第2章-知識表示技術(shù)課件

第二章知識表示技術(shù)第二章知識表示技術(shù)1§2.1知識表示的基本問題

§2.1知識表示的基本問題2什么是知識？從認識論的角度來看，知識就是人類認識自然界（包括社會和人）的精神產(chǎn)物，是人類進行智能活動的基礎(chǔ)。一、知識與知識分類什么是知識？一、知識與知識分類3知識的分類方法很多，主要有三種：1.按知識的性質(zhì)分：敘述性知識：表示問題的狀態(tài)、概念、條件、事實的知識。過程性知識：表示問題求解過程中用到的各種操作、演算和行動等的知識?？刂菩灾R：表示問題求解過程中決定選用哪種操作、演算和行動等的知識。一、知識與知識分類知識的分類方法很多，主要有三種：1.按知識的性質(zhì)分：敘述性知4知識的分類方法很多，主要有三種：2.按知識的層次分：零級知識：最基本層的知識，包括問題域內(nèi)的事實、屬性、定理、定義等，屬問題求解的常識性和原理性知識。一級知識：第二層知識，啟發(fā)式知識?？蓮浹a零級知識的不足，提高求解效率。二級知識：第三層知識，控制性知識。對低層知識起指導作用，組織和運用零級和一級知識。高層次知識：如回憶、綜合、概括、抽象等，它們反映人的心理特征。

領(lǐng)域知識元知識一、知識與知識分類知識的分類方法很多，主要有三種：2.按知識的層次分：零級知識5知識的分類方法很多，主要有三種：3.按知識的來源分：共性知識：指問題域內(nèi)有關(guān)事物、屬性、概念、定義、定理、原理、理論、算法等的知識，它們來自教科書和刊物，并已為領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所承認和接受。它描述問題的細節(jié)，確保問題解的精確性，屬深層知識。個性知識：來自現(xiàn)場有經(jīng)驗的專業(yè)人員，包括大量的經(jīng)驗知識或啟發(fā)式知識。它描述問題的輪廓，知識嚴格性差，屬淺層（表層）知識。一、知識與知識分類知識的分類方法很多，主要有三種：3.按知識的來源分：共性知識6所謂知識表示，就是研究在機器中如何用最合適的形式對知識進行描述，使知識形式化、模型化，以便在機器中存儲和使用知識。對于人們習慣的知識表示形式（如自然語言表示），機器不一定能接受，所以必須把人類知識變換成一定形式的機器內(nèi)部的知識模型，為機器所接受。由于對人類大腦中知識形成和知識結(jié)構(gòu)的機制還沒有全部研究清楚，因此沒有通用的知識表示形式。目前，人們針對不同問題、不同領(lǐng)域，研究出多種知識表示方法。二、知識表示與知識表示方法所謂知識表示，就是研究在機器中如何用最合適的形式對知識進行描7常用的知識表示方法有：1．產(chǎn)生式規(guī)則表示法2．狀態(tài)空間表示法3．語義網(wǎng)絡(luò)表示法4．框架表示法5．邏輯表示法6．“與/或”圖表示法二、知識表示與知識表示方法常用的知識表示方法有：1．產(chǎn)生式規(guī)則表示法二、知識表示與知識8對一個具體問題，可有不同的表示方法。采用不同的表示方法，問題求解的難易程度是不一樣的。選擇一個合適的知識表示方法，有利于知識的存儲和運用，使問題求解變得容易。因此，知識表示方法對問題求解是至關(guān)重要的，甚至在有些問題中，智能主要表現(xiàn)在尋找適當?shù)闹R表示上，一旦找到了適當?shù)闹R表示方法，問題也就基本解決了。二、知識表示與知識表示方法對一個具體問題，可有不同的表示方法。采用不同的表示方法，問題9對一個具體問題域的知識描述，往往可以有多種等效的知識表示方法。各種知識表示形式在具體問題求解過程中所表現(xiàn)的效能是有差異的，有必要根據(jù)它們在問題的知識處理過程中控制知識運用的要求，作為評估原則去衡量所選擇的知識表示方法的適用度，以便能擇優(yōu)表示。三、知識表示方法的評價標準對一個具體問題域的知識描述，往往可以有多種等效的知識表示方法10評估原則如下：1.有效性：能準確、有效地表示問題域內(nèi)的所有類型知識，可實現(xiàn)問題的有效求解。2.可擴展性：能方便地進行知識檢查、增刪或修改，并對整個知識庫不產(chǎn)生或少產(chǎn)生直接影響。3.可理解性：能自然地描述問題域內(nèi)的所有知識，并符合人類的思維規(guī)律，便于理解。4.清晰性：知識表示形式和知識庫結(jié)構(gòu)簡單。三、知識表示方法的評價標準評估原則如下：1.有效性：能準確、有效地表示問題域內(nèi)的所有類11§2.2狀態(tài)空間表示法

§2.2狀態(tài)空間表示法121．狀態(tài)所謂狀態(tài)就是描述某一類事物中各個不同事物之間的差異而引入的最少的一組變量的有序集合。它常表示成矢量形式：其中的每個元素qi(i=0,1,2,…)叫分量。狀態(tài)的維數(shù)可以是有限的，也可以是無限的。給定每個分量的值qik，就得到一個具體的狀態(tài)：一、基本概念1．狀態(tài)所謂狀態(tài)就是描述某一類事物中各個不同事物之間的差異而132．操作引起狀態(tài)中的某些分量發(fā)生改變，從而使問題由一個具體狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的作用叫操作。操作可以是一個走步、過程、規(guī)則、數(shù)學算子、運算符號或邏輯符號等。操作描述了狀態(tài)之間的關(guān)系。一、基本概念2．操作引起狀態(tài)中的某些分量發(fā)生改變，從而使問題由一個具體狀143．狀態(tài)空間問題的狀態(tài)空間是一個表示該問題的全部可能的狀態(tài)及其相互關(guān)系的圖。一般是一個賦值有向圖，包含三個方面的說明：S：所有可能的問題初始狀態(tài)集合；F：操作集合；G：目標狀態(tài)集合。所以狀態(tài)空間常記為三元狀態(tài)〈S，F(xiàn)，G〉。一、基本概念3．狀態(tài)空間問題的狀態(tài)空間是一個表示該問題的全部可能的狀態(tài)及153．狀態(tài)空間在狀態(tài)空間表示法中，問題求解過程轉(zhuǎn)化為在圖中尋找從初始狀態(tài)Qs出發(fā)到達目標狀態(tài)Qg的路徑問題，也就是尋找操作序列α的問題。Qs：表示某個初始狀態(tài)；Qg：表示某個目標狀態(tài)；α：把Qs變換成Qg的有限的操作序列。所以，狀態(tài)空間中的解可用三元組〈Qs,α,Qg〉表示，它包含三個方面的說明：一、基本概念3．狀態(tài)空間在狀態(tài)空間表示法中，問題求解過程轉(zhuǎn)化為在圖中尋找16三枚錢幣問題：設(shè)有三枚錢幣，處在“反、正、反”狀態(tài)，每次只允許翻動一枚錢幣（但不允許一枚都不翻）。問連翻三次后，是否可以出現(xiàn)“正、正、正”或“反、反、反”狀態(tài)？二、狀態(tài)空間表示法示例三枚錢幣問題：二、狀態(tài)空間表示法示例17為解這個問題，應(yīng)首先將它形式化。設(shè)錢幣正面為0，反面為1，引入一個三元數(shù)組Q=(q1，q2，q3)來描述這三枚錢幣的總狀態(tài)。全部可能的狀態(tài)有8種：Q1=(0，0，0)；Q2=(0，0，1)；Q3=(0，1，0)；Q4=(0，1，1)；Q5=(1，0，0)；Q6=(1，0，1)；Q7=(1，1，0)；Q8=(1，1，1)。二、狀態(tài)空間表示法示例為解這個問題，應(yīng)首先將它形式化。設(shè)錢幣正面為0，反面為1，引18翻動錢幣的操作可以抽象為改變上述狀態(tài)的算子，共有3個，即F={f1，f2，f3}其中f1：把錢幣q1翻轉(zhuǎn)一次；f2：把錢幣q2翻轉(zhuǎn)一次；f3：把錢幣q3翻轉(zhuǎn)一次。二、狀態(tài)空間表示法示例翻動錢幣的操作可以抽象為改變上述狀態(tài)的算子，共有3個，即F19問題的狀態(tài)空間可寫成〈{Q6}，{f1，f2，f3}，{Q1，Q8}〉。狀態(tài)空間如圖所示：可見：從Q6不可能經(jīng)過三步到達Q1，即不存在從Q6到達Q1的解。但從Q6到達Q8的解有7個。二、狀態(tài)空間表示法示例問題的狀態(tài)空間可寫成狀態(tài)空間如圖所示：可見：從Q6不可能經(jīng)過20§2.3“與/或”圖表示法

§2.3“與/或”圖表示法21“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。它基于人們在求解問題時的兩種思維方法：1.分解：“與”樹將復雜的大問題分解為一組簡單的小問題，將總問題分解為子問題。若所有子問題都解決了，則總問題也解決了，這是“與”的邏輯關(guān)系。而子問題又可分為子子問題。如此類推，可以形成問題分解的樹圖，稱為“與”樹。“與/或”圖表示方法的概念“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。1.分解：22“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。它基于人們在求解問題時的兩種思維方法：2.變換：“或”樹將較難的問題變換為較易的等價或等效的問題。若一個難問題可以等價變換為幾個容易問題，則任何一個容易問題解決了，也就解決了原有的難問題，這是“或”邏輯關(guān)系。而這些容易問題還有可能等價變換為若干更容易的問題，如此下去，可形成問題變換的“或”樹。“與/或”圖表示方法的概念“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。2.變換：23在實際問題求解過程中，常常是兼用“分解”和“變換”方法，因而可用“與”樹和“或”樹相結(jié)合的圖——“與/或”樹?！芭c”樹“或”樹“與/或”圖表示方法的概念在實際問題求解過程中，常常是兼用“分解”和“變換”方法，因24§2.4產(chǎn)生式規(guī)則表示法

§2.4產(chǎn)生式規(guī)則表示法25產(chǎn)生式規(guī)則是根據(jù)客觀世界中各客體之間存在依賴關(guān)系的實質(zhì)而提出的。在客觀世界中，各客體之間具有互相存在的因果關(guān)系，如：如果現(xiàn)在下雨，就穿雨衣。如果是運算放大器，就可進行信號運算。如果差動保護正確動作，則是變壓器內(nèi)部故障。這些句子表示的是狀態(tài)—動作對，或前提(條件)—結(jié)論(行動)對，可以用產(chǎn)生式規(guī)則表示。一、產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則是根據(jù)客觀世界中各客體之間存在依賴關(guān)系的實質(zhì)而提出26產(chǎn)生式規(guī)則的格式為如果（IF）， 則（THEN）；前提（條件）， 結(jié)論（行動）。前提可以是一個，也可以是幾個，而結(jié)論一般只有一個。一、產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則的格式為如果（IF）， 則（THEN）；前提可以是27用產(chǎn)生式規(guī)則形式表示知識的方法叫知識的產(chǎn)生式規(guī)則表示法。如前面的句子可表示成：clothed(rain_proof):-it_is(raining).operate(signals):-amplifier_is(operated).transformer(internal_fault):-action(differntial_protection).二、產(chǎn)生式規(guī)則表示法用產(chǎn)生式規(guī)則形式表示知識的方法叫知識的產(chǎn)生式規(guī)則表示法。cl28三、產(chǎn)生式系統(tǒng)用產(chǎn)生式規(guī)則表示知識所構(gòu)成的系統(tǒng)稱產(chǎn)生式系統(tǒng)，或稱基于規(guī)則的系統(tǒng)。三、產(chǎn)生式系統(tǒng)用產(chǎn)生式規(guī)則表示知識所構(gòu)成的系統(tǒng)稱產(chǎn)生式系統(tǒng)，29三、產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)（或基于規(guī)則的系統(tǒng)）是用規(guī)則序列的形式來描述問題的思維過程，形成求解問題的知識模型。模型中的每一條規(guī)則稱為一個產(chǎn)生式，規(guī)則用字符串表示。問題求解過程：根據(jù)初始數(shù)據(jù)，在上下文（或稱當前數(shù)據(jù)庫）中，搜索可匹配的產(chǎn)生式，并將結(jié)論寫入上下文；再根據(jù)改變后的上下文，重新搜索匹配，最終求得問題的解。1.產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的基本方法三、產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)（或基于規(guī)則的系統(tǒng)）是用規(guī)則序列的形30三、產(chǎn)生式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：用于存放用戶提供的初始狀態(tài)、問題域內(nèi)對象的性質(zhì)和屬性等事實及求解過程中產(chǎn)生的中間結(jié)果數(shù)據(jù)。知識庫：用于存放問題域內(nèi)的知識，所有知識用產(chǎn)生式規(guī)則表示。推理機：又稱控制系統(tǒng)或控制策略器。負責如何來運用規(guī)則庫中的規(guī)則與事實匹配，當求解過程中出現(xiàn)多個結(jié)論或找不到滿意結(jié)論時，如何為解決沖突問題提供控制策略。2.產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成三、產(chǎn)生式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：用于存放用戶提供的初始狀態(tài)、問題域內(nèi)對31三、產(chǎn)生式系統(tǒng)自然性：產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)接近于人的思維和自然推理形式，易于理解。能有效表達啟發(fā)式（淺層）知識：可根據(jù)人的經(jīng)驗程度、數(shù)據(jù)可靠程度，給出可信度因子，便于實現(xiàn)不精確推理。模塊性強：規(guī)則庫對推理機具有相對獨立性，產(chǎn)生式規(guī)則間的聯(lián)系一般是通過上下文的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不是規(guī)則的互相直接調(diào)用。因此規(guī)則庫中規(guī)則的增刪、修改，不會對知識庫維護產(chǎn)生大的影響。清晰性：規(guī)則庫規(guī)則格式單一，層次清晰，便于知識正確性和一致性檢查，推理機設(shè)計也易于實現(xiàn)。3.產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)點三、產(chǎn)生式系統(tǒng)自然性：產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)接近于人的思維和自然推理32三、產(chǎn)生式系統(tǒng)透明度差：雖然其局部每一規(guī)則易理解，但因其獨立性，因此難于作完整的原理性解釋。表達能力受限：由于規(guī)則格式單一，對復雜知識、不確定推理的表達顯得能力不足和呆板不靈活。大型AI系統(tǒng)有效性降低：產(chǎn)生式系統(tǒng)的強模塊性，使得規(guī)則間信息傳遞依賴于上下文的數(shù)據(jù)，而不能直接調(diào)用其他規(guī)則，因此求解陷于大量的規(guī)則檢索、匹配和操作，不能對執(zhí)行優(yōu)化序列或優(yōu)化回溯控制作出明顯反應(yīng)。4.產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點三、產(chǎn)生式系統(tǒng)透明度差：4.產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點33§2.5謂詞邏輯表示法§2.5謂詞邏輯表示法341．謂詞和個體變量謂詞邏輯是一種用句子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主語、謂詞）為基本符號來研究人的思維規(guī)律的數(shù)理邏輯。如“張比王小”，用謂詞表示為Little(Zhang,Wang)。Little是謂詞名（可以是一個字母）；Zhang、Wang是主語或個體（次序不能顛倒）。

一、謂詞邏輯的一些概念1．謂詞和個體變量謂詞邏輯是一種用句子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主語、謂詞351．謂詞和個體變量謂詞邏輯的一般形式為P(x1,x2,…xi,…xn),i=1,2,…,n其中P稱為謂詞，用來刻劃個體的性質(zhì)或關(guān)系；xi稱為個體變量（又稱變元），它表示獨立存在的事物，可以是一個抽象的概念，也可以是一個具體的事物。一、謂詞邏輯的一些概念1．謂詞和個體變量謂詞邏輯的一般形式為其中P稱為謂詞，用361．謂詞和個體變量幾個術(shù)語：個體域：個體變元的變化范圍，可以是有限的，也可以是無限的。謂詞的元數(shù)：個體變元的數(shù)目。一元謂詞，多元謂詞。謂詞賦值：將P賦予確定的含義，xi代表確定的個體。謂詞的真值：真、假。一、謂詞邏輯的一些概念1．謂詞和個體變量幾個術(shù)語：個體域：個體變元的變化范圍，可以372．聯(lián)結(jié)詞在謂詞邏輯中，P(x1,x2,…xi,…xn)叫原子謂詞公式（簡稱謂詞公式），用P(x)表示。原子公式可以通過“聯(lián)結(jié)詞”構(gòu)成謂詞合式公式。在謂詞邏輯中定義了五種聯(lián)結(jié)詞：一、謂詞邏輯的一些概念2．聯(lián)結(jié)詞在謂詞邏輯中，P(x1,x2,…xi,…38(1)否定聯(lián)結(jié)詞乛：用來否定原來的謂詞。如“乛P”表示P的否定，即“非P”。(2)合取聯(lián)結(jié)詞∧：用來表示并列的復合句子。如“P∧Q”表示P和Q的合取，即“P與Q”。(3)析取聯(lián)結(jié)詞∨：用來表示可兼有的或。如“P∨Q”表示P和Q的析取，即“P或Q”。(4)條件聯(lián)結(jié)詞→：表示“如果…那么…”的詞句。如“P→Q”表示P是Q的條件，即“若P，則Q”。(5)雙條件聯(lián)結(jié)詞：表示兩個謂詞互為條件。如“PQ”表示P和Q相互作為條件，即“若P，則Q；若Q，則P”，亦即“P當且僅當Q”?！?、謂詞邏輯的一些概念(1)否定聯(lián)結(jié)詞乛：用來否定原來的謂詞。如“乛P”表示P的否393．量詞有些原子公式P(x)對個體域中所有個體變元都具有T值，但有些則不然。在數(shù)理邏輯中用量詞來表示這個特點。1)全稱量詞“()”，讀作“對于所有的x”。()P(x)表示“對于個體域中所有的個體x，謂詞P(x)均為T”。2)存在量詞“()”，讀作“存在x”。()P(x)表示“在個體域中存在某些個體x，使謂詞P(x)為T”。一、謂詞邏輯的一些概念3．量詞有些原子公式P(x)對個體域中所有個體變元都具有T值404．謂詞合式公式（又稱謂詞公式）原子公式和聯(lián)結(jié)詞及量詞一起可以組成謂詞合式公式。定義如下：原子謂詞公式是合式公式。若A是合式公式，則乛A是合式公式。經(jīng)過有限次地應(yīng)用規(guī)則(1)~(4)所得到的公式是合式公式。如果A是合式公式，x是A中出現(xiàn)的任何變元，則()A(x)和()A(x)都是合式公式。若A和B都是合式公式，則(A∧B)，(A∨B)，(A→B)和(AB)都是合式公式?！?、謂詞邏輯的一些概念4．謂詞合式公式（又稱謂詞公式）原子公式和聯(lián)結(jié)詞及量詞一起可415．謂詞演算的等價式和蘊含式等價：當兩個謂詞公式在其共同的個體域E上，當PQ是永真時。記作PQ。蘊含：當兩個謂詞公式在其共同的個體域E上，當P→Q是永真時。記作PQ。在謂詞公式的演算過程中，常用的等價式和蘊含式可參見教材。一、謂詞邏輯的一些概念5．謂詞演算的等價式和蘊含式等價：當兩個謂詞公式在其共同的個421．用謂詞邏輯表示狀態(tài)問題的狀態(tài)往往是一個或一批事實，它可以用一個或一組語句來描述，因此可用一個或幾個謂詞公式的合取來表示。例：用謂詞公式表示變電所中負荷的供電狀態(tài)。接線圖如圖所示：二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例1．用謂詞邏輯表示狀態(tài)問題的狀態(tài)往往是一個或一批事實，它可以431．用謂詞邏輯表示狀態(tài)分析：只有在母線帶電，斷路器和隔離開關(guān)均在合位時，負荷才能供電。LINK(Switch1,Bus)LINK(Breaker,Switch1)LINK(Switch2,Breaker)LIVE(Bus)CLOSED(Breaker)CLOSED(Switch1)CLOSED(Switch2)謂詞公式：二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例1．用謂詞邏輯表示狀態(tài)分析：只有在母線帶電，斷路器和隔離開關(guān)442．用謂詞邏輯表示操作操作由條件和動作兩部分組成。用謂詞邏輯表示操作時，條件可以寫成若干語句的合成。當狀態(tài)的事實使它們都為真時，該操作可以被選用。動作則表示操作。例：用謂詞公式表示拉開刀閘1的操作。二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例2．用謂詞邏輯表示操作操作由條件和動作兩部分組成。用謂詞邏輯452．用謂詞邏輯表示操作操作：OPEN_SWITCH(Switch1)LINK(Switch1,Bus)LINK(Breaker,Switch1)LINK(Switch2,Breaker)OPENED(Breaker)OPENED(Switch2)CLOSED(Switch1)條件：操作后應(yīng)刪去CLOSED(Switch1)，增加OPENED(Switch1)。二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例2．用謂詞邏輯表示操作操作：OPEN_SWITCH(Swit461．優(yōu)點嚴格性：可以保證其演繹推理結(jié)果的正確性，可以較精確地表達知識。通用性：擁有通用的邏輯演算的方法和推理的規(guī)則。自然性：謂詞邏輯是一種接近于自然語言的形式語言。模塊性：一個謂詞可獨立地插入知識庫、數(shù)據(jù)庫，因此便于計算機實現(xiàn)推理的機械化、自動化。三、謂詞邏輯表示法的特點1．優(yōu)點嚴格性：可以保證其演繹推理結(jié)果的正確性，可以較精確地472．缺點效率低：由于推理是根據(jù)形式邏輯進行的，把推理演算與知識含義截然分開。靈活性差：不便于表達和加入啟發(fā)性知識及元知識。三、謂詞邏輯表示法的特點2．缺點效率低：由于推理是根據(jù)形式邏輯進行的，把推理演算與知48§2.6語義網(wǎng)絡(luò)表示法§2.6語義網(wǎng)絡(luò)表示法49一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及其語義關(guān)系表示知識的一種網(wǎng)絡(luò)圖。是由結(jié)點、弧和指示器而組成的有向圖。結(jié)點：表示所研究領(lǐng)域中的物體、概念、特性值；?。罕硎窘Y(jié)點之間的關(guān)系；指示器：說明結(jié)點之間關(guān)系（如隸屬、性能）的語句。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及其語義關(guān)系表示知識的一50例1：用語義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的房子概念。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念例1：用語義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的房子概念。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念51例2：用語義網(wǎng)絡(luò)描述“張三是教師，一切教師都是教職員”。始端結(jié)點表示實例結(jié)點，終端結(jié)點表示概念結(jié)點。終端結(jié)點上陳述的事實可以通過鏈繼承到始端結(jié)點上去，這就可以很直觀地構(gòu)造出一個推理過程。如上例利用繼承關(guān)系進行推理，推出張三是教職員這個事實。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念例2：用語義網(wǎng)絡(luò)描述“張三是教師，一切教師都是教職員”。始端521．優(yōu)點自然性：直接而明確地表達概念之間的語義關(guān)系。聯(lián)想性：著重于表達語義關(guān)系知識，體現(xiàn)了聯(lián)想思維過程。效率高：可通過語義關(guān)系檢索和推理，較快地推導出與問題有關(guān)的概念和事實。二、語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點1．優(yōu)點自然性：直接而明確地表達概念之間的語義關(guān)系。二、語義532．缺點不能象謂詞邏輯表示法那樣保證推理的嚴格性和有效性。不便于表達判斷性知識。不便于表達深層知識，如與時間因素有關(guān)的動態(tài)知識等。二、語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點2．缺點不能象謂詞邏輯表示法那樣保證推理的嚴格性和有效性。二54§2.7框架表示法研究發(fā)現(xiàn)，人們大腦中的經(jīng)驗知識往往是用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式存儲的，這種表示某種固定狀態(tài)（事物、動作、推測、……）的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為框架?？蚣鼙硎痉ㄊ且环N描述范圍較廣、存放描述信息較多的知識表示方法。

§2.7框架表示法研究發(fā)現(xiàn)，人們大腦中的經(jīng)驗知識往往是用55《框架名》《槽名1》<側(cè)面名11>（值111，值112，……）<側(cè)面名12>（值121，值122，……）……《槽名2》<側(cè)面名21>（值211，值212，……）<側(cè)面名22>（值221，值222，……）……《槽名n》<側(cè)面名n1>（值n11，值n12，……）<側(cè)面名n2>（值n21，值n22，……）……說明：槽、側(cè)面、值可以有任意有限個數(shù)目，可根據(jù)需要設(shè)置。每個槽可以填入不同類型的值，可以是數(shù)值、文字、二值邏輯的真或假，也可以是一個子框架。一、框架表示法的一般形式《框架名》《槽名1》<側(cè)面名11>（值111，值112，…56一個電廠的框架框架1名稱

××火電廠類別

火電廠所屬××電力系統(tǒng)額定參數(shù)容量××MW電壓等級××kV，××kV，××kV設(shè)備狀況鍋爐數(shù)××汽機數(shù)××發(fā)電機數(shù)××主變數(shù)××狀態(tài)運行/擴建/停運二、框架表示法應(yīng)用舉例一個電廠的框架框架1名稱××火電廠57框架2名稱220kV母線類別電氣所屬××火電廠額定參數(shù)斷路器型號××接線形式××冷卻方式××電壓××kV保護

差動保護，母聯(lián)過流保護，……領(lǐng)域

正母/副母/旁路狀態(tài)

運行/停役/部分檢修方式

雙母并聯(lián)/雙母分段/單母/雙母帶旁路二、框架表示法應(yīng)用舉例框架2名稱220kV母線二58框架3名稱220kV正母線類別電氣所屬母線聯(lián)絡(luò)設(shè)備線路××線主變××主變其他……運行狀態(tài)運行/充電/停運/檢修二、框架表示法應(yīng)用舉例框架3名稱220kV正母線59框架是一個分層次的嵌套式結(jié)構(gòu)?？捎蓽\入深地描述問題。這種有層次的結(jié)構(gòu)不僅有利于查詢、檢索，而且可以避免存儲重復的內(nèi)容、節(jié)省大量的存儲量。每個框架是相對獨立的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，呈模塊形式，便于修改、增刪、擴充。利用框架系統(tǒng)的互相調(diào)用形式，可以方便地調(diào)用其他應(yīng)用程序，能和其他表示方法結(jié)合起來，以提高系統(tǒng)的工作效率。三、框架表示法的特點框架是一個分層次的嵌套式結(jié)構(gòu)?？捎蓽\入深地描述問題。這種有層609、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。1月-231月-23Wednesday,January4,202310、雨中黃葉樹，燈下白頭人。。10:39:5510:39:5510:391/4/202310:39:55AM11、以我獨沈久，愧君相見頻。。1月-2310:39:5510:39Jan-2304-Jan-2312、故人江海別，幾度隔山川。。10:39:5510:39:5510:39Wednesday,January4,202313、乍見翻疑夢，相悲各問年。。1月-231月-2310:39:5510:39:55January4,202314、他鄉(xiāng)生白發(fā)，舊國見青山。。04一月202310:39:55上午10:39:551月-2315、比不了得就不比，得不到的就不要。。。一月2310:39上午1月-2310:39January4,202316、行動出成果，工作出財富。。2023/1/410:39:5510:39:5504January202317、做前，能夠環(huán)視四周；做時，你只能或者最好沿著以腳為起點的射線向前。。10:39:55上午10:39上午10:39:551月-239、沒有失敗，只有暫時停止成功！。1月-231月-23Wednesday,January4,202310、很多事情努力了未必有結(jié)果，但是不努力卻什么改變也沒有。。10:39:5510:39:5510:391/4/202310:39:55AM11、成功就是日復一日那一點點小小努力的積累。。1月-2310:39:5510:39Jan-2304-Jan-2312、世間成事，不求其絕對圓滿，留一份不足，可得無限完美。。10:39:5510:39:5510:39Wednesday,January4,202313、不知香積寺，數(shù)里入云峰。。1月-231月-2310:39:5510:39:55January4,202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。04一月202310:39:55上午10:39:551月-2315、楚塞三湘接，荊門九派通。。。一月2310:39上午1月-2310:39January4,202316、少年十五二十時，步行奪得胡馬騎。。2023/1/410:39:5510:39:5504January202317、空山新雨后，天氣晚來秋。。10:39:55上午10:39上午10:39:551月-239、楊柳散和風，青山澹吾慮。。1月-231月-23Wednesday,January4,202310、閱讀一切好書如同和過去最杰出的人談話。10:39:5510:39:5510:391/4/202310:39:55AM11、越是沒有本領(lǐng)的就越加自命不凡。1月-2310:39:5510:39Jan-2304-Jan-2312、越是無能的人，越喜歡挑剔別人的錯兒。10:39:5510:39:5510:39Wednesday,January4,202313、知人者智，自知者明。勝人者有力，自勝者強。1月-231月-2310:39:5510:39:55January4,202314、意志堅強的人能把世界放在手中像泥塊一樣任意揉捏。04一月202310:39:55上午10:39:551月-2315、最具挑戰(zhàn)性的挑戰(zhàn)莫過于提升自我。。一月2310:39上午1月-2310:39January4,202316、業(yè)余生活要有意義，不要越軌。2023/1/410:39:5510:39:5504January202317、一個人即使已登上頂峰，也仍要自強不息。10:39:55上午10:39上午10:39:551月-23MOMODAPOWERPOINTLoremipsumdolorsitamet,consecteturadipiscingelit.Fusceidurnablandit,eleifendnullaac,fringillapurus.Nullaiaculistemporfelisutcursus.感謝您的下載觀看專家告訴9、靜夜四無鄰，荒居舊業(yè)貧。。12月-2212月-22Tue61第二章知識表示技術(shù)第二章知識表示技術(shù)62§2.1知識表示的基本問題

§2.1知識表示的基本問題63什么是知識？從認識論的角度來看，知識就是人類認識自然界（包括社會和人）的精神產(chǎn)物，是人類進行智能活動的基礎(chǔ)。一、知識與知識分類什么是知識？一、知識與知識分類64知識的分類方法很多，主要有三種：1.按知識的性質(zhì)分：敘述性知識：表示問題的狀態(tài)、概念、條件、事實的知識。過程性知識：表示問題求解過程中用到的各種操作、演算和行動等的知識?？刂菩灾R：表示問題求解過程中決定選用哪種操作、演算和行動等的知識。一、知識與知識分類知識的分類方法很多，主要有三種：1.按知識的性質(zhì)分：敘述性知65知識的分類方法很多，主要有三種：2.按知識的層次分：零級知識：最基本層的知識，包括問題域內(nèi)的事實、屬性、定理、定義等，屬問題求解的常識性和原理性知識。一級知識：第二層知識，啟發(fā)式知識?？蓮浹a零級知識的不足，提高求解效率。二級知識：第三層知識，控制性知識。對低層知識起指導作用，組織和運用零級和一級知識。高層次知識：如回憶、綜合、概括、抽象等，它們反映人的心理特征。

領(lǐng)域知識元知識一、知識與知識分類知識的分類方法很多，主要有三種：2.按知識的層次分：零級知識66知識的分類方法很多，主要有三種：3.按知識的來源分：共性知識：指問題域內(nèi)有關(guān)事物、屬性、概念、定義、定理、原理、理論、算法等的知識，它們來自教科書和刊物，并已為領(lǐng)域?qū)I(yè)人員所承認和接受。它描述問題的細節(jié)，確保問題解的精確性，屬深層知識。個性知識：來自現(xiàn)場有經(jīng)驗的專業(yè)人員，包括大量的經(jīng)驗知識或啟發(fā)式知識。它描述問題的輪廓，知識嚴格性差，屬淺層（表層）知識。一、知識與知識分類知識的分類方法很多，主要有三種：3.按知識的來源分：共性知識67所謂知識表示，就是研究在機器中如何用最合適的形式對知識進行描述，使知識形式化、模型化，以便在機器中存儲和使用知識。對于人們習慣的知識表示形式（如自然語言表示），機器不一定能接受，所以必須把人類知識變換成一定形式的機器內(nèi)部的知識模型，為機器所接受。由于對人類大腦中知識形成和知識結(jié)構(gòu)的機制還沒有全部研究清楚，因此沒有通用的知識表示形式。目前，人們針對不同問題、不同領(lǐng)域，研究出多種知識表示方法。二、知識表示與知識表示方法所謂知識表示，就是研究在機器中如何用最合適的形式對知識進行描68常用的知識表示方法有：1．產(chǎn)生式規(guī)則表示法2．狀態(tài)空間表示法3．語義網(wǎng)絡(luò)表示法4．框架表示法5．邏輯表示法6．“與/或”圖表示法二、知識表示與知識表示方法常用的知識表示方法有：1．產(chǎn)生式規(guī)則表示法二、知識表示與知識69對一個具體問題，可有不同的表示方法。采用不同的表示方法，問題求解的難易程度是不一樣的。選擇一個合適的知識表示方法，有利于知識的存儲和運用，使問題求解變得容易。因此，知識表示方法對問題求解是至關(guān)重要的，甚至在有些問題中，智能主要表現(xiàn)在尋找適當?shù)闹R表示上，一旦找到了適當?shù)闹R表示方法，問題也就基本解決了。二、知識表示與知識表示方法對一個具體問題，可有不同的表示方法。采用不同的表示方法，問題70對一個具體問題域的知識描述，往往可以有多種等效的知識表示方法。各種知識表示形式在具體問題求解過程中所表現(xiàn)的效能是有差異的，有必要根據(jù)它們在問題的知識處理過程中控制知識運用的要求，作為評估原則去衡量所選擇的知識表示方法的適用度，以便能擇優(yōu)表示。三、知識表示方法的評價標準對一個具體問題域的知識描述，往往可以有多種等效的知識表示方法71評估原則如下：1.有效性：能準確、有效地表示問題域內(nèi)的所有類型知識，可實現(xiàn)問題的有效求解。2.可擴展性：能方便地進行知識檢查、增刪或修改，并對整個知識庫不產(chǎn)生或少產(chǎn)生直接影響。3.可理解性：能自然地描述問題域內(nèi)的所有知識，并符合人類的思維規(guī)律，便于理解。4.清晰性：知識表示形式和知識庫結(jié)構(gòu)簡單。三、知識表示方法的評價標準評估原則如下：1.有效性：能準確、有效地表示問題域內(nèi)的所有類72§2.2狀態(tài)空間表示法

§2.2狀態(tài)空間表示法731．狀態(tài)所謂狀態(tài)就是描述某一類事物中各個不同事物之間的差異而引入的最少的一組變量的有序集合。它常表示成矢量形式：其中的每個元素qi(i=0,1,2,…)叫分量。狀態(tài)的維數(shù)可以是有限的，也可以是無限的。給定每個分量的值qik，就得到一個具體的狀態(tài)：一、基本概念1．狀態(tài)所謂狀態(tài)就是描述某一類事物中各個不同事物之間的差異而742．操作引起狀態(tài)中的某些分量發(fā)生改變，從而使問題由一個具體狀態(tài)變化到另一個狀態(tài)的作用叫操作。操作可以是一個走步、過程、規(guī)則、數(shù)學算子、運算符號或邏輯符號等。操作描述了狀態(tài)之間的關(guān)系。一、基本概念2．操作引起狀態(tài)中的某些分量發(fā)生改變，從而使問題由一個具體狀753．狀態(tài)空間問題的狀態(tài)空間是一個表示該問題的全部可能的狀態(tài)及其相互關(guān)系的圖。一般是一個賦值有向圖，包含三個方面的說明：S：所有可能的問題初始狀態(tài)集合；F：操作集合；G：目標狀態(tài)集合。所以狀態(tài)空間常記為三元狀態(tài)〈S，F(xiàn)，G〉。一、基本概念3．狀態(tài)空間問題的狀態(tài)空間是一個表示該問題的全部可能的狀態(tài)及763．狀態(tài)空間在狀態(tài)空間表示法中，問題求解過程轉(zhuǎn)化為在圖中尋找從初始狀態(tài)Qs出發(fā)到達目標狀態(tài)Qg的路徑問題，也就是尋找操作序列α的問題。Qs：表示某個初始狀態(tài)；Qg：表示某個目標狀態(tài)；α：把Qs變換成Qg的有限的操作序列。所以，狀態(tài)空間中的解可用三元組〈Qs,α,Qg〉表示，它包含三個方面的說明：一、基本概念3．狀態(tài)空間在狀態(tài)空間表示法中，問題求解過程轉(zhuǎn)化為在圖中尋找77三枚錢幣問題：設(shè)有三枚錢幣，處在“反、正、反”狀態(tài)，每次只允許翻動一枚錢幣（但不允許一枚都不翻）。問連翻三次后，是否可以出現(xiàn)“正、正、正”或“反、反、反”狀態(tài)？二、狀態(tài)空間表示法示例三枚錢幣問題：二、狀態(tài)空間表示法示例78為解這個問題，應(yīng)首先將它形式化。設(shè)錢幣正面為0，反面為1，引入一個三元數(shù)組Q=(q1，q2，q3)來描述這三枚錢幣的總狀態(tài)。全部可能的狀態(tài)有8種：Q1=(0，0，0)；Q2=(0，0，1)；Q3=(0，1，0)；Q4=(0，1，1)；Q5=(1，0，0)；Q6=(1，0，1)；Q7=(1，1，0)；Q8=(1，1，1)。二、狀態(tài)空間表示法示例為解這個問題，應(yīng)首先將它形式化。設(shè)錢幣正面為0，反面為1，引79翻動錢幣的操作可以抽象為改變上述狀態(tài)的算子，共有3個，即F={f1，f2，f3}其中f1：把錢幣q1翻轉(zhuǎn)一次；f2：把錢幣q2翻轉(zhuǎn)一次；f3：把錢幣q3翻轉(zhuǎn)一次。二、狀態(tài)空間表示法示例翻動錢幣的操作可以抽象為改變上述狀態(tài)的算子，共有3個，即F80問題的狀態(tài)空間可寫成〈{Q6}，{f1，f2，f3}，{Q1，Q8}〉。狀態(tài)空間如圖所示：可見：從Q6不可能經(jīng)過三步到達Q1，即不存在從Q6到達Q1的解。但從Q6到達Q8的解有7個。二、狀態(tài)空間表示法示例問題的狀態(tài)空間可寫成狀態(tài)空間如圖所示：可見：從Q6不可能經(jīng)過81§2.3“與/或”圖表示法

§2.3“與/或”圖表示法82“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。它基于人們在求解問題時的兩種思維方法：1.分解：“與”樹將復雜的大問題分解為一組簡單的小問題，將總問題分解為子問題。若所有子問題都解決了，則總問題也解決了，這是“與”的邏輯關(guān)系。而子問題又可分為子子問題。如此類推，可以形成問題分解的樹圖，稱為“與”樹。“與/或”圖表示方法的概念“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。1.分解：83“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。它基于人們在求解問題時的兩種思維方法：2.變換：“或”樹將較難的問題變換為較易的等價或等效的問題。若一個難問題可以等價變換為幾個容易問題，則任何一個容易問題解決了，也就解決了原有的難問題，這是“或”邏輯關(guān)系。而這些容易問題還有可能等價變換為若干更容易的問題，如此下去，可形成問題變換的“或”樹。“與/或”圖表示方法的概念“與/或”圖通常為樹圖的形式，也稱為“與/或”樹。2.變換：84在實際問題求解過程中，常常是兼用“分解”和“變換”方法，因而可用“與”樹和“或”樹相結(jié)合的圖——“與/或”樹。“與”樹“或”樹“與/或”圖表示方法的概念在實際問題求解過程中，常常是兼用“分解”和“變換”方法，因85§2.4產(chǎn)生式規(guī)則表示法

§2.4產(chǎn)生式規(guī)則表示法86產(chǎn)生式規(guī)則是根據(jù)客觀世界中各客體之間存在依賴關(guān)系的實質(zhì)而提出的。在客觀世界中，各客體之間具有互相存在的因果關(guān)系，如：如果現(xiàn)在下雨，就穿雨衣。如果是運算放大器，就可進行信號運算。如果差動保護正確動作，則是變壓器內(nèi)部故障。這些句子表示的是狀態(tài)—動作對，或前提(條件)—結(jié)論(行動)對，可以用產(chǎn)生式規(guī)則表示。一、產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則是根據(jù)客觀世界中各客體之間存在依賴關(guān)系的實質(zhì)而提出87產(chǎn)生式規(guī)則的格式為如果（IF）， 則（THEN）；前提（條件）， 結(jié)論（行動）。前提可以是一個，也可以是幾個，而結(jié)論一般只有一個。一、產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則的格式為如果（IF）， 則（THEN）；前提可以是88用產(chǎn)生式規(guī)則形式表示知識的方法叫知識的產(chǎn)生式規(guī)則表示法。如前面的句子可表示成：clothed(rain_proof):-it_is(raining).operate(signals):-amplifier_is(operated).transformer(internal_fault):-action(differntial_protection).二、產(chǎn)生式規(guī)則表示法用產(chǎn)生式規(guī)則形式表示知識的方法叫知識的產(chǎn)生式規(guī)則表示法。cl89三、產(chǎn)生式系統(tǒng)用產(chǎn)生式規(guī)則表示知識所構(gòu)成的系統(tǒng)稱產(chǎn)生式系統(tǒng)，或稱基于規(guī)則的系統(tǒng)。三、產(chǎn)生式系統(tǒng)用產(chǎn)生式規(guī)則表示知識所構(gòu)成的系統(tǒng)稱產(chǎn)生式系統(tǒng)，90三、產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)（或基于規(guī)則的系統(tǒng)）是用規(guī)則序列的形式來描述問題的思維過程，形成求解問題的知識模型。模型中的每一條規(guī)則稱為一個產(chǎn)生式，規(guī)則用字符串表示。問題求解過程：根據(jù)初始數(shù)據(jù)，在上下文（或稱當前數(shù)據(jù)庫）中，搜索可匹配的產(chǎn)生式，并將結(jié)論寫入上下文；再根據(jù)改變后的上下文，重新搜索匹配，最終求得問題的解。1.產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的基本方法三、產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)（或基于規(guī)則的系統(tǒng)）是用規(guī)則序列的形91三、產(chǎn)生式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：用于存放用戶提供的初始狀態(tài)、問題域內(nèi)對象的性質(zhì)和屬性等事實及求解過程中產(chǎn)生的中間結(jié)果數(shù)據(jù)。知識庫：用于存放問題域內(nèi)的知識，所有知識用產(chǎn)生式規(guī)則表示。推理機：又稱控制系統(tǒng)或控制策略器。負責如何來運用規(guī)則庫中的規(guī)則與事實匹配，當求解過程中出現(xiàn)多個結(jié)論或找不到滿意結(jié)論時，如何為解決沖突問題提供控制策略。2.產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成三、產(chǎn)生式系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫：用于存放用戶提供的初始狀態(tài)、問題域內(nèi)對92三、產(chǎn)生式系統(tǒng)自然性：產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)接近于人的思維和自然推理形式，易于理解。能有效表達啟發(fā)式（淺層）知識：可根據(jù)人的經(jīng)驗程度、數(shù)據(jù)可靠程度，給出可信度因子，便于實現(xiàn)不精確推理。模塊性強：規(guī)則庫對推理機具有相對獨立性，產(chǎn)生式規(guī)則間的聯(lián)系一般是通過上下文的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，而不是規(guī)則的互相直接調(diào)用。因此規(guī)則庫中規(guī)則的增刪、修改，不會對知識庫維護產(chǎn)生大的影響。清晰性：規(guī)則庫規(guī)則格式單一，層次清晰，便于知識正確性和一致性檢查，推理機設(shè)計也易于實現(xiàn)。3.產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)點三、產(chǎn)生式系統(tǒng)自然性：產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)接近于人的思維和自然推理93三、產(chǎn)生式系統(tǒng)透明度差：雖然其局部每一規(guī)則易理解，但因其獨立性，因此難于作完整的原理性解釋。表達能力受限：由于規(guī)則格式單一，對復雜知識、不確定推理的表達顯得能力不足和呆板不靈活。大型AI系統(tǒng)有效性降低：產(chǎn)生式系統(tǒng)的強模塊性，使得規(guī)則間信息傳遞依賴于上下文的數(shù)據(jù)，而不能直接調(diào)用其他規(guī)則，因此求解陷于大量的規(guī)則檢索、匹配和操作，不能對執(zhí)行優(yōu)化序列或優(yōu)化回溯控制作出明顯反應(yīng)。4.產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點三、產(chǎn)生式系統(tǒng)透明度差：4.產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點94§2.5謂詞邏輯表示法§2.5謂詞邏輯表示法951．謂詞和個體變量謂詞邏輯是一種用句子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主語、謂詞）為基本符號來研究人的思維規(guī)律的數(shù)理邏輯。如“張比王小”，用謂詞表示為Little(Zhang,Wang)。Little是謂詞名（可以是一個字母）；Zhang、Wang是主語或個體（次序不能顛倒）。

一、謂詞邏輯的一些概念1．謂詞和個體變量謂詞邏輯是一種用句子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（主語、謂詞961．謂詞和個體變量謂詞邏輯的一般形式為P(x1,x2,…xi,…xn),i=1,2,…,n其中P稱為謂詞，用來刻劃個體的性質(zhì)或關(guān)系；xi稱為個體變量（又稱變元），它表示獨立存在的事物，可以是一個抽象的概念，也可以是一個具體的事物。一、謂詞邏輯的一些概念1．謂詞和個體變量謂詞邏輯的一般形式為其中P稱為謂詞，用971．謂詞和個體變量幾個術(shù)語：個體域：個體變元的變化范圍，可以是有限的，也可以是無限的。謂詞的元數(shù)：個體變元的數(shù)目。一元謂詞，多元謂詞。謂詞賦值：將P賦予確定的含義，xi代表確定的個體。謂詞的真值：真、假。一、謂詞邏輯的一些概念1．謂詞和個體變量幾個術(shù)語：個體域：個體變元的變化范圍，可以982．聯(lián)結(jié)詞在謂詞邏輯中，P(x1,x2,…xi,…xn)叫原子謂詞公式（簡稱謂詞公式），用P(x)表示。原子公式可以通過“聯(lián)結(jié)詞”構(gòu)成謂詞合式公式。在謂詞邏輯中定義了五種聯(lián)結(jié)詞：一、謂詞邏輯的一些概念2．聯(lián)結(jié)詞在謂詞邏輯中，P(x1,x2,…xi,…99(1)否定聯(lián)結(jié)詞乛：用來否定原來的謂詞。如“乛P”表示P的否定，即“非P”。(2)合取聯(lián)結(jié)詞∧：用來表示并列的復合句子。如“P∧Q”表示P和Q的合取，即“P與Q”。(3)析取聯(lián)結(jié)詞∨：用來表示可兼有的或。如“P∨Q”表示P和Q的析取，即“P或Q”。(4)條件聯(lián)結(jié)詞→：表示“如果…那么…”的詞句。如“P→Q”表示P是Q的條件，即“若P，則Q”。(5)雙條件聯(lián)結(jié)詞：表示兩個謂詞互為條件。如“PQ”表示P和Q相互作為條件，即“若P，則Q；若Q，則P”，亦即“P當且僅當Q”。→←→←一、謂詞邏輯的一些概念(1)否定聯(lián)結(jié)詞乛：用來否定原來的謂詞。如“乛P”表示P的否1003．量詞有些原子公式P(x)對個體域中所有個體變元都具有T值，但有些則不然。在數(shù)理邏輯中用量詞來表示這個特點。1)全稱量詞“()”，讀作“對于所有的x”。()P(x)表示“對于個體域中所有的個體x，謂詞P(x)均為T”。2)存在量詞“()”，讀作“存在x”。()P(x)表示“在個體域中存在某些個體x，使謂詞P(x)為T”。一、謂詞邏輯的一些概念3．量詞有些原子公式P(x)對個體域中所有個體變元都具有T值1014．謂詞合式公式（又稱謂詞公式）原子公式和聯(lián)結(jié)詞及量詞一起可以組成謂詞合式公式。定義如下：原子謂詞公式是合式公式。若A是合式公式，則乛A是合式公式。經(jīng)過有限次地應(yīng)用規(guī)則(1)~(4)所得到的公式是合式公式。如果A是合式公式，x是A中出現(xiàn)的任何變元，則()A(x)和()A(x)都是合式公式。若A和B都是合式公式，則(A∧B)，(A∨B)，(A→B)和(AB)都是合式公式?！?、謂詞邏輯的一些概念4．謂詞合式公式（又稱謂詞公式）原子公式和聯(lián)結(jié)詞及量詞一起可1025．謂詞演算的等價式和蘊含式等價：當兩個謂詞公式在其共同的個體域E上，當PQ是永真時。記作PQ。蘊含：當兩個謂詞公式在其共同的個體域E上，當P→Q是永真時。記作PQ。在謂詞公式的演算過程中，常用的等價式和蘊含式可參見教材。一、謂詞邏輯的一些概念5．謂詞演算的等價式和蘊含式等價：當兩個謂詞公式在其共同的個1031．用謂詞邏輯表示狀態(tài)問題的狀態(tài)往往是一個或一批事實，它可以用一個或一組語句來描述，因此可用一個或幾個謂詞公式的合取來表示。例：用謂詞公式表示變電所中負荷的供電狀態(tài)。接線圖如圖所示：二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例1．用謂詞邏輯表示狀態(tài)問題的狀態(tài)往往是一個或一批事實，它可以1041．用謂詞邏輯表示狀態(tài)分析：只有在母線帶電，斷路器和隔離開關(guān)均在合位時，負荷才能供電。LINK(Switch1,Bus)LINK(Breaker,Switch1)LINK(Switch2,Breaker)LIVE(Bus)CLOSED(Breaker)CLOSED(Switch1)CLOSED(Switch2)謂詞公式：二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例1．用謂詞邏輯表示狀態(tài)分析：只有在母線帶電，斷路器和隔離開關(guān)1052．用謂詞邏輯表示操作操作由條件和動作兩部分組成。用謂詞邏輯表示操作時，條件可以寫成若干語句的合成。當狀態(tài)的事實使它們都為真時，該操作可以被選用。動作則表示操作。例：用謂詞公式表示拉開刀閘1的操作。二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例2．用謂詞邏輯表示操作操作由條件和動作兩部分組成。用謂詞邏輯1062．用謂詞邏輯表示操作操作：OPEN_SWITCH(Switch1)LINK(Switch1,Bus)LINK(Breaker,Switch1)LINK(Switch2,Breaker)OPENED(Breaker)OPENED(Switch2)CLOSED(Switch1)條件：操作后應(yīng)刪去CLOSED(Switch1)，增加OPENED(Switch1)。二、謂詞邏輯表示法應(yīng)用舉例2．用謂詞邏輯表示操作操作：OPEN_SWITCH(Swit1071．優(yōu)點嚴格性：可以保證其演繹推理結(jié)果的正確性，可以較精確地表達知識。通用性：擁有通用的邏輯演算的方法和推理的規(guī)則。自然性：謂詞邏輯是一種接近于自然語言的形式語言。模塊性：一個謂詞可獨立地插入知識庫、數(shù)據(jù)庫，因此便于計算機實現(xiàn)推理的機械化、自動化。三、謂詞邏輯表示法的特點1．優(yōu)點嚴格性：可以保證其演繹推理結(jié)果的正確性，可以較精確地1082．缺點效率低：由于推理是根據(jù)形式邏輯進行的，把推理演算與知識含義截然分開。靈活性差：不便于表達和加入啟發(fā)性知識及元知識。三、謂詞邏輯表示法的特點2．缺點效率低：由于推理是根據(jù)形式邏輯進行的，把推理演算與知109§2.6語義網(wǎng)絡(luò)表示法§2.6語義網(wǎng)絡(luò)表示法110一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及其語義關(guān)系表示知識的一種網(wǎng)絡(luò)圖。是由結(jié)點、弧和指示器而組成的有向圖。結(jié)點：表示所研究領(lǐng)域中的物體、概念、特性值；弧：表示結(jié)點之間的關(guān)系；指示器：說明結(jié)點之間關(guān)系（如隸屬、性能）的語句。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及其語義關(guān)系表示知識的一111例1：用語義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的房子概念。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念例1：用語義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的房子概念。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念112例2：用語義網(wǎng)絡(luò)描述“張三是教師，一切教師都是教職員”。始端結(jié)點表示實例結(jié)點，終端結(jié)點表示概念結(jié)點。終端結(jié)點上陳述的事實可以通過鏈繼承到始端結(jié)點上去，這就可以很直觀地構(gòu)造出一個推理過程。如上例利用繼承關(guān)系進行推理，推出張三是教職員這個事實。一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念例2：用語義網(wǎng)絡(luò)描述“張三是教師，一切教師都是教職員”。始端1131．優(yōu)點自然性：直接而明確地表達概念之間的語義關(guān)系。聯(lián)想性：著重于表達語義關(guān)系知識，體現(xiàn)了聯(lián)想思維過程。效率高：可通過語義關(guān)系檢索和推理，較快地推導出與問題有關(guān)的概念和事實。二、語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點1．優(yōu)點自然性：直接而明確地表達概念之間的語義關(guān)系。二、語義1142．缺點不能象謂詞邏輯表示法那樣保證推理的嚴格性和有效性。不便于表達判斷性知識。不便于表達深層知識，如與時間因素有關(guān)的動態(tài)知識等。二、語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點2．缺點不能象謂詞邏輯表示法那樣保證推理的嚴格性和有效性。二115§2.7框架表示法研究發(fā)現(xiàn)，人們大腦中的經(jīng)驗知識往往是用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式存儲的，這種表示某種固定狀態(tài)（事物、動作、推測、……）的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)稱為框架?？蚣鼙硎痉ㄊ且环N描述范圍較廣、存放描述信息較多的知識表示方法。

§2.7框架表示法研究發(fā)現(xiàn)，人們大腦中的經(jīng)驗知識往往是用116《框架名》《槽名1》<側(cè)面名11>（值111，值112，……）<側(cè)面名12>（值121，值122，……）……《槽名2》<側(cè)面名21>（值211，值212，……）<側(cè)面名22>（值221，值222，……）……《槽名n》<側(cè)面名n1>（值n11，值n12，……）<側(cè)面名n2>（值n21，值n22，……）……說明：槽、側(cè)面、值可以有任意有限個數(shù)目，可根據(jù)需要設(shè)置。每個槽可以填入不同類型的值，可以是數(shù)值、文字、二值邏輯的真或假，也可以是一個子框架。一、框架表示法的一般形式《框架名》《槽名1》<側(cè)面名11>（值111，值112，…117一個電廠的框架框架1名稱

××火電廠類別

火電廠所屬××電力系統(tǒng)額定參數(shù)容量××MW電壓等級××kV，××kV，××kV設(shè)備狀況鍋爐數(shù)××汽機數(shù)××發(fā)電機數(shù)××主變數(shù)××狀態(tài)運行/擴建/停運二、框架表示法應(yīng)用舉例一個電廠的框架框架1名稱××火電廠118框架2名稱220kV母線類別電氣所屬××火電廠額定參數(shù)斷路器型號××接線形式××冷卻方式××電壓××kV保護

差動保護，母聯(lián)過流保護，……領(lǐng)域

正母/副母/旁路狀態(tài)