歸納推理的實(shí)現(xiàn)方法

歸納推理的實(shí)現(xiàn)方法第1頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一.機(jī)器學(xué)習(xí)的意義

機(jī)器學(xué)習(xí)就是計(jì)算機(jī)自動(dòng)獲取知識(shí)，是知識(shí)工程三分支（表示知識(shí)、使用知識(shí)、獲取知識(shí)）之一。

機(jī)器學(xué)習(xí)2第2頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二.學(xué)習(xí)的定義（四種觀點(diǎn)） 1.獲取知識(shí)的過(guò)程

2.掌握技能的過(guò)程

3.系統(tǒng)改善自身性能的過(guò)程

4.建立理論、形成假設(shè)、發(fā)現(xiàn)事物規(guī)律、 進(jìn)行歸納推理的過(guò)程

機(jī)器學(xué)習(xí)

3第3頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三.Simon的學(xué)習(xí)模型圓圈代表信息/知識(shí)的集合環(huán)境——外界提供的信息/知識(shí)知識(shí)庫(kù)——系統(tǒng)具有的知識(shí)方框代表環(huán)節(jié)

學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)——由環(huán)境提供的信息生成知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)執(zhí)行環(huán)節(jié)——利用知識(shí)庫(kù)的知識(shí)完成某種任務(wù)，并把執(zhí)行中獲得的信息反饋給學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，進(jìn)而改進(jìn)知識(shí)庫(kù)。機(jī)器學(xué)習(xí)

環(huán)境學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)知識(shí)庫(kù)執(zhí)行環(huán)節(jié)4第4頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四.信息/知識(shí)的級(jí)別(level)和機(jī)器學(xué)習(xí)的類(lèi)型LE——環(huán)境提供的信息/知識(shí)的級(jí)別

LK——知識(shí)庫(kù)中提供的信息/知識(shí)的級(jí)別（高——抽象、概括、一般低——具體、詳細(xì)、個(gè)別）1）記憶學(xué)習(xí)LE

=LK

2）傳授學(xué)習(xí)LE

＞LK

3）歸納學(xué)習(xí)LE

＜LK

（還有演繹學(xué)習(xí)、類(lèi)比學(xué)習(xí)LE

=LK）

機(jī)器學(xué)習(xí)實(shí)例學(xué)習(xí)（有示教）觀察與發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)（無(wú)示教）5第5頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1）記憶學(xué)習(xí)（RoteLearning）LE=LK記憶學(xué)習(xí)就是存儲(chǔ)知識(shí)

——存儲(chǔ)環(huán)境提供的或經(jīng)計(jì)算和推導(dǎo)得到的知識(shí)。再需要時(shí)，可以直接檢索知識(shí)庫(kù)得到這些知識(shí)，而不必次計(jì)算和推導(dǎo)。知識(shí)（聯(lián)想）對(duì)

6第6頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月記憶學(xué)習(xí)（RoteLearning）例1估算汽車(chē)修理費(fèi)輸入信息：車(chē)型、車(chē)齡、故障估算：修理費(fèi)先查知識(shí)庫(kù)；如未查到，才所有保險(xiǎn)公司提供的復(fù)雜公式進(jìn)行估算，并將知識(shí)（聯(lián)想）對(duì)

[輸入信息，估算結(jié)果]存入知識(shí)庫(kù)，供以后使用。

7第7頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月記憶學(xué)習(xí)（RoteLearning）例2Samuel下棋程序記憶棋局最佳走步：A—B—C—D，再遇到棋局A時(shí)不必再費(fèi)時(shí)搜索。8第8頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月討論

記憶學(xué)習(xí)適合于穩(wěn)定的信息環(huán)境記憶與計(jì)算的權(quán)衡對(duì)于計(jì)算/推理十分簡(jiǎn)單的情況則不必記憶知識(shí)庫(kù)知識(shí)更新

1）清除過(guò)時(shí)信息（例：50年代的修理費(fèi)）

2）吐故納新（容量滿時(shí)刪去“年齡”最大的記錄）每記入一個(gè)新紀(jì)錄時(shí)，已有記錄的年齡都加1

被選用的記錄年齡減半9第9頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2）傳授學(xué)習(xí)（LearningbyBeingTold）LE

＞LK

在這種學(xué)習(xí)方式下，由外部環(huán)境向系統(tǒng)提供一般性的指示或建議，系統(tǒng)把它們具體地轉(zhuǎn)化為細(xì)節(jié)知識(shí)，并加入知識(shí)庫(kù)中。10第10頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳授學(xué)習(xí)的過(guò)程（5步）1)要求（請(qǐng)求專(zhuān)家提出建議）被動(dòng)式：被動(dòng)等待專(zhuān)家提供建議主動(dòng)式：主動(dòng)吸引專(zhuān)家注意力，請(qǐng)求專(zhuān)家建議指導(dǎo)2)解釋把建議轉(zhuǎn)成內(nèi)部表示形式3)具體化將內(nèi)部表示形式轉(zhuǎn)化為執(zhí)行環(huán)節(jié)可用的規(guī)則。這是由抽象到具體，由級(jí)別高到級(jí)別低的過(guò)程。4)加入知識(shí)庫(kù)將新規(guī)則并入知識(shí)庫(kù)。注意：為防出現(xiàn)矛盾、冗余、環(huán)路等問(wèn)題，要進(jìn)行一致性檢查。5)評(píng)價(jià)執(zhí)行環(huán)節(jié)在使用中檢驗(yàn)新規(guī)則（有假設(shè)成分）是否正確。如不正確，反饋給學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，自動(dòng)刪除或報(bào)告給專(zhuān)家；由專(zhuān)家確定故障原因，提出新建議。11第11頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月兩類(lèi)傳授學(xué)習(xí)全自動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)

1)—5)步全由機(jī)器實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)的機(jī)器學(xué)習(xí)專(zhuān)家完成其中幾步12第12頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3）歸納學(xué)習(xí)

LE

＜LK3-1)實(shí)例學(xué)習(xí)（LearningfromExample）（有示教）通過(guò)從環(huán)境中取得若干與某概念有關(guān)的例子，經(jīng)歸納推理得出一般性概念。在這種學(xué)習(xí)方法中，外部環(huán)境提供給系統(tǒng)一些特殊的實(shí)例，這些實(shí)例事先被劃分為正例和反例。例1：學(xué)習(xí)“狗”的概念給出正例、反例，程序總結(jié)出什么是狗例2：學(xué)習(xí)下棋給出一些具體棋局及正/誤走法，程序歸納出下棋的一般規(guī)律13第13頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)例學(xué)習(xí)的兩個(gè)空間模型

驗(yàn)證過(guò)程解釋過(guò)程示例空間規(guī)則空間(選擇例子)(解釋例子)14第14頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歸納推理的實(shí)現(xiàn)方法(1)化常量為變量學(xué)習(xí)“同花”(FLUSH)的概念，提供兩個(gè)正例正例1：SUIT(C1,Clubs)SUIT(C2,Clubs)SUIT(C3,Clubs)SUIT(C4,Clubs)SUIT(C5,Clubs)FLUSH(C1,C2,C3,C4,C5)

正例2：SUIT(C1,Spades)SUIT(C2,Spades)SUIT(C3,Spades)SUIT(C4,Spades)SUIT(C5,Spades)FLUSH(C1,C2,C3,C4,C5)歸納出規(guī)則1：SUIT(C1,X)SUIT(C2,X)SUIT(C3,X)SUIT(C4,X)SUIT(C5,X)

FLUSH(C1,C2,C3,C4,C5)15第15頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歸納推理的實(shí)現(xiàn)方法(2)去掉條件也可以歸納出規(guī)則1：SUIT(C1,X)SUIT(C2,X)SUIT(C3,X)SUIT(C4,X)SUIT(C5,X)

FLUSH(C1,C2,C3,C4,C5)正例3

SUIT(C1,X)RANK(C1,3)SUIT(C2,X)RANK(C2,5)SUIT(C3,X)RANK(C3,7)SUIT(C4,X)RANK(C4,10)SUIT(C5,X)RANK(C5,K)FLUSH(C1,C2,C3,C4,C5)正例4SUIT(C1,X)RANK(C1,1)SUIT(C2,X)RANK(C2,2)SUIT(C3,X)RANK(C3,6)SUIT(C4,X)RANK(C4,9)SUIT(C5,X)RANK(C5,J)FLUSH(C1,C2,C3,C4,C5)16第16頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歸納推理的實(shí)現(xiàn)方法(3)增加選擇正例5：RANK(C1,J)FACE(C1)正例6：

RANK(C1,K)FACE(C1)歸納出：規(guī)則2RANK(C1,J)RANK(C1,Q)RANK(C1,K)FACE(C1)方法(3)增加選擇（增加析取項(xiàng)）是范圍擴(kuò)大方法(2)去掉條件（去掉合取項(xiàng)）也是范圍擴(kuò)大方法(1)常量化為變量也是范圍擴(kuò)大

17第17頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歸納推理的實(shí)現(xiàn)方法(4)曲線(面)擬合正例7(0,2,7)為曲面上的點(diǎn)正例8(6,-1,10)為曲面上的點(diǎn)正例9(-1,-5,-16)為曲面上的點(diǎn)歸納出Z＝2X+3Y+1方法(4)由點(diǎn)到面也是范圍擴(kuò)大18第18頁(yè)，課件共20頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歸納推理的中間步驟可能出錯(cuò)（不保真）例如正例5：RANK(C1,J)FACE(C1)正例6：

RANK(C1,K)FACE(C1)如果用方法(1)化常量為變量，歸納出的規(guī)則2’RANK(C1,X)FACE(C1)就是錯(cuò)誤的因?yàn)樵谑纠臻g中找到反例rank(C1,3)～

FACE(C1)，所以刪除規(guī)則2’，改用方法(3)增加選擇，歸納出正確的規(guī)則2RANK(C1,J)RANK(C1,Q)RANK(C1,K)FA