǒng)可分解的產(chǎn)生式系統(tǒng) 可恢復(fù)的產(chǎn)生式系統(tǒng)可恢復(fù)的產(chǎn)生式系統(tǒng)第第2章章 知識表示知識表示 （c）四皇后問題的產(chǎn)生式推理系統(tǒng)R32R11R13R23R24R21R34R42 （ ） A11 A13A11，A23A11，A24A11，A24，A32A13，A21A13，A21，A34A13，A21，A34，A42 1 2 3 41234 i j

37、（a） 44棋盤的四皇后問題 圖2-16 四皇后問題求解回溯過程例例 四皇后問題。四皇后問題。 第第2章章 知識表示知識表示 例例2-8 設(shè)全局數(shù)據(jù)庫的初始狀態(tài)為設(shè)全局數(shù)據(jù)庫的初始狀態(tài)為C，B，Z，目標狀態(tài)目標狀態(tài)為為M，M， ，M，規(guī)則庫中有如下重寫規(guī)則規(guī)則庫中有如下重寫規(guī)則:R1: CD，L R2: CB，M R3: BM，M R4: ZB，B，M 圖2-17 可分解的產(chǎn)生式系統(tǒng)D，LDLBBMMMBMMMR3M，MMMR3M，MMMR3M，MB，MM，MB，B，MCBZR1R2R3R4C，B，Z第第2章章 知識表示知識表示 產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)點： 1模塊性模塊性 2自然性自然性 3 有效性有

38、效性 4 一致性一致性 5 容易排除故障容易排除故障 6推理方向的可逆性推理方向的可逆性 7控制機構(gòu)的多樣性控制機構(gòu)的多樣性產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點1 效率不高2 非透明性3 解釋能力 的局限性第第2章章 知識表示知識表示 產(chǎn)生式系統(tǒng)應(yīng)用場合產(chǎn)生式系統(tǒng)應(yīng)用場合: 1知識結(jié)構(gòu)類似于產(chǎn)生式規(guī)則的領(lǐng)域并且領(lǐng)域知知識結(jié)構(gòu)類似于產(chǎn)生式規(guī)則的領(lǐng)域并且領(lǐng)域知識是擴散型的，領(lǐng)域內(nèi)需要有大量的經(jīng)驗知識，識是擴散型的，領(lǐng)域內(nèi)需要有大量的經(jīng)驗知識，不具備精確統(tǒng)一的理論，如臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)療診斷不具備精確統(tǒng)一的理論，如臨床醫(yī)學(xué)、醫(yī)療診斷系統(tǒng)等。系統(tǒng)等。 2可以自然地用產(chǎn)生式規(guī)則的后件來表達的領(lǐng)域?？梢宰匀坏赜卯a(chǎn)生

39、式規(guī)則的后件來表達的領(lǐng)域。該領(lǐng)域知識中包含一系列相互獨立的動作，如醫(yī)該領(lǐng)域知識中包含一系列相互獨立的動作，如醫(yī)院的病人監(jiān)護系統(tǒng)。院的病人監(jiān)護系統(tǒng)。 3領(lǐng)域知識可方便地從應(yīng)用中分離出來的領(lǐng)域，領(lǐng)域知識可方便地從應(yīng)用中分離出來的領(lǐng)域，如樹類型辨識系統(tǒng)，經(jīng)典分類學(xué)等。如樹類型辨識系統(tǒng)，經(jīng)典分類學(xué)等。第第2章章 知識表示知識表示 產(chǎn)生式系統(tǒng)的改進 1擴大規(guī)則集的表達能力。擴大規(guī)則集的表達能力。 2提高規(guī)則集的檢索效率。如提高規(guī)則集的檢索效率。如“激發(fā)樹激發(fā)樹”結(jié)結(jié)構(gòu)，或增加元規(guī)則，即規(guī)則的規(guī)則，組成構(gòu)，或增加元規(guī)則，即規(guī)則的規(guī)則，組成多層結(jié)構(gòu)的規(guī)則集，指導(dǎo)規(guī)則的運用。多層結(jié)構(gòu)的規(guī)則集，指導(dǎo)規(guī)則的運用。

40、 3改進控制策略。解決規(guī)則匹配的優(yōu)先次改進控制策略。解決規(guī)則匹配的優(yōu)先次序和沖突裁決問題。序和沖突裁決問題。 4合理分配知識。為了提高事實庫檢索與合理分配知識。為了提高事實庫檢索與規(guī)則集匹配的效率，需要靈活地將知識合規(guī)則集匹配的效率，需要靈活地將知識合理分配在規(guī)則集和事實庫中。理分配在規(guī)則集和事實庫中。第第2章章 知識表示知識表示 25 語義網(wǎng)絡(luò) 語義一般是指語言結(jié)構(gòu)語義一般是指語言結(jié)構(gòu)(如詞、短語、句子、段如詞、短語、句子、段落等落等)及其意義上的聯(lián)系。及其意義上的聯(lián)系。 語義網(wǎng)絡(luò)在形式上是一個有向圖，由一組節(jié)點語義網(wǎng)絡(luò)在形式上是一個有向圖，由一組節(jié)點和若干條有向弧線構(gòu)成，節(jié)點和弧都可以有標

41、和若干條有向弧線構(gòu)成，節(jié)點和弧都可以有標號。節(jié)點表示各種事物、對象、概念、情況、號。節(jié)點表示各種事物、對象、概念、情況、性質(zhì)、狀態(tài)、事件、行為等；弧表示節(jié)點間的性質(zhì)、狀態(tài)、事件、行為等；弧表示節(jié)點間的語義聯(lián)系或關(guān)系。語義聯(lián)系或關(guān)系。 ABR圖2-18 語義基元的結(jié)構(gòu)第第2章章 知識表示知識表示 語義網(wǎng)絡(luò)劃分為七種類型語義網(wǎng)絡(luò)劃分為七種類型: 1命題語義網(wǎng)命題語義網(wǎng)(包括分塊聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)包括分塊聯(lián)想網(wǎng)絡(luò))； 2數(shù)據(jù)語義網(wǎng)數(shù)據(jù)語義網(wǎng):以數(shù)據(jù)為中心的語義網(wǎng)絡(luò)；以數(shù)據(jù)為中心的語義網(wǎng)絡(luò)； 3語言語義網(wǎng)語言語義網(wǎng):用于自然語言的分析和理解；用于自然語言的分析和理解； 4結(jié)構(gòu)語義網(wǎng)結(jié)構(gòu)語義網(wǎng):描述客觀事物的結(jié)構(gòu)

42、，常見于描述客觀事物的結(jié)構(gòu)，常見于模式識別和機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域；模式識別和機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域； 5分類語義網(wǎng)分類語義網(wǎng):描述抽象概念及其層次；描述抽象概念及其層次； 6推理語義網(wǎng)推理語義網(wǎng):是一種命題網(wǎng)，但它已在某種是一種命題網(wǎng)，但它已在某種程度上規(guī)范化，更適于推理；程度上規(guī)范化，更適于推理； 7. 框架語義網(wǎng)：與框架相結(jié)合的語義網(wǎng)?？蚣苷Z義網(wǎng)：與框架相結(jié)合的語義網(wǎng)。第第2章章 知識表示知識表示 圖2-19 有關(guān)圖書館的一個語義網(wǎng)絡(luò) 圖書館 建筑物 張三 閱覽室 讀者 理工大學(xué) 單位 大禮堂 校園 鐘山 學(xué)會 講英語 公園 開放 閱覽 風(fēng)景美麗 海福巷Owner After Can Near-to S

43、imilar-to Can A-Member-of Is-a FetchLocated-underLocated-insideA-Kind-of Is-a A-part-of Have CanLocated-at 語義網(wǎng)絡(luò)示例語義網(wǎng)絡(luò)示例 第第2章章 知識表示知識表示 最常用的基本語義關(guān)系有以下幾種最常用的基本語義關(guān)系有以下幾種 1類屬關(guān)系。類屬關(guān)系。 是指具有不同事物間的分類關(guān)系、成是指具有不同事物間的分類關(guān)系、成員關(guān)系或?qū)嵗P(guān)系。常用的類屬關(guān)系有員關(guān)系或?qū)嵗P(guān)系。常用的類屬關(guān)系有: A-Kind-of（是是一種）、一種）、A-Member-of（是一員）、是一員）、Is-a（是一個）。是一

44、個）。 2 包含關(guān)系。是指包含關(guān)系。是指 “部分與整體部分與整體”之間的關(guān)系。常用的之間的關(guān)系。常用的包含關(guān)系有包含關(guān)系有:A-part-of（是一部分）。是一部分）。 3 屬性關(guān)系。是指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系。是指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有屬性關(guān)系有:Have（有）、有）、Can（能、會）、所有者能、會）、所有者（Owner）。）。 4 時間關(guān)系。時間的先后次序關(guān)系，常用的時間關(guān)系時間關(guān)系。時間的先后次序關(guān)系，常用的時間關(guān)系有有Before（在前），在前），After（在后）。在后）。 第第2章章 知識表示知識表示 最常用的基本語義關(guān)系有以下幾最常用的基本語義關(guān)

45、系有以下幾種種 5. 推論關(guān)系。一個概念可由另一個概念推出，推論關(guān)系。一個概念可由另一個概念推出，如如Fetch（推出）。推出）。 6. 位置關(guān)系。位置關(guān)系。 位置方面的關(guān)系。如位置方面的關(guān)系。如Located-on（在上）、在上）、Located-at（在）、在）、Located-under（在下）、在下）、Located-inside（在內(nèi)）、在內(nèi)）、Located-outside（在外）。在外）。 7相近關(guān)系。是指形狀、內(nèi)容等方面相似或相近關(guān)系。是指形狀、內(nèi)容等方面相似或接近。如接近。如Similar-to（相似）、相似）、Near-to（接接近）。近）。 第第2章章 知識表示知識表示

46、用用 Prolog語句表示語句表示Located-under（“校園校園”，“鐘山鐘山”）；）； Located-inside（“建筑物建筑物”，“校園校園”）；）；Located-at（“理工大學(xué)理工大學(xué)”，“海福巷海福巷”）；）；Similar-to（“校園校園”，“公園公園”）；）；Fetch（“公園公園”，“風(fēng)景美麗風(fēng)景美麗”）；）；A-Member-of（“張三張三”，“學(xué)會學(xué)會”）；）；A-Kind-of（“圖書館圖書館”，“建筑物建筑物”）；）；A-part-of（“閱覽室閱覽室”，“圖書館圖書館”）；）；Is-a（“理工大學(xué)理工大學(xué)”，“單位單位”）；）；Is-a（“張三張三”

47、，“讀者讀者”）；）；Owner（“圖書館圖書館”，“理工大學(xué)理工大學(xué)”）；）；Near-to（“圖書館圖書館”，“大禮堂大禮堂”）；）；Have（“閱覽室閱覽室”，“讀者讀者”）；）；After（“閱覽閱覽”，“開放開放”）；）；Can（“張三張三”，“講英語講英語”）；）；Can（“閱覽室閱覽室”，“開放開放”）；）；Can（“讀者讀者”，“閱覽閱覽”）。）。第第2章章 知識表示知識表示 例例 試用語義網(wǎng)絡(luò)描述拱的概念和形狀。試用語義網(wǎng)絡(luò)描述拱的概念和形狀。 的一部分是必須被支撐著柱 2柱 1 頂 （a） 拱是一個簡單直柱體 拱頂柱1柱2長方塊不能接觸（b）拱的語義網(wǎng)絡(luò) 拱與語義網(wǎng)絡(luò)第第2

48、章章 知識表示知識表示 252 語義網(wǎng)絡(luò)的推理 1. 匹配 事物的匹配則為結(jié)構(gòu)上的匹配，包括節(jié)點和弧的事物的匹配則為結(jié)構(gòu)上的匹配，包括節(jié)點和弧的匹配。用匹配的方法進行推理時，首先構(gòu)造問題的目匹配。用匹配的方法進行推理時，首先構(gòu)造問題的目標網(wǎng)絡(luò)塊，然后在事實網(wǎng)絡(luò)中尋找匹配。推理從一條標網(wǎng)絡(luò)塊，然后在事實網(wǎng)絡(luò)中尋找匹配。推理從一條弧連接的兩個節(jié)點的匹配開始，再匹配與該兩個節(jié)點弧連接的兩個節(jié)點的匹配開始，再匹配與該兩個節(jié)點相連接的所有其他節(jié)點，直到問題得到解答。相連接的所有其他節(jié)點，直到問題得到解答。 假設(shè)在知識庫中存放著如圖假設(shè)在知識庫中存放著如圖2-19所示的語義網(wǎng)絡(luò)，問所示的語義網(wǎng)絡(luò)，問圖書館

49、會干什么呢？圖書館會干什么呢？ 圖2-20 語義網(wǎng)絡(luò)片斷 圖書館 閱覽室 讀者 ? Can A-part-of Have第第2章章 知識表示知識表示 2. 繼承 所謂繼承是指把對事物的描述從抽象節(jié)點傳遞到具體節(jié)點。所謂繼承是指把對事物的描述從抽象節(jié)點傳遞到具體節(jié)點。通過繼承可以得到所需節(jié)點的一些屬性值，它通常是沿著通過繼承可以得到所需節(jié)點的一些屬性值，它通常是沿著Is-a、A-Kind-of等繼承弧進行的。繼承的一般過程為等繼承弧進行的。繼承的一般過程為: 1建立一個節(jié)點表，用來存放待求解節(jié)點和所有以建立一個節(jié)點表，用來存放待求解節(jié)點和所有以Is-a、A-Kind-of等繼承弧與此節(jié)點相連的那

50、些節(jié)點。初始情況下，表等繼承弧與此節(jié)點相連的那些節(jié)點。初始情況下，表中只有待求解節(jié)點。中只有待求解節(jié)點。 2檢查表中的第一個節(jié)點是否有繼承弧。如果有，就把該檢查表中的第一個節(jié)點是否有繼承弧。如果有，就把該弧所指的所有節(jié)點放入節(jié)點表的末尾，記錄這些節(jié)點的所有弧所指的所有節(jié)點放入節(jié)點表的末尾，記錄這些節(jié)點的所有屬性，并從節(jié)點表中刪除第一個節(jié)點。如果沒有，僅從節(jié)點屬性，并從節(jié)點表中刪除第一個節(jié)點。如果沒有，僅從節(jié)點表中刪除第一個節(jié)點。表中刪除第一個節(jié)點。 3重復(fù)重復(fù)2，直到節(jié)點表為空。此時，記錄下來的所有屬性都，直到節(jié)點表為空。此時，記錄下來的所有屬性都是待求解節(jié)點繼承來的屬性。是待求解節(jié)點繼承來的

51、屬性。 例如，在圖例如，在圖2-19所示的語義網(wǎng)絡(luò)中，通過繼承關(guān)系可以得所示的語義網(wǎng)絡(luò)中，通過繼承關(guān)系可以得到：張三不僅會講英語，而且會閱覽；閱覽室在校園內(nèi)，會到：張三不僅會講英語，而且會閱覽；閱覽室在校園內(nèi)，會開放，而且周圍風(fēng)景很美。開放，而且周圍風(fēng)景很美。第第2章章 知識表示知識表示 253 語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征 1 知識的深化表達知識的深化表達 2 聯(lián)想性聯(lián)想性 3 自然性自然性 4結(jié)構(gòu)化組織結(jié)構(gòu)化組織 語義網(wǎng)絡(luò)的缺點，主要表現(xiàn)為語義網(wǎng)絡(luò)的缺點，主要表現(xiàn)為: 其形式過于簡單。如果節(jié)點間的聯(lián)系只局限于幾其形式過于簡單。如果節(jié)點間的聯(lián)系只局限于幾種典型的關(guān)系，則難以表達較復(fù)雜的關(guān)系種典型的關(guān)

52、系，則難以表達較復(fù)雜的關(guān)系;而增加而增加聯(lián)系又會大大增加網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，相應(yīng)的知識存聯(lián)系又會大大增加網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜度，相應(yīng)的知識存儲和檢索過程就會變得十分復(fù)雜。事實上，語義儲和檢索過程就會變得十分復(fù)雜。事實上，語義網(wǎng)絡(luò)的管理和維護也是很復(fù)雜的。此外，語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的管理和維護也是很復(fù)雜的。此外，語義網(wǎng)絡(luò)本身沒有賦予其節(jié)點和弧以確切的含義。絡(luò)本身沒有賦予其節(jié)點和弧以確切的含義。 優(yōu)點第第2章章 知識表示知識表示 26 框架表示法 1. 定義 框架（框架（Frames）是一種描述對象屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。是一種描述對象屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。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)

53、中便可形成一個具體的實體，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就可形成一個具體的實體，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為框架。稱為框架。 實例框架實例框架：把具體細節(jié)填入后，就得到了該框架：把具體細節(jié)填入后，就得到了該框架的一個具體實例，也被稱為實例框架。的一個具體實例，也被稱為實例框架。 框架系統(tǒng)：框架系統(tǒng)：由一組框架節(jié)點及其相互關(guān)系組成一由一組框架節(jié)點及其相互關(guān)系組成一個結(jié)構(gòu)化的整體。個結(jié)構(gòu)化的整體。 框架系統(tǒng)推理：框架系統(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來完成。由框架之間的協(xié)調(diào)來完成。 框架表示方法：框架表示方法：是一種層次的、組合式的知識表是一種層次的、組合式的知識表示方法。示方法。第第2章章 知識表示知識表示 2. 框架

54、的基本結(jié)構(gòu)框架的基本結(jié)構(gòu) | | | 第第2章章 知識表示知識表示 3. 框架結(jié)構(gòu)的示例框架結(jié)構(gòu)的示例 例例2-11 一個描述碩士生有關(guān)情況的框架一個描述碩士生有關(guān)情況的框架框架名：框架名： 姓名：單位（姓，名）姓名：單位（姓，名） 性別：范圍（男，女）性別：范圍（男，女） 默認：男默認：男 年齡：單位（歲）年齡：單位（歲） 條件：歲條件：歲17 研究方向：單位（方向名）研究方向：單位（方向名） 導(dǎo)師姓名：單位（姓，名）導(dǎo)師姓名：單位（姓，名） 參加課題：范圍（國家級，省部級，其它）參加課題：范圍（國家級，省部級，其它） 默認：省部級默認：省部級 學(xué)籍：學(xué)籍： 住址：單位（住址：單位（樓號樓號

55、，房間號），房間號） 電話：單位（電話：單位（區(qū)號區(qū)號，話機號），話機號） 入學(xué)時間：單位（年月）入學(xué)時間：單位（年月） 學(xué)制：單位（年）學(xué)制：單位（年） 默認：默認：3年年第第2章章 知識表示知識表示 4.實例框架實例框架 例例2-12 碩士生框架的一個實例框架：碩士生框架的一個實例框架： 框架名：框架名： 姓名：李學(xué)表姓名：李學(xué)表 性別：男性別：男 年齡：年齡：22 研究方向：人工智能研究方向：人工智能 導(dǎo)師姓名：吳博能導(dǎo)師姓名：吳博能 參加課題：參加課題： 學(xué)籍：學(xué)籍： 住址：住址：6號樓號樓205房間房間 電話：電話：(025)78787878 入學(xué)時間：入學(xué)時間：2008年年9月月

56、學(xué)制：學(xué)制： 第第2章章 知識表示知識表示 5.框架的框架的BNF（巴科斯范式）描述（巴科斯范式）描述 := := 框架名框架名 := , := 約束約束, := |(,) := | := | := | := , := := | := | := | := |, := 第第2章章 知識表示知識表示 6.框架系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)框架系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 學(xué)生框架本科生框架碩士生框架博士生框架計算機系碩士生信息系碩士生1號碩士生n號碩士生圖2-21 框架系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)第第2章章 知識表示知識表示 7. 學(xué)生框架系統(tǒng)的表示學(xué)生框架系統(tǒng)的表示 例例2-13 學(xué)生框架學(xué)生框架 框架名：框架名： 姓名：單位（姓，名）姓

57、名：單位（姓，名） 性別：范圍（男，女）性別：范圍（男，女） 默認：男默認：男 年齡：單位（歲）年齡：單位（歲） 住址：單位（住址：單位（樓號樓號，房間號），房間號） 電話：單位（電話：單位（區(qū)號區(qū)號，話機號），話機號） 入學(xué)時間：單位（年，月）入學(xué)時間：單位（年，月） 學(xué)制：單位（年）學(xué)制：單位（年）第第2章章 知識表示知識表示 8. 碩士生框架系統(tǒng)的表示碩士生框架系統(tǒng)的表示 例例2-14 碩士生框架碩士生框架 框架名：框架名： 繼承：繼承： (縱向聯(lián)系縱向聯(lián)系) 學(xué)籍：學(xué)籍： (橫向聯(lián)系橫向聯(lián)系) 研究方向：單位（方向名）研究方向：單位（方向名） 導(dǎo)師姓名：單位（姓，名）導(dǎo)師姓名：單位（姓

58、，名） 參加課題：范圍（國家級，省部級，其它）參加課題：范圍（國家級，省部級，其它） 默認：省部級默認：省部級 學(xué)位論文：單位：（論文題目）學(xué)位論文：單位：（論文題目） 默認：題目未定默認：題目未定第第2章章 知識表示知識表示 9. 計算機系碩士生框架系統(tǒng)的表示計算機系碩士生框架系統(tǒng)的表示 例例2-15 計算機系碩士生框架計算機系碩士生框架 框架名：框架名： 繼承：繼承： 專業(yè)：范圍（計算機應(yīng)用技術(shù)，計算機專業(yè)：范圍（計算機應(yīng)用技術(shù)，計算機 軟件及理論）軟件及理論） 默認：計算機應(yīng)用技術(shù)默認：計算機應(yīng)用技術(shù) 使用計算機：單位（計算機的型號）使用計算機：單位（計算機的型號）第第2章章 知識表示知

59、識表示 10.實例框架的例子實例框架的例子 例例2-16 設(shè)某個計算機系碩士生的實例框架設(shè)某個計算機系碩士生的實例框架 框架名：框架名： 繼承：繼承： 姓名：楊兵姓名：楊兵 性別：男性別：男 年齡：年齡：23 研究方向：人工智能研究方向：人工智能 第第2章章 知識表示知識表示 11.框架系統(tǒng)中的預(yù)定義槽名框架系統(tǒng)中的預(yù)定義槽名 常用的預(yù)定義槽名有以下幾種：常用的預(yù)定義槽名有以下幾種： is-a槽：類屬關(guān)系，含義為槽：類屬關(guān)系，含義為“是一個是一個”。 AKO槽：類屬關(guān)系，含義為槽：類屬關(guān)系，含義為 “是一種是一種”。用。用AKO作為下層框架作為下層框架的槽名時，其槽值為上層框架的框架名。的槽名時，其槽值為上層框架的框架名。 Subclass槽：類屬關(guān)系。當用它作為某下層框架的槽時，表槽：類屬關(guān)系。當用它作為某下層框架的槽時，表示該下層框架是其上層框架的一個子類。示該下層框架是其上層框架的一個子類。 instance槽：用來建立槽：用來建立“AKO”槽