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人工智能第01講人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨向1、基于網(wǎng)絡(luò)(普適計(jì)算)2、并行化3、智能化(以知識(shí)為中心)4、人性化人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)參考資料:1、人工智能(上、下冊(cè)),陸汝鈐科學(xué)出版社2、高級(jí)人工智能,史忠植科學(xué)出版社3、智能主體及其應(yīng)用,史忠植科學(xué)出版社4、ArtificialIntelligenceANewSynthesis,N.J.Nilsson,機(jī)械工業(yè)出版社
MorganKaufmann人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念一、智能 智能是個(gè)體有目的的行為、合理的思維,以及有效地適應(yīng)環(huán)境的綜合能力。通俗地講,智能是個(gè)體認(rèn)識(shí)客觀事物、客觀世界和運(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力。 人類個(gè)體的智能是一種綜合性能力。具體地講,可包括:1)感知與認(rèn)識(shí)事物、客觀世界與自我的能力;2)通過(guò)學(xué)習(xí)取得經(jīng)驗(yàn)、積累知識(shí)的能力;人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念一、智能 人類個(gè)體的智能是一種綜合性能力。具體地講,可包括:3)理解知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力;4)聯(lián)想、推理、判斷、決策的能力;5)運(yùn)用語(yǔ)言進(jìn)行抽象、概括的能力;6)發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、創(chuàng)造、創(chuàng)新的能力;人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念一、智能 人類個(gè)體的智能是一種綜合性能力。具體地講,可包括:7)實(shí)時(shí)地、迅速地、合理地應(yīng)付復(fù)雜環(huán)境的能力;8)預(yù)測(cè)、洞察事物發(fā)展變化的能力;等。注:智能是相對(duì)的、發(fā)展的。離開特定時(shí)間說(shuō)智能是困難的、沒(méi)有意義的。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第02講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念二、人工智能 人工智能是相對(duì)人的自然智能而言,即用人工的方法和技術(shù),研制智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來(lái)模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能,實(shí)現(xiàn)智能行為和“機(jī)器思維”解決需要人類專家才能處理的問(wèn)題。 人工智能是人工制品(artifact)中所涉及的智能行為。其中,智能行為包括:感知(perception)、推理(Reasoning)、學(xué)習(xí)(learning)、通信(communicating)和復(fù)雜環(huán)境下的動(dòng)作行為(acting)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念三、人工智能目標(biāo) 人工智能目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能行為和“機(jī)器思維”,解決需要人類專家才能處理的問(wèn)題。
1、研究像人一樣工作的機(jī)器,甚至比人做得更好
2、能夠理解機(jī)器、人或動(dòng)物的智能行為
人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念四、智能革命 智能革命是指人的自然智能通過(guò)人工智能的模仿和擴(kuò)展,實(shí)現(xiàn)社會(huì)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化,促進(jìn)知識(shí)密集型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況一、萌芽階段1、Aristotle(公元前384-322)在《工具論》中提出形式邏輯(三段論)2、Bacon(1561-1626)在《新工具》中提出歸納法,提出“知識(shí)就是力量”3、Leibnitz(1646-1716)研制四則計(jì)算器,提出“通用符號(hào)”和“推理計(jì)算”概念,使形式邏輯符號(hào)化,從而能對(duì)人的思維進(jìn)行運(yùn)算和推理,奠定了數(shù)理邏輯的基礎(chǔ)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況一、萌芽階段4、Boole(1815-1864)創(chuàng)立布爾代數(shù),在《思維法則》中首次用符號(hào)語(yǔ)言描述思維活動(dòng)的基本推理規(guī)則5、Godel(1906-1978)提出不完備性定理,指出人的思維形式化和機(jī)械化的某些極限6、Turing(1912-1954)提出理想計(jì)算模型—圖靈機(jī),創(chuàng)立自動(dòng)機(jī)理論,提出“圖靈試驗(yàn)”,用以判斷“Canamachinethink?”人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況一、萌芽階段7、Mauchly和Eckert等研制成功ENIAC電子數(shù)字計(jì)算機(jī),為人工智能研究奠定物質(zhì)基礎(chǔ)8、VonNeumann提出馮?諾依曼計(jì)算機(jī)模型9、McCulloch和Pitts建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型,通過(guò)模擬人腦實(shí)現(xiàn)智能,開創(chuàng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究。Kleene將其抽象為有限自動(dòng)機(jī)理論10、Wiener創(chuàng)立控制論,Shannon創(chuàng)立信息論人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況二、人工智能的誕生1、導(dǎo)因 現(xiàn)實(shí)世界中相當(dāng)多的問(wèn)題求解是復(fù)雜的,常無(wú)算法可循,即使有計(jì)算方法,也是NP問(wèn)題。為此,人們可采用啟發(fā)式知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題求解,把復(fù)雜的問(wèn)題大大簡(jiǎn)化,可在浩瀚的搜索空間中迅速找到解答。這是運(yùn)用專門領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)。經(jīng)常會(huì)取得有關(guān)問(wèn)題的滿意解,而非數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解。這就是啟發(fā)式搜索。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況二、人工智能的誕生2、提出
1956年,由McCarthy、Minskey、Shannon、Newell等提出。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第03講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展1、50年代以博弈、游戲?yàn)閷?duì)象進(jìn)行研究1)Samuel研制成功具有自學(xué)能力的啟發(fā)式博弈程序2)Newell研制了啟發(fā)式程序LogicTheorist。對(duì)《數(shù)學(xué)原理》中38條定理進(jìn)行了證明,開創(chuàng)了利用計(jì)算機(jī)研究思維活動(dòng)規(guī)律的工作3)Chomsky提出語(yǔ)言文法,開創(chuàng)了形式語(yǔ)言研究人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展1、50年代4)McCarthy建立LISP,不僅可以處理數(shù)值,而且可更方便地處理符號(hào),為人工智能研究提供了重要工具人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展2、60年代前期以搜索問(wèn)題、通用問(wèn)題求解研究為主1)Newell發(fā)表問(wèn)題求解程序,使啟發(fā)式程序有更大的普遍性2)Feigenbaum研制成功DENDRAL化學(xué)專家系統(tǒng),使人工智能研究從著重算法轉(zhuǎn)向知識(shí)表示的研究,也是人工智能研究走向?qū)嵱没臉?biāo)志人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展2、60年代3)Robinson提出歸結(jié)原理4)Quilian提出語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示法5)IJCAI成立人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展3、70年代前期以自然語(yǔ)言理解、知識(shí)表示研究為主1)Winograd發(fā)表自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)SHRDLU2)Colmerauer創(chuàng)建PROLOG語(yǔ)言3)Schank提出概念從屬理論4)Minskey提出框架知識(shí)表示法5)Feigenbaum提出知識(shí)工程人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展4、80年代專家系統(tǒng)廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了專家系統(tǒng)開發(fā)工具,開始興起人工智能產(chǎn)業(yè)1)日本提出五代機(jī)計(jì)劃2)中國(guó)提出863計(jì)劃-863-306人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展5、90年代-現(xiàn)在1)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)興2)基于知識(shí)的系統(tǒng)
CYC3)DeepBlue1997.5.114)分布式人工智能與多Agent系統(tǒng)
robots,Softbot,集成自治系統(tǒng)5)知識(shí)科學(xué)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第04講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法 人工智能經(jīng)過(guò)發(fā)展,形成了許多學(xué)派。不同學(xué)派的研究方法、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、研究重點(diǎn)有所不同。這里主要介紹認(rèn)知學(xué)派、邏輯學(xué)派、行為主義學(xué)派和連接主義學(xué)派。一、認(rèn)知學(xué)派(以Simon,Minskey和Newell等為代表)1、基本思想從人的思維活動(dòng)出發(fā),利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行宏觀功能模擬。基于物理符號(hào)系統(tǒng)假設(shè),將任何信息加工系統(tǒng)看成是一個(gè)具體的物理系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法一、認(rèn)知學(xué)派2、基本觀點(diǎn)物理系統(tǒng)表現(xiàn)智能行為的充要條件是該系統(tǒng)是一個(gè)物理符號(hào)系統(tǒng)。3、主要工作1)Newell的LogicTheorist,模擬人證明數(shù)學(xué)定理的思維過(guò)程2)GPS,模擬人的解題過(guò)程(擬定初步解題計(jì)劃利用公理、定理和規(guī)則,按規(guī)則實(shí)施解題過(guò)程不斷進(jìn)行“目的—手段“分析,修訂解題計(jì)劃。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法一、認(rèn)知學(xué)派3、主要工作3)物理符號(hào)系統(tǒng)假設(shè)符號(hào)是模式。物理符號(hào)系統(tǒng)的基本任務(wù)和功能是辨認(rèn)相同的符號(hào)和區(qū)別不同的符號(hào)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法二、邏輯學(xué)派(以McCarthy和Nilsson等為代表)1、基本思想用邏輯來(lái)研究人工智能,用形式化的方法(統(tǒng)一的邏輯框架)描述客觀世界。2、基本觀點(diǎn)1)智能機(jī)器必須有關(guān)于自身環(huán)境的知識(shí)2)通用智能機(jī)器要能陳述性地表達(dá)關(guān)于自身環(huán)境的大部分知識(shí)3)通用智能機(jī)器表示陳述性知識(shí)的語(yǔ)言至少要有一階邏輯的能力人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法二、邏輯學(xué)派3、主要工作1)概念化知識(shí)表示2)模型論語(yǔ)義人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第05講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法二、邏輯學(xué)派3、主要工作1)概念化知識(shí)表示2)模型論語(yǔ)義3)演繹推理4)非單調(diào)邏輯用于常識(shí)推理人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法三、行為主義學(xué)派(以Brooks為代表)1、基本思想以復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界為背景,讓人工智能理論先經(jīng)受解決實(shí)際問(wèn)題的考驗(yàn),并在這種考驗(yàn)中成長(zhǎng)。智能只是在與環(huán)境的交互作用中表現(xiàn)出來(lái)。2、基本觀點(diǎn)1)到現(xiàn)場(chǎng)去2)物理實(shí)現(xiàn)3)初級(jí)智能4)行為產(chǎn)生智能人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法三、行為主義學(xué)派3、主要工作1)無(wú)需知識(shí)表示的智能2)無(wú)需推理的智能3)機(jī)器蟲人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法四、連接主義學(xué)派1、基本思想從腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)來(lái)研究腦的功能,研究大量簡(jiǎn)單的神經(jīng)元的集團(tuán)信息處理能力及其動(dòng)態(tài)行為,模擬和實(shí)現(xiàn)人的認(rèn)識(shí)過(guò)程中的感知覺(jué)過(guò)程、形象思維、分布式記憶和自學(xué)習(xí)自組織過(guò)程。2、基本觀點(diǎn)1)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以分布式方式存儲(chǔ)信息2)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以并行方式處理信息3)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自學(xué)習(xí)能力人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法四、連接主義學(xué)派3、主要工作人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第06講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容一、博弈 跳棋、國(guó)際象棋、五子棋二、機(jī)器定理證明
LogicTheorist
王浩:利用一階謂詞邏輯 吳文?。簠欠椒ㄈ?、自動(dòng)程序設(shè)計(jì)四、通用問(wèn)題求解
GPS人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第07講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容五、感知1、視覺(jué)2、語(yǔ)音六、自然語(yǔ)言理解與生成 計(jì)算語(yǔ)言學(xué)七、自動(dòng)推理1、推理從一個(gè)或幾個(gè)已知的判斷(前提)邏輯地推論出一個(gè)新的判斷(結(jié)論)的思維形式。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容七、自動(dòng)推理1、推理注:利用以往的知識(shí)通過(guò)推理可得到新的結(jié)論。2、主要工作1)機(jī)器定理證明2)歸結(jié)原理:推理規(guī)則簡(jiǎn)單。在邏輯上是完備的,是PROLOG的計(jì)算模型3)非單調(diào)推理:閉世假說(shuō)(CWA)、默認(rèn)推理、限定推理人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容七、自動(dòng)推理2、主要工作4)定性推理:把物理系統(tǒng)或物理過(guò)程細(xì)分為子系統(tǒng)或子過(guò)程,對(duì)于每個(gè)子系統(tǒng)或子過(guò)程及它們之間的相互作用或影響均建立起結(jié)構(gòu)描述,通過(guò)局部因果性的傳播和行為合成,獲得實(shí)際物理系統(tǒng)的行為描述和功能描述人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第08講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容七、自動(dòng)推理2、主要工作5)不確定性推理:不確定性來(lái)自人類的主觀認(rèn)識(shí)與客觀實(shí)際之間存在的差異。事物發(fā)生的隨機(jī)性,人類知識(shí)的不完全、不可靠、不精確和不一致,自然語(yǔ)言中存在的模糊性和歧義性均反映了這種差異,均會(huì)帶來(lái)不確定性。有代表性的不確定性理論和推理方法有:概率論,Bayes理論,證據(jù)理論(Dempster和Shafer),模糊集理論等。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容八、機(jī)器學(xué)習(xí)知識(shí)、知識(shí)表示及運(yùn)用知識(shí)的推理算法是人工智能的核心,而機(jī)器學(xué)習(xí)則是關(guān)鍵問(wèn)題。1、學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)是獲取知識(shí)、積累經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)性能、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、適應(yīng)環(huán)境的過(guò)程。其基本機(jī)制是設(shè)法將在一種情形下成功的表現(xiàn)行為轉(zhuǎn)移到另一類似的新情形中去。2、學(xué)習(xí)種類1)無(wú)知識(shí)的學(xué)習(xí):神經(jīng)元模擬和基于決策論方法的自適應(yīng)和自組織系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容八、機(jī)器學(xué)習(xí)2、學(xué)習(xí)種類2)歸納學(xué)習(xí):AQ算法、ID3算法等。3)分析學(xué)習(xí)(實(shí)例學(xué)習(xí)):基于解釋的學(xué)習(xí)、知識(shí)塊(Chunking)學(xué)習(xí)。4)類比學(xué)習(xí)5)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí):根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或模型重新發(fā)現(xiàn)定律的方法。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容八、機(jī)器學(xué)習(xí)2、學(xué)習(xí)種類6)遺傳學(xué)習(xí):自然選擇、變異。7)連接學(xué)習(xí):神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。8)數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)發(fā)現(xiàn):主要發(fā)現(xiàn)分類規(guī)則、特征規(guī)劃、關(guān)聯(lián)規(guī)則、差異規(guī)則、演化規(guī)則、異常規(guī)則等。其方法有統(tǒng)計(jì)方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)等。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第09講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容九、分布式人工智能(DistributedAI)第一屆DAI會(huì)議是在1980年。1、基本概念DAI是研究在邏輯上或物理上分散的智能動(dòng)作者如何協(xié)調(diào)其智能行為(知識(shí)、技能和規(guī)劃),求解單目標(biāo)和多目標(biāo)問(wèn)題,為設(shè)計(jì)和建立大型復(fù)雜的智能系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)支持協(xié)同工作(CSCW)提供有效途徑。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容九、分布式人工智能(DistributedAI)第一屆DAI會(huì)議是在1980年。2、主要內(nèi)容1)分布式問(wèn)題求解(DPS)2)多Agent系統(tǒng)(MAS)Agent是自主的,可能是預(yù)先存在的,并且是異構(gòu)的,是一開放的系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容十、人工思維模型
真實(shí)世界
柔性信息處理
集體智能
開放式自主系統(tǒng)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究?jī)?nèi)容十一、知識(shí)系統(tǒng)知識(shí)工程已成為人工智能應(yīng)用最顯著的特點(diǎn)。知識(shí)系統(tǒng)主要研究?jī)?nèi)容:1、專家系統(tǒng)知識(shí)庫(kù)+推理機(jī)2、知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)將知識(shí)以一定的結(jié)構(gòu)存入,進(jìn)行知識(shí)管理,實(shí)現(xiàn)知識(shí)共享3、智能決策系統(tǒng)4、知識(shí)科學(xué)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言討論題:1、你相信人是機(jī)器嗎?請(qǐng)說(shuō)出理由。2、如果你是圖靈測(cè)試的測(cè)試者,你會(huì)如何設(shè)計(jì)題目?人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第10講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言一、知識(shí)知識(shí)是信息經(jīng)過(guò)加工整理、解釋、挑選和改造而成的。二、知識(shí)類型1、事實(shí)性知識(shí)一般采用直接表示形式。注:1)若事實(shí)性知識(shí)是批量的、有規(guī)律的,則往往以表格、圖冊(cè),甚至數(shù)據(jù)庫(kù)等形式出現(xiàn);2)某些事實(shí)性知識(shí)表現(xiàn)為規(guī)則的形式(盡管有時(shí)事實(shí)和規(guī)則分開處理)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言二、知識(shí)類型2、過(guò)程性知識(shí)描述做某事的過(guò)程,使人或計(jì)算機(jī)照此去做。3、行為性知識(shí)不直接給出事實(shí)本身,只給出它在某方面的行為。注:從某種意義上說(shuō),行為性知識(shí)是描述事物的內(nèi)涵,而非外延。4、實(shí)例性知識(shí)只給出一些實(shí)例,關(guān)于事物的知識(shí)就隱藏在這些實(shí)例中。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言二、知識(shí)類型4、實(shí)例性知識(shí)注:實(shí)例性知識(shí)和事實(shí)性知識(shí)的主要區(qū)別是:人們感興趣的一般不是這些實(shí)例本身,而是在大批實(shí)例后面隱藏的規(guī)律性知識(shí)。5、類比性知識(shí)既不給出外延,也不給出內(nèi)涵,只給出它與其它事物的某些相似之處。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言二、知識(shí)類型5、類比性知識(shí)注:類比性知識(shí)一般不能完整地刻劃事物,有時(shí)會(huì)以偏概全,但它可以啟發(fā)人們?cè)诓煌I(lǐng)域的知識(shí)間架起橋梁,利用一個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)去解決另一個(gè)領(lǐng)域的問(wèn)題。6、元知識(shí)關(guān)于知識(shí)的知識(shí)。注:元知識(shí)經(jīng)常以控制知識(shí)的形式出現(xiàn)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第11講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言三、知識(shí)表示原則1、表示知識(shí)的范圍是否廣泛?注:邏輯是一種廣譜的知識(shí)表示工具。2、是否適合于推理?注:人工智能主要對(duì)適合推理的知識(shí)表示感興趣。3、是否適合于計(jì)算機(jī)處理?4、是否有高效的算法?5、能否表示不精確知識(shí)?注:自然界的信息具有先天的模糊性和不精確性。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言三、知識(shí)表示原則6、能否模塊化,以便于知識(shí)分層?7、知識(shí)和元知識(shí)能否用統(tǒng)一的形式表示?8、是否適合于加入啟發(fā)式信息?控制知識(shí)(元知識(shí))信息—啟發(fā)式信息9、過(guò)程性表示還是說(shuō)明性表示?說(shuō)明性表示:只給出事物本身的屬性及事物之間的相互關(guān)系,對(duì)問(wèn)題的解答就隱含在這些知識(shí)之中。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言三、知識(shí)表示原則9、過(guò)程性表示還是說(shuō)明性表示?過(guò)程性表示:給出解決一個(gè)問(wèn)題的具體過(guò)程。注:說(shuō)明性表示涉及細(xì)節(jié)少,抽象程度高,可靠性較好,修改方便,但執(zhí)行效率較低。10、表示方式是否自然?人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第一節(jié)引言四、常見的知識(shí)表示形式1、演繹系統(tǒng)2、產(chǎn)生式系統(tǒng)3、框架結(jié)構(gòu)4、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)5、過(guò)程性知識(shí)表示6、面向?qū)ο笾R(shí)表示人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算1、命題陳述2、謂詞帶有參數(shù)的命題注:1)謂詞比命題有更強(qiáng)的表達(dá)能力,可將知識(shí)單元細(xì)分;2)謂詞可代表變化著的情況,謂詞的真假值可因參數(shù)而異;3)可利用謂詞在不同的知識(shí)之間建立聯(lián)系,使用同名參數(shù)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注:1)由于解釋的不同,謂詞的真假值也就不同;2)對(duì)于復(fù)雜的謂詞公式,研究其不同的解釋具有更大的重要性;3)對(duì)一個(gè)謂詞公式可給出多種甚至無(wú)窮多種不同的解釋。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注:4)每種解釋由下列基本部分組成:A)一組基本域Di,i=1…nB)每個(gè)常量均是某個(gè)Di中的一個(gè)元素C)每個(gè)變量均在某個(gè)Di中取值D)每個(gè)m目函數(shù)均是一個(gè)映射 Di1Di2...DimDim+1(對(duì)于jk,可以有Dij=Dik)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注:4)每種解釋由下列基本部分組成:E)每個(gè)m目謂詞均是一個(gè)映射 Di1Di2...Dim(T,F(xiàn))(T代表真,F(xiàn)代表假)5)若一個(gè)謂詞公式在所有解釋下均為真,則稱此公式為永真公式。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注:5)利用謂詞演算進(jìn)行邏輯推理的核心任務(wù)就是判斷一個(gè)謂詞公式是否永真。但判斷一個(gè)謂詞公式的永真性比較困難,甚至有人證明,根本不存在這樣的算法。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第12講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算4、謂詞演算謂詞及謂詞之間關(guān)系的研究1)符號(hào)集真值常量:T、F聯(lián)結(jié)符號(hào):、、、、運(yùn)算符:=量詞:、常量:函數(shù)常量、謂詞常量變量:函數(shù)變量、謂詞變量注:對(duì)于變量,可使用量詞。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算4、謂詞演算謂詞及謂詞之間關(guān)系的研究2)項(xiàng)A)常量和變量是項(xiàng)B)若t1,t2,..,tn是項(xiàng),則fn(t1,t2,…,tn)和Fn(t1,t2,…,tn)也是項(xiàng)。3)原子公式和合式公式
P16人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算5、主要的謂詞演算命題演算
一階謂詞演算
二階謂詞演算其中,最重要的是一階謂詞演算。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)二、自然演繹系統(tǒng)給定一個(gè)有限的或遞歸的公理集,及一個(gè)有限推理規(guī)則集,構(gòu)成一個(gè)自然演繹系統(tǒng)。注:1)若在某個(gè)確定的范圍內(nèi),任何永真公式均可由一個(gè)演繹系統(tǒng)推導(dǎo)出,則稱此演繹系統(tǒng)對(duì)于該范圍來(lái)說(shuō)是完備的。2)對(duì)于一階謂詞演算,存在著完備的演繹系統(tǒng),對(duì)于二階謂詞演算,不存在著完備的演繹系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)二、自然演繹系統(tǒng)注:3)在實(shí)際應(yīng)用中,僅推演永真式是不夠的,任何有意義的知識(shí)推理系統(tǒng)均需處理非永真公式,它的謂詞被指派以某種解釋,即語(yǔ)義。我們應(yīng)該使用含有語(yǔ)義的演繹系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)三、與或句演繹系統(tǒng)1、與或句只有與符號(hào)()、或符號(hào)()、謂詞(也稱原子)和前有非符號(hào)的謂詞(也稱負(fù)原子,正負(fù)原子統(tǒng)稱句節(jié))以及看不見的全稱量詞的合式公式稱為與或句。2、與或句的生成步驟1)化成前束范式,使所有量詞均在合式公式的最前面,且每個(gè)量詞的轄域均是整個(gè)公式。2)消去存在量詞,只剩下全稱量詞。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)三、與或句演繹系統(tǒng)3、置換規(guī)則左部只能有一個(gè)句節(jié),右部可以是任意的與或句。注:與或句演繹系統(tǒng)可以用于求證某個(gè)目標(biāo)推理,也可以進(jìn)行反向推理。當(dāng)用作反向推理時(shí),比較實(shí)用。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)四、子句演繹系統(tǒng)1、子句只有或符號(hào)和非符號(hào)的合式謂詞公式稱為子句,用或符號(hào)連接多個(gè)句節(jié)而成。2、子句演繹方法消解法—Robinson3、消解法基本思想把已知條件表示成一組子句,把求證目標(biāo)先表示成子句,后在前面加非符號(hào),把加了非符號(hào)的目標(biāo)子句和條件子句組合,若通過(guò)消解推出空子句,則目標(biāo)得以證明。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)一、基本概念1、產(chǎn)生式在自然界的各種知識(shí)單元之間存在著大量的因果關(guān)系。這是前提和結(jié)論之間的關(guān)系,可用產(chǎn)生式(或稱規(guī)則)來(lái)表示。產(chǎn)生式(規(guī)則):前提和結(jié)論之間的關(guān)系式。表示形式:前提結(jié)論2、事實(shí)無(wú)需前提條件的產(chǎn)生式,可用于表示已知的事實(shí)。表示形式:事實(shí)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)一、基本概念3、產(chǎn)生式系統(tǒng)將一組產(chǎn)生式放在一起,讓它們互相配合、協(xié)調(diào)作用,一個(gè)產(chǎn)生式生成的結(jié)論可供另一個(gè)產(chǎn)生式作為前提使用。以這種方式求得問(wèn)題的解決的系統(tǒng),稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成a)一組規(guī)則(即產(chǎn)生式本身)
每個(gè)規(guī)則分為左部(LHS)和右部(RHS)。一般說(shuō)來(lái),左部表示情形,即什么條件發(fā)生時(shí)此產(chǎn)生式應(yīng)該被調(diào)用。右部表示動(dòng)作,即此產(chǎn)生式被調(diào)用后所做的事情。在核實(shí)左部情形時(shí),通常采用匹配的方法,即查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基中是否存在規(guī)則左部所指示的情形。若存在,則認(rèn)為匹配成功,否則認(rèn)為匹配不成功。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成a)一組規(guī)則(即產(chǎn)生式本身)
匹配成功時(shí),執(zhí)行右部規(guī)定的動(dòng)作。這種動(dòng)作一般是對(duì)數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)作某種處理。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成b)數(shù)據(jù)基每個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)均有一個(gè)數(shù)據(jù)基,其中存放的數(shù)據(jù)既是構(gòu)成產(chǎn)生式的基本元素,又是產(chǎn)生式作用的對(duì)象。注:數(shù)據(jù)基不同于數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)是廣義的,可以是常量、變量、多元組、謂詞、表結(jié)構(gòu)、圖象等等。其意義往往指一個(gè)事實(shí)或斷言,可看成一個(gè)知識(shí)元。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成c)一個(gè)解釋程序負(fù)責(zé)整個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行,包括規(guī)則左部和數(shù)據(jù)基的匹配、從匹配成功的規(guī)則(可能不止一個(gè))中選出一個(gè)加以執(zhí)行、解釋執(zhí)行規(guī)則右部的動(dòng)作,并掌握時(shí)機(jī)結(jié)束產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行等等。注:其中每一步均可有不同的含義。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)a)相對(duì)固定的格式任何產(chǎn)生式均由LHS和RHS組成,左部匹配,右部動(dòng)作。匹配提供的信息只有兩種:成功或失敗。匹配過(guò)程中不允許產(chǎn)生副作用。規(guī)則匹配失敗時(shí),對(duì)數(shù)據(jù)基無(wú)影響。匹配一般無(wú)遞歸,無(wú)復(fù)雜的計(jì)算。右部的動(dòng)作一般是最基本的,無(wú)復(fù)雜的控制。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)b)知識(shí)的模塊化在每個(gè)具體的產(chǎn)生式系統(tǒng)所適用的專門領(lǐng)域知識(shí)被分成許多知識(shí)元,存于數(shù)據(jù)基中。而每個(gè)規(guī)則指明了有關(guān)知識(shí)元之間的關(guān)系及其使用方法。規(guī)則本身也可看成是知識(shí)元,這種知識(shí)元不同于通常數(shù)據(jù)基中存放的知識(shí)元,因?yàn)樗侵甘救绾问褂脭?shù)據(jù)基中存放的知識(shí)元,因此,也稱為元知識(shí),即關(guān)于知識(shí)的知識(shí)。由此可見,元知識(shí)也是模塊化的。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)b)知識(shí)的模塊化此外,還有如何使用這些規(guī)則的知識(shí),包括規(guī)則匹配的次序、匹配沖突的解決等解釋系統(tǒng)中所包含的功能。這種有關(guān)元知識(shí)的知識(shí)稱為高階元知識(shí)。它們也可模塊化并寫成規(guī)則的形式。不過(guò),只有少數(shù)系統(tǒng)能做到,而大部分系統(tǒng)是將高階元知識(shí)不明確地寫成規(guī)則的形式,不以任何明確的形式顯示出來(lái),規(guī)則使用方法隱含在系統(tǒng)本身的定義中。這是模塊化不徹底的表現(xiàn),可擴(kuò)展性差。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)b)知識(shí)的模塊化注:知識(shí)的模塊化使得知識(shí)基(包括數(shù)據(jù)基和規(guī)則基)的補(bǔ)充和修改變得非常容易。但要注意任何修改和擴(kuò)充必須保持知識(shí)基的無(wú)矛盾性和一致性。這種一致性檢驗(yàn)最好由系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行,至少檢驗(yàn)到一定程度。因?yàn)閺睦碚撋希谀承┣樾蜗聫氐椎囊恢滦詸z驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)c)相互影響的間接性產(chǎn)生式系統(tǒng)一般是“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”,看不見控制流。一個(gè)產(chǎn)生式的調(diào)用對(duì)其它產(chǎn)生式的影響不是直接傳送過(guò)去,而是通過(guò)修改數(shù)據(jù)基來(lái)間接實(shí)現(xiàn)(當(dāng)其它產(chǎn)生式的左部與數(shù)據(jù)基匹配時(shí),發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)基內(nèi)容已變,從而,各產(chǎn)生式執(zhí)行效果也就跟著發(fā)生變化)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)c)相互影響的間接性注:這個(gè)特點(diǎn)有利于知識(shí)模塊性,但使產(chǎn)生式系統(tǒng)的效率受到影響。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)d)機(jī)器可讀性包括機(jī)器識(shí)別產(chǎn)生式、語(yǔ)法檢查和某種程度上的語(yǔ)義檢查。語(yǔ)法檢查包括無(wú)矛盾性檢驗(yàn)和冗余檢查。語(yǔ)義檢查涉及知識(shí)的具體領(lǐng)域,如通常數(shù)據(jù)庫(kù)中的一致性檢驗(yàn)。可讀性的另一含義是對(duì)產(chǎn)生式作出解釋,是對(duì)產(chǎn)生式系統(tǒng)為解決某一問(wèn)題所給答案的解釋,即,對(duì)推理過(guò)程作出解釋。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)注:產(chǎn)生式系統(tǒng)對(duì)某些領(lǐng)域的應(yīng)用是很有效的,如醫(yī)療診斷,而對(duì)另一些領(lǐng)域不那么適用,如數(shù)學(xué)。其關(guān)鍵在于知識(shí)能否模塊化。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第13講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式1、常量字符串是知識(shí)元的最簡(jiǎn)單形式。匹配有精確匹配、不完全匹配(只要求LHS中的知識(shí)元是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個(gè)知識(shí)元的子串即可)。匹配成功后,RHS的動(dòng)作是把數(shù)據(jù)基內(nèi)該知識(shí)元中所含的子串換成在RHS中出現(xiàn)的子串。注:這種產(chǎn)生式系統(tǒng)稱為置換系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式2、變量若產(chǎn)生式的左部均只有一個(gè)符號(hào),則這些符號(hào)也稱為變量。注:引進(jìn)變量的一個(gè)效果是把命題化為謂詞,引進(jìn)變量后,可構(gòu)造由謂詞構(gòu)成的產(chǎn)生式系統(tǒng),它的表達(dá)能力要強(qiáng)得多。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式3、元組在許多專家系統(tǒng)中,經(jīng)常以(對(duì)象,屬性,值)的三元組形式作為產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識(shí)元。4、樹和圖人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式注:1)知識(shí)元可涉及復(fù)雜的計(jì)算,如exist(x,D)2)一般地,變量的作用域僅限于它所在的產(chǎn)生式。若在匹配過(guò)程中,某規(guī)則中的一個(gè)變量被約束為某個(gè)值,則同一規(guī)則中所有同名變量必須約束為同一個(gè)值,但對(duì)其它規(guī)則中的同名變量無(wú)任何影響。同時(shí),不論是規(guī)則匹配失敗或成功地結(jié)束,被約束的變量均要恢復(fù)原狀,即只起一種形式參數(shù)的作用。但是也有例外,如在許多語(yǔ)法置換系統(tǒng)中,同一字符串中的幾個(gè)同名變量可被置換為不同的子串。另一例外是作用域的放大。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向1、最基本推理方式a)向前推理:數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推理。b)向后推理:目標(biāo)驅(qū)動(dòng)推理。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理每個(gè)產(chǎn)生式的左部有一組條件,右部有一組動(dòng)作。每當(dāng)數(shù)據(jù)基的當(dāng)前狀態(tài)符合某一產(chǎn)生式左部的所有條件時(shí),相應(yīng)產(chǎn)生式被激發(fā),并執(zhí)行其右部的動(dòng)作。這些動(dòng)作一般要修改數(shù)據(jù)基的內(nèi)容,動(dòng)作執(zhí)行完畢,數(shù)據(jù)基的狀態(tài)可能已經(jīng)發(fā)生改變。此時(shí),再找一個(gè)產(chǎn)生式,…,如此循環(huán)反復(fù)。S1S2S3執(zhí)行產(chǎn)生式Pa執(zhí)行產(chǎn)生式Pb…...人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理注:1)在大部分向前推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)中,每個(gè)條件用一個(gè)謂詞來(lái)表示,產(chǎn)生式的左部是一串謂詞,產(chǎn)生式的右部也是一串謂詞。產(chǎn)生式的左部與當(dāng)前數(shù)據(jù)基匹配成功的含義是:對(duì)產(chǎn)生式左部所有謂詞中出現(xiàn)的變量可以實(shí)行一種統(tǒng)一的置換,使得置換后的謂詞均是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個(gè)謂詞的樣品。執(zhí)行產(chǎn)生式右部動(dòng)作的含義是:把左部匹配成功時(shí)實(shí)行的那個(gè)變量置換傳播到右部來(lái),使右部謂詞中出現(xiàn)的變量按同一方式實(shí)行置換。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理注:2)向前推理可形成一片森林。
3)對(duì)于產(chǎn)生式的激發(fā)還應(yīng)加一個(gè)條件:當(dāng)執(zhí)行一個(gè)產(chǎn)生式右部的動(dòng)作不能改變數(shù)據(jù)基的狀態(tài)時(shí),即使產(chǎn)生式左部能與數(shù)據(jù)基匹配,也不應(yīng)當(dāng)激發(fā)該產(chǎn)生式。即,當(dāng)產(chǎn)生式的右部不能為數(shù)據(jù)基增添新的謂詞時(shí),就不應(yīng)激發(fā)此產(chǎn)生式,否則會(huì)產(chǎn)生許多無(wú)用的空轉(zhuǎn),可能使產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行不能停止。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理注:4)在一般情況下,運(yùn)行產(chǎn)生式系統(tǒng)應(yīng)有一個(gè)目標(biāo)。每執(zhí)行一次向前推理,就要將當(dāng)前數(shù)據(jù)基狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)比較一下,若已達(dá)到目標(biāo),則停止運(yùn)行。
5)有時(shí),無(wú)目標(biāo)的向前推理也是需要的。這往往是為了推出所需要的全部結(jié)果。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理a)基本原理設(shè)目標(biāo)狀態(tài)為S1,則首先查看數(shù)據(jù)基的當(dāng)前狀態(tài)是否已是S1。若是,則不必做任何工作,問(wèn)題已解決,否則,查看有無(wú)這樣的規(guī)則R1,可把狀態(tài)S2轉(zhuǎn)換為S1。若有,則查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)是否是S2,若是,則只要執(zhí)行R1,即可達(dá)到狀態(tài)S1,問(wèn)題也可解決。若當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)不是S2,則進(jìn)一步查看有無(wú)這樣的規(guī)則R2,可把狀態(tài)S3轉(zhuǎn)換為S2,若有,則查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)是否是S3,…,如此反復(fù),得到一條向后推理鏈。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理a)基本原理
S1S3S2…...
執(zhí)行產(chǎn)生式R1
執(zhí)行產(chǎn)生式R2人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第14講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式對(duì)于這類產(chǎn)生式系統(tǒng),推理目標(biāo)也可取一個(gè)謂詞的形態(tài),稱為目標(biāo)謂詞。推理步驟是:以目標(biāo)謂詞為樹根,首先查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基中是否有這樣的謂詞存在,它們與目標(biāo)謂詞存在最廣通代。若有n個(gè)這樣的謂詞,則從樹根生出n枝“或枝”,每枝或叉的終點(diǎn)是上述數(shù)據(jù)基謂詞經(jīng)過(guò)最廣通代之后的一個(gè)樣品;然后,再查看有無(wú)這樣的規(guī)則,它們的右部謂詞與目標(biāo)謂詞之間存在最廣通代,若有m個(gè)這樣的規(guī)則,人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式
(推理步驟):則從樹根再生出m枝“或叉”,每枝或叉的終點(diǎn)是上述規(guī)則的右部謂詞經(jīng)過(guò)最廣通代之后的樣品。若和某個(gè)右部謂詞相對(duì)應(yīng)的左部有k個(gè)謂詞,則從相應(yīng)或叉的終點(diǎn)又生出k枝“與叉”,每枝與叉的終點(diǎn)對(duì)應(yīng)于一個(gè)左部謂詞,其中的所有變?cè)寻凑沼也恐^詞所作的最廣通代作了相應(yīng)的置換。在上述過(guò)程中,或叉的起點(diǎn)稱為或結(jié)點(diǎn),其終點(diǎn)稱為與結(jié)點(diǎn);與叉的起點(diǎn)稱為與結(jié)點(diǎn),其終點(diǎn)稱為或結(jié)點(diǎn)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式
(推理步驟):由上可知:或結(jié)點(diǎn)和與結(jié)點(diǎn)互為因果。按此辦法不斷進(jìn)行下去,可使與叉和或叉,與結(jié)點(diǎn)和或結(jié)點(diǎn)循環(huán)輪回,生成一棵樹,稱為與或樹。它可以是有窮的,也可是無(wú)窮的。若從一個(gè)或結(jié)點(diǎn)生出的所有或叉中,有一枝或叉的終點(diǎn)是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個(gè)謂詞的一個(gè)樣品,則稱此或結(jié)點(diǎn)成功,它的子與結(jié)點(diǎn)(即上述謂詞樣品)自然也成功,并且是與或樹的一個(gè)葉結(jié)點(diǎn)。若從一個(gè)或結(jié)點(diǎn)不能生出任何或叉,則稱此或結(jié)點(diǎn)失敗,它也與或樹的一個(gè)葉結(jié)點(diǎn)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式
(推理步驟):若一個(gè)或結(jié)點(diǎn)的所有子與結(jié)點(diǎn)皆失敗,則該父或結(jié)點(diǎn)也失敗。若一個(gè)與結(jié)點(diǎn)成功,則它的父或結(jié)點(diǎn)也成功。若一個(gè)父與結(jié)點(diǎn)的所有子或結(jié)點(diǎn)皆成功,則該父與結(jié)點(diǎn)也成功。若由于某些葉結(jié)點(diǎn)的成功,使得根結(jié)點(diǎn)(它一定是或節(jié)點(diǎn))成功,則整個(gè)推理成功。若到某個(gè)時(shí)刻,由于某些葉結(jié)點(diǎn)的失敗而使得推理不再能進(jìn)行,則整個(gè)推理失敗,否則,與或樹有可能無(wú)窮地生長(zhǎng)下去。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理c)最廣通代定義定義1[通代]若有一組謂詞W={
1,2,…,n},又有一個(gè)代換,使1=2=…=n
,則稱為謂詞組W的通代。定義2[廣通代]若1和2均是謂詞組W的通代,另有一個(gè)代換3,使得:[W1]3=W2,則稱通代1較通代2為廣。定義3[最廣通代]設(shè)是謂詞組W的一個(gè)通代,若對(duì)任意其它通代,均比廣,則稱為W的一個(gè)最廣通代。注:最廣通代可不唯一。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)五、框架問(wèn)題1、框架問(wèn)題一般,每個(gè)謂詞只有已知其真假和還未知道其真假的區(qū)別,不會(huì)原先是真的,后來(lái)變假了,或反過(guò)來(lái),原先是假的,后來(lái)變真了。即,真的假不了,假的真不了。但對(duì)于一些系統(tǒng),謂詞的真假值會(huì)在推理過(guò)程中發(fā)生變化,且數(shù)據(jù)基的狀態(tài)每次只改變一些。而其余部分則沒(méi)有變化。這就是框架問(wèn)題。注:具有框架問(wèn)題的系統(tǒng)主要是用于描述客觀世界中狀態(tài)變遷的系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)五、框架問(wèn)題2、處理方法
a)直接指明法在每個(gè)產(chǎn)生式中直接指明增加哪些謂詞,刪去哪些謂詞。b)引入狀態(tài)參數(shù)法在每個(gè)謂詞中增加一個(gè)狀態(tài)參數(shù),以使得一個(gè)謂詞在不同狀態(tài)可取不同值。注:具有不同狀態(tài)參數(shù)的同一謂詞是不同的謂詞樣品,從而完全可有不同的值。c)謂詞函數(shù)化(高階邏輯法)所用的謂詞全部寫成函數(shù)的形式,這樣謂詞樣品就是項(xiàng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)六、非確定性匹配不要求產(chǎn)生式的左部能與數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)完全匹配,往往只需要部分的匹配(主要是由于已有的信息不是十完備),就可推出某些結(jié)論性的信息。注:可采用權(quán)、可信度來(lái)表示和確定事實(shí)與規(guī)則的匹配程序人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)七、匹配沖突的解決1、匹配沖突在向前推理時(shí),有n個(gè)產(chǎn)生式(n>1)的左部均能與當(dāng)前數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)匹配成功,或有m組不同數(shù)據(jù)(m>1)均能和同一產(chǎn)生式的左部匹配成功,或兩種情況的組合。在向后推理時(shí),有n個(gè)產(chǎn)生式(n>1)的右部均能和同一子目標(biāo)匹配成功,或有m組不同數(shù)據(jù)(m>1)均能和同一子目標(biāo)匹配成功,或有l(wèi)個(gè)子目標(biāo)(l>1)均能找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)或產(chǎn)生式右部并匹配成功,或三種情況的復(fù)合。這就形成了匹配沖突。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)七、匹配沖突的解決1、匹配沖突注:產(chǎn)生式系統(tǒng)中的解釋執(zhí)行系統(tǒng)必須具有某種選擇功能,以便排除上面列舉的二義性。這是在設(shè)計(jì)產(chǎn)生式系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該考慮的一個(gè)策略問(wèn)題,這就是解決匹配沖突的策略。2、解決沖突的策略a)按事先排好的固定順序b)按通用性和針對(duì)性排序c)按數(shù)據(jù)的新鮮性排序d)按子目標(biāo)的新鮮性排序e)按使用產(chǎn)生式和數(shù)據(jù)的公平性排序f)按匹配程度排序人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第15講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)一、事物的屬性1、屬性用于描述事物特性的項(xiàng)注:1)掌握了事物的屬性,就有關(guān)于事物的知識(shí)
2)屬性一般具有屬性名和相應(yīng)值
3)屬性是描述事物的最小元素2、屬性表將同一事物的各方面屬性列成一張表,構(gòu)成該事物的屬性表注:1)屬性表是屬性的集合,用于描述事物的整體特性
2)屬性表中的屬性之間可存在依賴關(guān)系人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)一、事物的屬性3、屬性框架對(duì)于具有同樣一些屬性的事物,可將這些屬性確定為屬性框架注:1)只要在此框架內(nèi)對(duì)諸屬性賦以不同的值,就可得到對(duì)同一類事物不同個(gè)體的描述
2)屬性框架與數(shù)據(jù)庫(kù)中關(guān)系表的定義非常相似,但屬性框架中的某些屬性可被看作事物而擁有自己的屬性表,從而可形成層次式的嵌套結(jié)構(gòu)
3)在對(duì)事物進(jìn)行推理的過(guò)程中,事物的屬性有時(shí)也要一起參加推理,推理可包含對(duì)有關(guān)屬性的運(yùn)算,運(yùn)算結(jié)果組成推理結(jié)果的一部分
人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)一、事物的屬性3、屬性框架對(duì)于具有同樣一些屬性的事物,可將這些屬性確定為屬性框架注:4)屬性框架內(nèi)的屬性之間可存在橫向關(guān)系和縱向關(guān)系,且縱向關(guān)系更能深刻地反映客觀世界中各事物之間的關(guān)系
5)在事物子類的屬性和事物母類的屬性之間存在一種繼承和發(fā)展的關(guān)系。繼承可以是直接繼承,也可是經(jīng)過(guò)計(jì)算以新的值繼承;可以是全盤繼承,也可是有選擇的繼承
6)將事物及其屬性分類-分層加以描述的方法是框架理論的基礎(chǔ)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架1、概念用于表示事物各方面的屬性、事物之間的類屬關(guān)系及事物的特征和變異等的概念2、基本思想使用“套套”—事物狀態(tài)、屬性、發(fā)展過(guò)程和相互關(guān)系的規(guī)律人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架3、框架的主要特征a)有一個(gè)框架名(可帶有參數(shù))b)有一組屬性,每個(gè)屬性稱為一個(gè)槽,里面可存放屬性值c)每個(gè)屬性對(duì)值有要求,不同屬性的類型可不同d)有些屬性值可為子框架調(diào)用(可帶參數(shù))e)有些屬性值是預(yù)先確定,有些屬性值需在生成實(shí)例時(shí)代入f)有些屬性值在代入時(shí)需滿足一定條件,有時(shí),在不同屬性的屬性值之間還有一些條件需要滿足人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能a)描述通過(guò)工具建立和管理(查閱、修改、推理、…)對(duì)某類客觀事物的一個(gè)描述。注:1)描述可由一組相互聯(lián)系、互相支持的框架組成
2)在建立單個(gè)框架時(shí),可根據(jù)需要設(shè)置一組槽,規(guī)定每個(gè)槽的性質(zhì),及槽之間的關(guān)系3)每個(gè)槽在框架中被認(rèn)為無(wú)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的,但當(dāng)需要時(shí),它本身又可擴(kuò)充為一個(gè)有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框架人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能b)子類將復(fù)雜的事物分為子類,再將子類分成更小的子類,定義更小的框架。c)實(shí)例注:子類的最低層是實(shí)例,它已不是一個(gè)類,而只是一個(gè)個(gè)體的描述,它是框架體系樹的樹葉人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能d)匹配注:1)框架匹配一般是部分匹配,完全匹配是特殊情形
2)框架不完全符合實(shí)際事物的可能性有:規(guī)定的屬性不存在、規(guī)定的屬性值不符、屬性的缺省值和被匹配事物相應(yīng)屬性值不符、為某個(gè)屬性的值規(guī)定的類型或條件不成立3)可通過(guò)規(guī)定必要條件、規(guī)定允許誤差范圍、規(guī)定計(jì)算偏差度、規(guī)定屬性加權(quán)、設(shè)置一組判定產(chǎn)生式、既規(guī)定充分因子又規(guī)定必要因子、不局限于絕對(duì)成功的匹配來(lái)確定匹配成功條件人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能e)預(yù)測(cè)根據(jù)框架對(duì)客觀事物進(jìn)行預(yù)測(cè)注:1)預(yù)測(cè)實(shí)際上是一種框架內(nèi)部的推理
2)預(yù)測(cè)的用途有:指導(dǎo)進(jìn)一步的觀察、假定還未觀察到的或難以觀察到的事物人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能f)繼承注:繼承除了子類繼承,還可有如下情形的繼承:有限制地繼承和排斥屬性、有限制地繼承和排斥屬性值、有限制地繼承和排斥條件、給出屬性值的映射函數(shù)、指明屬性的分裂等人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能g)變異用于處理實(shí)際事物與框架很不一致的反?,F(xiàn)象注:變異的概念使框架匹配的定義進(jìn)一步精確化。h)更新注:在發(fā)生變異的情形下需更新i)修改對(duì)老框架進(jìn)行修改,以符合變異要求j)查找注:查找時(shí),可能需要回溯人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第16講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)一、基本思想1、用一個(gè)有向圖表示概念和概念之間的關(guān)系,其中節(jié)點(diǎn)代表概念,節(jié)點(diǎn)之間的連接弧(也稱聯(lián)想弧)代表概念之間的關(guān)系2、尋找兩個(gè)概念之間關(guān)系的方法是:從此兩個(gè)概念出發(fā),分別以廣度優(yōu)先的方法沿著連接弧向前搜索,這兩個(gè)搜索圈逐漸擴(kuò)大,若某個(gè)時(shí)刻兩者碰上,即形成一條連接兩個(gè)概念的通路,則認(rèn)為是找到了兩個(gè)概念之間的聯(lián)系人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)二、常見的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)形式1、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
E-R圖(實(shí)體-關(guān)系圖)3、語(yǔ)言語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)1、簡(jiǎn)單命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
a)基本思想用節(jié)點(diǎn)表示命題,弧表示命題關(guān)系例:她身穿大紅襖,頭戴一枝花人女人她頭上身上與附有附有花大紅襖戴著穿著動(dòng)作事物個(gè)體子集部分部分地點(diǎn)地點(diǎn)對(duì)象方式方式對(duì)象個(gè)體個(gè)體個(gè)體個(gè)體狀態(tài)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)1、簡(jiǎn)單命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
b)舉例例1:她身穿大紅襖,頭戴一枝花人女人她頭上身上與附有附有花大紅襖戴著穿著動(dòng)作事物個(gè)體子集部分部分地點(diǎn)地點(diǎn)對(duì)象方式方式對(duì)象個(gè)體個(gè)體個(gè)體個(gè)體狀態(tài)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)1、簡(jiǎn)單命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
b)舉例例2:他用激光打印機(jī)打印了這份文件辦公機(jī)器插座打印機(jī)激光打印機(jī)打印完成的動(dòng)作動(dòng)作他男人人文件辦公資料資料個(gè)體子集電源子集個(gè)體工具動(dòng)作主體動(dòng)作對(duì)象個(gè)體子集人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
a)基本思想使用網(wǎng)絡(luò)分塊化技術(shù):將復(fù)雜命題拆成許多子命題,每個(gè)子命題用一個(gè)小的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示,稱為一個(gè)空間,復(fù)雜命題構(gòu)成大空間,子命題構(gòu)成子空間,它本身又可看作大空間中的一個(gè)節(jié)點(diǎn),子空間可層層嵌套,也可用弧互相連接
人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
b)舉例例1:每個(gè)學(xué)生都讀過(guò)一本書
xy(學(xué)生(x)書(y)讀過(guò)(x,y))GS注:1)GS是全體命題的集合2)F弧指示所代表的命題gsrb學(xué)生讀書個(gè)體個(gè)體個(gè)體個(gè)體動(dòng)作主體動(dòng)作對(duì)象F
人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
b)舉例例2:每個(gè)學(xué)生都讀過(guò)所有的書
xy(學(xué)生(x)書(y)讀過(guò)(x,y))GSgsrb學(xué)生讀書個(gè)體個(gè)體個(gè)體個(gè)體動(dòng)作主體動(dòng)作對(duì)象F
人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
b)舉例例3:每個(gè)學(xué)生都讀過(guò)一本所有作家都喜歡的書
x(學(xué)生(x)y(書(y)讀過(guò)(x,y)z(作家(z)喜歡(z,y)))人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
b)舉例例3:每個(gè)學(xué)生都讀過(guò)一本所有作家都喜歡的書學(xué)生g1GS作家sr讀書bliken喜歡g2個(gè)體動(dòng)作主體動(dòng)作對(duì)象個(gè)體個(gè)體個(gè)體動(dòng)作主體動(dòng)作對(duì)象個(gè)體個(gè)體個(gè)體F
F人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
c)子空間(塊)偏序排序規(guī)則
1)若從子空間S1內(nèi)的某個(gè)節(jié)點(diǎn)有弧通向子空間S2中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)(或S2完全包含S1),則稱S2在S1之上,或S1在S2之下。
2)若S2在S1之上,S3又在S2之上,則S3也在S1之上(滿足傳遞性)注:1)這里,各子空間的節(jié)點(diǎn)之間不允許形成循環(huán),它們形成一個(gè)偏序,一般說(shuō)來(lái)還構(gòu)成一個(gè)半格
2)在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)上,偏序有其特殊的意義,可將偏序解釋為“可見”人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
c)子空間(塊)偏序排序規(guī)則注:3)可見的定義為:若子空間S2在S1之上,則S1對(duì)于S1來(lái)說(shuō),是可見的。顯然,可見關(guān)系具有自反和傳遞兩種性質(zhì),但沒(méi)有對(duì)稱性。事實(shí)上,它是反對(duì)稱的(因不允許循環(huán))4)子空間偏序相當(dāng)于傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中的嵌套結(jié)構(gòu)
5)利用“可見性”,能使系統(tǒng)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率,因?yàn)樵谝粋€(gè)子空間中進(jìn)行操作時(shí),只需考慮相關(guān)可見空間,這樣可減少搜索和推理范圍人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第17講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
d)間接和嵌套命題的表示例:李平說(shuō)他想看紅樓夢(mèng)三個(gè)命題:
1)李平說(shuō)….2)他想….3)他看紅樓夢(mèng)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)三、命題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)
d)間接和嵌套命題的表示例:李平說(shuō)他想看紅樓夢(mèng)李平人說(shuō)g1GS個(gè)體動(dòng)作主體動(dòng)作對(duì)象個(gè)體st想g2看紅樓夢(mèng)同一同一動(dòng)作主體動(dòng)作主體動(dòng)作對(duì)象動(dòng)作對(duì)象FF書個(gè)體個(gè)體人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)1、基本概念以數(shù)據(jù)為中心的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。2、導(dǎo)因利用數(shù)據(jù)時(shí),需要數(shù)據(jù)的語(yǔ)義和數(shù)據(jù)間的關(guān)系,以向用戶提供數(shù)據(jù)的有關(guān)知識(shí),包括支持用戶對(duì)數(shù)據(jù)實(shí)行推理的功能3、作用用于知識(shí)型數(shù)據(jù)庫(kù)的一種知識(shí)表示方法人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
a)DBTG模型系—二級(jí)樹
b)E-R模型學(xué)生選課課程學(xué)號(hào)姓名教室課程號(hào)課程名人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
c)Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型以實(shí)體之間的聯(lián)系為中心,使用九種基本聯(lián)系模型,以確切地表達(dá)各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系
1)成員聯(lián)系表示由屬于同一概念的一組原子元素或下層概念構(gòu)成的一個(gè)集合,稱作CC(概念類)節(jié)點(diǎn)CCCCCC學(xué)校院系部處人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
c)Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型
2)特征聯(lián)系由一組特征構(gòu)成某一實(shí)體的完整描述,有兩類節(jié)點(diǎn):DE(表示一組特征刻劃了一個(gè)可獨(dú)立存在的實(shí)體)、CE(表示一組特征刻劃了一個(gè)不可獨(dú)立存在的實(shí)體)
注:CE的存在依賴于由某個(gè)DE聯(lián)系表達(dá)的獨(dú)立存在的實(shí)體人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
c)Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型
3)相互作用聯(lián)系用EI節(jié)點(diǎn)表示,用以描述兩個(gè)實(shí)體之間的相互作用,其聯(lián)系的實(shí)體中必須包含兩個(gè)分量:AG(動(dòng)作主體)、DO(動(dòng)作對(duì)象)。另外,可包含對(duì)相互作用加以修飾的成分(用MD表示)
注:AG,DO,MD標(biāo)記在弧上人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
c)Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型
4)集合關(guān)系聯(lián)系用SR節(jié)點(diǎn)表示
(1)子集關(guān)系母集用ST弧聯(lián)系,子集用SB弧連接
(2)互斥關(guān)系均用SX弧連接
(3)相交關(guān)系均用SI弧連接(4)對(duì)應(yīng)關(guān)系均用SE弧連接人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
c)Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型
5)合成聯(lián)系用CP節(jié)點(diǎn)表示,分概念本身用COP弧連接
6)因果聯(lián)系用CF節(jié)點(diǎn)表示,用于建立原因(一般以相互作用節(jié)點(diǎn)表示)與結(jié)果(相互作用節(jié)點(diǎn)或其它概念節(jié)點(diǎn))之間的聯(lián)系,用CA和EF分別標(biāo)記連接原因和結(jié)果的弧人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
c)Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型
7)活動(dòng)方式聯(lián)系用AM節(jié)點(diǎn)表示,聯(lián)系的一方是一個(gè)活動(dòng)(用相互作用聯(lián)系表示),另一方是一些此活動(dòng)的實(shí)體或聯(lián)系。前者用AC弧連接,后者用MAC弧連接
8)活動(dòng)目的聯(lián)系用AP節(jié)點(diǎn)表示,聯(lián)系的一方是活動(dòng)(可用EI或DE等節(jié)點(diǎn)表示),另一方是活動(dòng)的目的,也可用同類節(jié)點(diǎn)表示。前者用AC弧連接,后者用PR弧連接人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式
c)Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型
9)蘊(yùn)涵聯(lián)系用LRI節(jié)點(diǎn)表示,聯(lián)系的一方是前提(可用EI或DE等節(jié)點(diǎn)表示),另一方是結(jié)論。前者用IF弧連接,后者用THEN弧連接注:Su-Lo語(yǔ)義聯(lián)系模型要用大量的附加一致性規(guī)則,即語(yǔ)義過(guò)程,去補(bǔ)充,從而使得語(yǔ)義過(guò)程不是網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)組成部分,使得由網(wǎng)絡(luò)表示的知識(shí)很不完整,也不直觀。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)五、語(yǔ)言語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)1、基本思想在分析語(yǔ)句時(shí),以動(dòng)詞為中心,而將所有其它成分都看作是對(duì)動(dòng)詞(動(dòng)作)的修飾。每一種修飾稱為一個(gè)格,不同形式的格是對(duì)句子理解的重要支柱。其結(jié)構(gòu)包括兩個(gè)部分:一部分為純語(yǔ)法性質(zhì),以<語(yǔ)態(tài)>為代表,另一部分是語(yǔ)義性質(zhì),稱為格結(jié)構(gòu)。一個(gè)格結(jié)構(gòu)由許多格變?cè)M成,每個(gè)格變?cè)獜恼Z(yǔ)法上講是一個(gè)名詞短語(yǔ),從語(yǔ)義上講分別屬于五種格關(guān)系(動(dòng)作主體、主題、地點(diǎn)、源泉、目標(biāo))
人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)五、語(yǔ)言語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、舉例例:豬八戒背媳婦背現(xiàn)在時(shí)說(shuō)明式肯定式豬八戒媳婦語(yǔ)態(tài)格一格二地點(diǎn)主題人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)1、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)用于描述客觀事物結(jié)構(gòu)注:結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)常見于模式識(shí)別,機(jī)器學(xué)習(xí)等應(yīng)用領(lǐng)域中2、分類網(wǎng)絡(luò)用于描述抽象的概念,對(duì)它們按層次進(jìn)行分類,每個(gè)概念用一個(gè)節(jié)點(diǎn)代表,節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系只有兩種:子集關(guān)系和個(gè)體關(guān)系。子集關(guān)系聯(lián)接中間節(jié)點(diǎn),個(gè)體關(guān)系聯(lián)接葉節(jié)點(diǎn)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般呈樹形。注:1)分類網(wǎng)絡(luò)是理解客觀事物的重要工具,常見于專家系統(tǒng)應(yīng)用中人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)2、分類網(wǎng)絡(luò)注:2)若令分類網(wǎng)絡(luò)為嚴(yán)格的樹形結(jié)構(gòu),并且在每條弧上標(biāo)出循這條弧往下走的條件,則分類網(wǎng)絡(luò)就成了一種判定樹,在專家系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用,許多專家系統(tǒng)都是基于分類的專家系統(tǒng)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)3、推理網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一種已規(guī)范化的命題網(wǎng)絡(luò),其基本節(jié)點(diǎn)是事實(shí)或概念,而節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系則表示推理規(guī)則注:1)推理網(wǎng)絡(luò)較適合于專家系統(tǒng)中的推理
2)有的推理網(wǎng)絡(luò)將每個(gè)判斷中的謂詞部分和變?cè)糠址珠_,以得到更深入的推理關(guān)系和更模塊化的推理規(guī)則表示
3)推理網(wǎng)絡(luò)表示的推理可以是不精確的人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)4、框架網(wǎng)絡(luò)是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)和框架的聯(lián)合使用,其中,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是框架,相當(dāng)于基本事實(shí)或假設(shè),利用節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系可由某些框架推論出另一些框架;或者,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)既可代表框架,也可代表框架中的槽,每條弧的一頭連著某個(gè)框架的一個(gè)槽,另一頭連著另一個(gè)框架,其意義是,后面的框架是前面的槽所代表的子框架,以此實(shí)現(xiàn)框架的任意深度的嵌套調(diào)用。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)七、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)上的推理1、推理種類
a)閉式推理
b)開式推理人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)七、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)上的推理2、閉式推理
a)作用主要用于尋找?guī)讉€(gè)概念之間的內(nèi)在聯(lián)系。
b)基本思想
1)將語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)概念節(jié)點(diǎn)看成一個(gè)有限自動(dòng)機(jī)。這個(gè)有限自動(dòng)機(jī)從任何一個(gè)輸入弧上接受信號(hào)后就開始工作,并將輸出信息沿各個(gè)輸出弧發(fā)送出去。所有這些自動(dòng)機(jī)的工作都是獨(dú)立進(jìn)行的。
人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)七、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)上的推理2、閉式推理
b)基本思想
2)若尋找兩個(gè)概念C1與C2之間的聯(lián)系,則啟動(dòng)相應(yīng)節(jié)點(diǎn)n1與n2對(duì)應(yīng)的自動(dòng)機(jī),使它們發(fā)出信息,啟動(dòng)鄰近自動(dòng)機(jī),進(jìn)一步啟動(dòng)其它自動(dòng)機(jī)。繼續(xù)這個(gè)過(guò)程,使產(chǎn)生的信息沿著以n1和n2為中心的波浪形的大圈向外擴(kuò)散。若這兩個(gè)大圈在某處會(huì)合,則會(huì)合點(diǎn)就是C1和C2兩個(gè)概念的共同點(diǎn),從C1經(jīng)過(guò)會(huì)合點(diǎn)到達(dá)C2的路徑就是這兩個(gè)概念相互聯(lián)系的方式。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)七、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)上的推理3、開式推理
a)作用針對(duì)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)或某些概念提出問(wèn)題,并通過(guò)語(yǔ)義網(wǎng)上的推理來(lái)回答問(wèn)題
b)工作原理從被提問(wèn)的概念出發(fā),順著網(wǎng)中的通路進(jìn)行搜索,直到找到能回答這個(gè)問(wèn)題的概念節(jié)點(diǎn)為止人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)七、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)上的推理3、開式推理
c)實(shí)現(xiàn)方式
1)建立一套有關(guān)弧的推理體系首先確定一組基本元素,然后給出它們的推理關(guān)系,此時(shí)可把每個(gè)基本元素看成一個(gè)謂詞,并用產(chǎn)生規(guī)則來(lái)表達(dá)這種關(guān)系。如:動(dòng)作對(duì)象(x,y)
個(gè)體(x,z)t(個(gè)體(t,z)動(dòng)作對(duì)象(t,y)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第五節(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)七、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)上的推理3、開式推理
c)實(shí)現(xiàn)方式
2)直接將推理規(guī)則編入語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中注:這種類型的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)把語(yǔ)義的重點(diǎn)不放在弧上而放在節(jié)點(diǎn)中,這是因?yàn)閹缀跛械幕”硎就缓x,即前提和推論的連接人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第18講主講教師:翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第六節(jié)過(guò)程性知識(shí)表示一、知識(shí)的過(guò)程性含義1、把解決一個(gè)問(wèn)題的過(guò)程描述出來(lái),即,解題知識(shí)的過(guò)程性表示2、把客觀事物的發(fā)展過(guò)程用某種方式表示出來(lái),即,故事知識(shí)的過(guò)程性表示注:1)在某些情況下,這兩種含義很難絕然分開
2)第二種含義往往用于理解用自然語(yǔ)言寫的故事,主要是故事知識(shí)的過(guò)程性表示
3)最典型的過(guò)程性知識(shí)表示當(dāng)然是通常的計(jì)算機(jī)高級(jí)語(yǔ)言人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知識(shí)表示第六節(jié)過(guò)程性知識(shí)表示二、常見的過(guò)程性知識(shí)表示法1、狀態(tài)空間所有可能狀態(tài)的全體,構(gòu)成狀態(tài)空間。對(duì)問(wèn)題的求解就是從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的遍歷。注:在狀態(tài)空間中,求解路徑不一定唯一,即使最短路徑也不一定唯一2、時(shí)序框架將框架中的各個(gè)槽賦以隱含的時(shí)間先后次序,或使框架語(yǔ)句的次序具有時(shí)序的意義注:框架語(yǔ)句一般包括該框架的知識(shí)元(一般是故事中的一個(gè)情節(jié))和元知識(shí)(用于協(xié)調(diào)各情節(jié)之間關(guān)系的控制性知識(shí))人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識(shí)與知
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