知識(shí)表示方法3

2知識(shí)表示方法

?2.1知識(shí)與知識(shí)表示的概念

?2.2狀態(tài)空間法

?2.3問(wèn)題規(guī)約法

?2.4謂詞邏輯法

■2.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法

■2.6框架表示法

?2.7劇本表示法

■2.8過(guò)程表示法

?2.9面向?qū)ο蟊硎痉?/p>

?2.10小結(jié)1

2.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法

?251語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

?252語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示方法

?253語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程

?254語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

251語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

?語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是J.R.Quillian1968年在研究人類聯(lián)想記

憶時(shí)提出的一種心理學(xué)模型，他認(rèn)為記憶是由概念

間的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)的。隨后，J.R.Quillian又把它用作

知識(shí)表不。

?1972年，西蒙在他的自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)中也采用

了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法。

?1975年，G.G-Hendrix又對(duì)全稱量詞的表示提出

了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。

?目前，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人工智能中應(yīng)用較多的一

種知識(shí)表示方法，尤其是在自然語(yǔ)言處理方面的應(yīng)

用。

3

251語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念（續(xù)）

?語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：是一種用結(jié)點(diǎn)和弧來(lái)表達(dá)實(shí)體之間語(yǔ)義關(guān)系的

有向圖，是知識(shí)的一種結(jié)構(gòu)化圖解表示。

＞其中結(jié)點(diǎn)：實(shí)體、事物、概念、屬性、事件，情況等

＞弧線用于表示結(jié)點(diǎn)間的語(yǔ)義關(guān)系

?語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的組成

＞詞法部分：決定表示詞匯表中允許哪些符號(hào)，這涉及各個(gè)

節(jié)點(diǎn)和弧線。

＞結(jié)構(gòu)部分：敘述符號(hào)排列的約束條件，指定各弧線連接的

節(jié)點(diǎn)對(duì)。

＞過(guò)程部分：說(shuō)明訪問(wèn)過(guò)程，這些過(guò)程能用來(lái)建立和修正描

述以及回答相關(guān)問(wèn)題。

＞語(yǔ)義部分：確定與描述相關(guān)的（聯(lián)想）意義的方法即確定

有關(guān)節(jié)點(diǎn)的排列及其占有物和對(duì)應(yīng)弧線

4

251語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念（續(xù)）

例1雪是白的.

主體

—□——.客體

教授小剛

5

251語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念（續(xù)）

例：所有的燕子都是鳥(niǎo)。

小燕是一只燕子。

鳥(niǎo)有翅膀。

6

251語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念（續(xù)）

?語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)與謂詞邏輯有相似的表示能力。

（結(jié)點(diǎn)1,弧，結(jié)點(diǎn)2）

P（個(gè)體1,個(gè)體2）

?一個(gè)語(yǔ)義基元相當(dāng)于一個(gè)二元謂詞。謂詞邏輯中的

個(gè)體也就是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中關(guān)心的實(shí)體。

＞弧及其上的關(guān)系相關(guān)于謂詞P的意義。

例：以上例子的謂詞表示

Color（snow,white）

Age（LiLee,22）

ISKINDOF（燕子，鳥(niǎo)）Bird（燕子）

7

2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念（續(xù)）

?從功能上說(shuō)，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以描述任何事物間的任意

復(fù)雜關(guān)系。從一些基本的語(yǔ)義關(guān)系組合成任意復(fù)雜

的語(yǔ)義關(guān)系是可行的。

?基本的語(yǔ)義關(guān)系

＞類屬關(guān)系

＞包含關(guān)系

＞屬性關(guān)系

＞位置關(guān)系

＞相近關(guān)系

＞推論關(guān)系

8

基本的語(yǔ)義關(guān)系

?類屬關(guān)系

＞指具有共同屬性的不同事物間的分類關(guān)系、成員關(guān)

累或?qū)嵗P(guān)累。

＞它體現(xiàn)的是“具體與抽象”、“個(gè)體與集體”的概

念。類屬關(guān)系的一個(gè)最主要特征是屬性的繼承性，

處在具體層的結(jié)點(diǎn)可以繼承抽象層結(jié)點(diǎn)的所有屬性。

＞A?Kind?of（子集）A-Member-ofls-a

IS-A

哈爾濱城市

9

基本的語(yǔ)義關(guān)系（續(xù)）

?包含關(guān)系（聚類關(guān)系）

A指具有組織中結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之

間的關(guān)系。

>Part-of

Part-of

房子

Part-of

心臟人體

10

基本的語(yǔ)義關(guān)系（續(xù)）

?屬性關(guān)系

>指事物和其屬性之間的關(guān)系，如具有某種屬性,

有某種能力等。

>HaveCan

人--------------------"?，Can思考----------------

----------------Have------------------------

鳥(niǎo)------------翅膀

基本的語(yǔ)義關(guān)系（續(xù)）

?時(shí)間關(guān)系

>指不同事件在其發(fā)生時(shí)間方面的先后次序關(guān)

系。

>BeforeAfter

12

基本的語(yǔ)義關(guān)系（續(xù)）

?位置關(guān)系

A指不同事物在物理位置方面的關(guān)系。

>Located-atLocated-onLocated-under

>Located-insideLocated-outside

I黃山IL產(chǎn)ocat-e-d---a-t--安徽i

Located-on

書(shū)課桌

13

基本的語(yǔ)義關(guān)系（續(xù)）

?相近關(guān)系

A相近關(guān)系是指不同事物在形狀、內(nèi)容等方

相似和接近。

>Similar-toNear-to

-------------Similar-to---------------

貓------------虎

INear-toi

筆記本電腦------------臺(tái)式電腦

基本的語(yǔ)義關(guān)系（續(xù)）

?推論關(guān)系

＞指從一個(gè)概念推出另一個(gè)概念的語(yǔ)義關(guān)系。

?在實(shí)際的應(yīng)用中可選擇以上通用的基本語(yǔ)義

關(guān)系，也可根據(jù)具體實(shí)體關(guān)系來(lái)自己定義新

的關(guān)系。

-----------推出----------

成績(jī)好--------^學(xué)習(xí)努力

推出

X是偶數(shù)X能被2整除

15

252語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示方法

?一元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示

是指用一元謂詞P(X)表示的關(guān)系

A二元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示

是指用二元謂詞P(x,y)表示的關(guān)系

A多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示

是指用多元謂詞P(x1,x2,…)表示的關(guān)系

16

一元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示

?一元關(guān)系：實(shí)體的性質(zhì)、屬性等

STUDENT(LiMing)FLY(Bird)SHINE(sun)

?表示方法：用結(jié)點(diǎn)1表示實(shí)體，用結(jié)點(diǎn)2表示

實(shí)體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，用弧表示結(jié)點(diǎn)1和結(jié)

點(diǎn)2之間的語(yǔ)義關(guān)系。

I-----：---1Is-a-------------

LiMing------?Student

---------Can-------—

Sun---------------->Shine

18

二元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?例：我椅子的顏色是咖啡色的；椅子包套是

皮革；椅子是一種家具；椅子的所有者是；

X是個(gè)人。

19

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示

?多元關(guān)系

A1.常河給了江濤一張磁盤

GIVE（常河,江濤,一張磁盤）

>2.北京大學(xué)和清華大學(xué)兩校籃球隊(duì)在北大進(jìn)

行的一場(chǎng)比賽的比分是85比89。

GAME（北京大學(xué)，清華大學(xué)，北京大學(xué),85:89）

A3■小燕子這只燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢

OCCUPATION（小燕子，春天湫天，巢）

20

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?表示方法：通過(guò)增加關(guān)系結(jié)點(diǎn)、動(dòng)作結(jié)點(diǎn)、事件結(jié)

點(diǎn)或情況結(jié)點(diǎn)等的方法把多元關(guān)系轉(zhuǎn)化為多個(gè)二元

關(guān)系。

例：常河給了江濤一張磁盤

GIVE（常河,江濤,一張磁盤）

＞常河、江濤、一張磁盤之間找不到一個(gè)可以把三者

都聯(lián)系起來(lái)的關(guān)系或?qū)嶓w。

＞考慮增加結(jié)點(diǎn)使得各實(shí)體與此結(jié)點(diǎn)都能建立聯(lián)系，

形成網(wǎng)絡(luò)：動(dòng)作結(jié)點(diǎn)（給）或事件結(jié)點(diǎn)（給予事件）

21

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?帶動(dòng)作結(jié)點(diǎn)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示方法

22

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?帶事件結(jié)點(diǎn)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示方法

I一張磁盤I

4b

客體2

主體----------客體1-----------

常河—給予1件卜二T江濤

動(dòng)作

1f

給

23

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?北京大學(xué)和清華大學(xué)兩?；@球隊(duì)在北大進(jìn)行

的一場(chǎng)比賽的比分是85比89。

添加事件結(jié)點(diǎn)BGTB表示這場(chǎng)特定的比賽,

將有關(guān)比賽的信息聯(lián)系起來(lái)

清華.學(xué)

客隊(duì)

-----------主隊(duì)———結(jié)局-----------

北京大學(xué)卜-----1BGTB|-------d85:89

Is-a

比賽

24

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

*/I、燕子這只燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢

口口

OCCUPATION（小，八、

占有權(quán)情況

25

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?例：海浪把戰(zhàn)艦輕輕的搖。

---------輕輕地?fù)u----------

海浪卜——，戰(zhàn)艦

海浪

4b

主體

---------客體---------方式---------

戰(zhàn)艦--------搖—_>1輕輕地

26

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

主體

27

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?同一命題可以按知識(shí)的詳細(xì)程度及范圍選擇

不同的結(jié)點(diǎn)類型和個(gè)數(shù)，構(gòu)成不同的語(yǔ)義網(wǎng)

絡(luò)結(jié)構(gòu)。

?在選擇結(jié)點(diǎn)時(shí)，要弄清結(jié)點(diǎn)是用于表示基本

的物體或概念的，或是用于其它目的的動(dòng)作、

情況、事件等用于聯(lián)系或擴(kuò)大知識(shí)范圍的結(jié)

點(diǎn)。

?適當(dāng)?shù)倪x用能夠合并多個(gè)子網(wǎng)，擴(kuò)大知識(shí)范

圍的結(jié)點(diǎn)，使問(wèn)題簡(jiǎn)化。

28

多元關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（續(xù)）

?例：

我的汽車是紅色的。

李華的汽車是綠色的。

胡i缶

29

253語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程

?符號(hào)規(guī)定：

值結(jié)點(diǎn)：鏈尾部的節(jié)點(diǎn)稱為值結(jié)點(diǎn)。

槽：將結(jié)點(diǎn)的鏈稱為槽.

?語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程是通過(guò)繼承和匹配實(shí)現(xiàn)的，問(wèn)

題求解時(shí)，先構(gòu)造由語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)組成的知識(shí)庫(kù)和語(yǔ)義

網(wǎng)絡(luò)推理機(jī)，再根據(jù)待求問(wèn)題的要求構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)

片斷，然后依此網(wǎng)絡(luò)片晚到知識(shí)庫(kù)找可匹配的網(wǎng)絡(luò),

如果匹配，所匹配的事唆就是問(wèn)題的解。

＞繼承：是指把對(duì)事物的描述從概念結(jié)點(diǎn)或類結(jié)點(diǎn)傳

遞到實(shí)衍］結(jié)點(diǎn)。

＞匹配：就是喜知識(shí)席的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求解問(wèn)

題相符的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)稹式。

30

繼承

?例：已知事實(shí)：李華的汽車是紅色的。

通過(guò)結(jié)點(diǎn)關(guān)系可知，李華的汽車?yán)^承了所有

汽車具有的屬性。

31

繼承(續(xù))

?三種繼承過(guò)程：

>⑴值繼承：ISA鏈,A?Kind?Of鏈

A(2)“如果需要”繼承：在不知道槽值時(shí)，可

以利用已知信息計(jì)算

例：根據(jù)體積和物質(zhì)的密度計(jì)算積木的重量。

A(3)“缺省”繼承：當(dāng)對(duì)事物所作的假設(shè)不是

十分有把握時(shí),最好對(duì)所作的假設(shè)加上“可

能”這樣的字眼。寶石可能是很昂貴的，但

不一定是。把這種具有相當(dāng)程度的真實(shí)性，

但又不能十分肯定的值稱為“缺省”值。

32

匹配

?對(duì)于針對(duì)語(yǔ)義網(wǎng)中的某個(gè)或某些概念提出的問(wèn)題，

通過(guò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的匹配來(lái)回答。

?何時(shí)，何地，做什么，誰(shuí)做，X是什么，什么是X,

X的原因，X的目的，求證等。

?匹配主要過(guò)程為：

A根據(jù)問(wèn)題的要求構(gòu)造網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片斷中有些

結(jié)點(diǎn)或弧為空，標(biāo)記待求解的問(wèn)題；

＞根據(jù)該語(yǔ)義片斷在知識(shí)庫(kù)中尋找相應(yīng)的信息；

＞當(dāng)待求解的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷和知識(shí)庫(kù)中的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片

斷相匹配時(shí)，則與詢問(wèn)處（也就是待求解的地方）

相匹配的事實(shí)就是問(wèn)題的解。

33

匹配（續(xù)）

?例：海浪把戰(zhàn)艦輕輕地?fù)u

海浪在輕輕搖什么？

怎么搖動(dòng)？

搖動(dòng)是什么意思？

礪一;子集

A-kind-子集

HMi

4

Is-a

某港海浪驚港麗I

主體

34

匹配（續(xù)）

例：海浪在輕輕搖什么?

問(wèn)題語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示:

35

36

254語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)

>(1)能把實(shí)體的結(jié)構(gòu)、屬性與實(shí)體間的因果關(guān)系顯式地和簡(jiǎn)

明地表達(dá)出來(lái)，與實(shí)體相關(guān)的事實(shí)、特征和關(guān)系可以通過(guò)

相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)弧線推導(dǎo)出來(lái)。這樣便以聯(lián)想方式實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)

的解釋。

>(2)由于與概念相關(guān)的屬性和聯(lián)系被組織在一個(gè)相應(yīng)的節(jié)點(diǎn)

中，因而使概念易于受訪和學(xué)習(xí)。

>(3)表現(xiàn)問(wèn)題更加直觀，更易于理解，適于知識(shí)工程師與領(lǐng)

線專家溝通。

>(4)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的語(yǔ)義解釋依賴于該結(jié)構(gòu)的推理過(guò)程而沒(méi)

有結(jié)構(gòu)的約定，因而得到的推理不能保證像謂詞邏輯法那

樣看效。

>(5)節(jié)點(diǎn)間的聯(lián)系可能是線狀、樹(shù)狀或網(wǎng)狀的，甚至是遞歸

央的結(jié)構(gòu)，使相應(yīng)的知識(shí)存儲(chǔ)和檢索可能需要比較復(fù)雜的

過(guò)程。

37

2.6框架表不法

?2.6.1框架理論

?2.6.2框架和實(shí)例框架

?2.6.3框架系統(tǒng)

?2.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

38

261框架理論

?1975年，Minsky根據(jù)人們?cè)诶斫馇榫?、故事時(shí)提出的心理

學(xué)模型，在論文"AFrameworkforrepresenting

knowledge”中提出了框架理論，盡管只是思想方法而非具

體實(shí)現(xiàn)，但還是引起了學(xué)術(shù)界的重視。

?框架理論：

＞人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界各種事物的認(rèn)識(shí)都是以一種類似于框架的

結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在記憶中的。

＞當(dāng)遇到新事物時(shí)，就從記憶中找出一個(gè)合適的框架，并根

據(jù)新的情況對(duì)其加以修改、補(bǔ)充，從而形成對(duì)這個(gè)新事物

的認(rèn)識(shí)，稱為實(shí)例框架

＞框架是知識(shí)的基本單位，一組相關(guān)框架連接起來(lái)便可形成

一個(gè)框架系統(tǒng)。

39

262框架和實(shí)例框架

框架是由若干結(jié)點(diǎn)和關(guān)系（統(tǒng)稱為槽）構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)一般

化的形式，與后者沒(méi)有本質(zhì)的差別。它是表示某一類情景的結(jié)構(gòu)化的

一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，框架的最頂層是固定的一類事物，基于概念的抽象程

度表現(xiàn)出自上而下的分層結(jié)構(gòu)?？蚣苡煽蚣苊鸵恍┎劢M成，每個(gè)槽

可以擁有若干個(gè)側(cè)面，而每個(gè)側(cè)面又可以擁有若干個(gè)值。

?框架的基本結(jié)構(gòu)

〈框架名,

〈槽1>〈側(cè)面v值1”…

v側(cè)面名12>〈殖…

〈槽2>〈側(cè)面2戶V值

■■■

v槽n><側(cè)面小>v值n11>…

〈側(cè)面nm>

約束：約束條件1

約束條件2

■■■

約束條件n

40

262框架和實(shí)例框架（續(xù)）

?框架名：〈碩士學(xué)籍〉

公修課：〈碩公修課（C1）＞

專業(yè)課：〈碩專業(yè)課（C2）＞

學(xué)術(shù)活動(dòng)：時(shí)間安排：?jiǎn)挝唬▽W(xué)期號(hào)）

活動(dòng)形式：范圍（參加會(huì)議，學(xué)術(shù)考察）

默認(rèn)：參加會(huì)議

獲學(xué)分C3：?jiǎn)挝唬ㄕ蛿?shù)）

默認(rèn)：C3=0

教學(xué)實(shí)踐：時(shí)間安排：?jiǎn)挝唬▽W(xué)期號(hào)）

實(shí)踐形式：范圍（講課，輔導(dǎo)）

默認(rèn)：輔導(dǎo)

條件：C=C1+C2+C3+...＜=35

41

262框架和實(shí)例框架(續(xù))

?實(shí)例框架：把具體信息填入其槽或側(cè)面。

框架名：〈碩士學(xué)籍

公修課：〈碩公修課(C1)>

專業(yè)課：〈碩專業(yè)課(C2)>

學(xué)術(shù)活動(dòng)：時(shí)間安排：7

活動(dòng)形式：參加會(huì)議

獲學(xué)分C3：2

教學(xué)實(shí)踐：時(shí)間安排：8■

實(shí)踐形式：輔導(dǎo)

42

263框架系統(tǒng)

?框架系統(tǒng)：多個(gè)相互聯(lián)系的框架組織起來(lái)就

形成了框架系統(tǒng)。

?基本結(jié)構(gòu)：橫向或縱向聯(lián)系

A橫向聯(lián)系：一個(gè)框架的槽值或側(cè)面值是另外

一個(gè)框架的名字，即對(duì)另一個(gè)框架的調(diào)用。

A縱向聯(lián)系：具有繼承關(guān)系的框架之間構(gòu)成縱

向聯(lián)系。

43

263框架系統(tǒng)（續(xù)）

框架名：V學(xué)生〉

姓名：?jiǎn)挝唬ㄐ?，名?/p>

性別：范圍（男，女）

默認(rèn)：男

年齡：?jiǎn)挝唬q）

住址：?jiǎn)挝唬翘?hào)，房間號(hào)）

1電話：?jiǎn)挝唬ǎ▍^(qū)號(hào)），話機(jī)號(hào)）

入學(xué)時(shí)間：?jiǎn)挝唬?，月?/p>

學(xué)制：?jiǎn)挝唬辏?/p>

44

263框架系統(tǒng)（續(xù)）

框架名：〈碩士生〉

繼承：V學(xué)生〉

學(xué)籍：〈碩學(xué)籍〉

研究方向：?jiǎn)挝唬ǚ较蛎?/p>

導(dǎo)師姓名：?jiǎn)挝唬ㄐ?，名?/p>

參加課題：范圍（國(guó)家級(jí)，省部級(jí),其它）

默認(rèn)：國(guó)家級(jí)

學(xué)位論文：?jiǎn)挝唬ㄕ撐念}目）

默認(rèn)：題目未定

45

264框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

?繼承

通過(guò)繼承關(guān)系求得新事物的其它屬性。

?匹配

A將待求解問(wèn)題表示成框架，待求解答案的槽

值或側(cè)面值為空。

＞在框架系統(tǒng)中尋找與求解問(wèn)題框架匹配的框

架。

＞通過(guò)匹配框架的槽值或側(cè)面值推出問(wèn)題答案。

46

264框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程（續(xù)）

例：從學(xué)生的框架系統(tǒng)中找出一個(gè)滿足條件的碩士生

條件：女性，年齡25歲以下，專業(yè)為計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù),

研究方向?yàn)槿斯ぶ悄堋?/p>

框架名：〈計(jì)算機(jī)系碩士生

姓名：

年齡：＜25

性別：女

專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)

研究方向：人工智能

47

264框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程（續(xù)）

框架系統(tǒng)中的框架：?jiǎn)栴}框架：

框架名：〈計(jì)算機(jī)系碩士生框架名：〈計(jì)算機(jī)系碩士生?x>

繼承：〈碩士生〉姓名：

年齡：<25

姓名：柳青

性別：女

性別：女專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)

年齡：23研究方向：人工智能

研究方向：人工智能

48

計(jì)算機(jī)系碩士生T計(jì)算機(jī)系碩士生?n

49

264框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程（續(xù)）

框架名：〈計(jì)算機(jī)系碩士生〉

繼承：v碩士生〉

專業(yè)：范圍（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)，

計(jì)算機(jī)軟件及理論）

默認(rèn)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)

使用計(jì)算機(jī)：?jiǎn)挝唬ㄓ?jì)算機(jī)型號(hào)）

50

264框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程（續(xù)）

繼承性是框架最重要的特性。為了很好的表

達(dá)這個(gè)特性，一個(gè)框架系統(tǒng)常常被表達(dá)為樹(shù)

形結(jié)構(gòu)。樹(shù)的每個(gè)結(jié)點(diǎn)也是一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，

子結(jié)點(diǎn)和父結(jié)點(diǎn)之間通過(guò)Is—a關(guān)系或A—

Kind—Of關(guān)系連接。當(dāng)子結(jié)點(diǎn)的某些槽值或

側(cè)面沒(méi)有被直接記錄時(shí)，可以從父結(jié)點(diǎn)繼承

這些值。這樣表達(dá)的另一個(gè)好處就是，相同

的信息不必重復(fù)存儲(chǔ)，節(jié)省了空間。

51

2.7劇本表示法

?2.7.1劇本基本概念

?2.7.2劇本的結(jié)構(gòu)

?2.7.3劇本的推理

?2.7.4劇本表示法的特點(diǎn)

52

271劇本的概念

?劇本表示法是Schank基于概念依賴?yán)碚撛?/p>

1975年提出來(lái)的，是框架的一種特殊形式，

它由一組槽組成，用來(lái)描述特定范圍內(nèi)的一

些事件的發(fā)生序列，就像劇本中的事件序列

一樣，故成為“劇本”或“腳本”。

53

272劇本的結(jié)構(gòu)

?進(jìn)入條件：給出在劇本中所描述事件的前提

條件；

?角色：是一些用來(lái)表示在劇本所描述事件中

可能出現(xiàn)的有關(guān)人物的槽；

?道具：是一些用來(lái)表示在劇本所描述事件中

可能出現(xiàn)的有關(guān)物體的槽；

?場(chǎng)景：用來(lái)描述事件發(fā)生的真實(shí)順序；

?結(jié)果：給出在劇本所描述事件發(fā)生以后所產(chǎn)

生的結(jié)果。

54

2.7.2劇本的結(jié)構(gòu)(續(xù))

例1:餐廳劇本：(4)場(chǎng)景

(1)進(jìn)入條件場(chǎng)景1：進(jìn)入

①顧客進(jìn)入餐廳；

①顧客餓了，需要進(jìn)餐

②尋找桌子；

②顧客有足夠的錢③在桌子旁坐下。

(2)角色場(chǎng)景2：點(diǎn)菜

顧客，服務(wù)員，廚師，老板。①服務(wù)員給顧客菜單；

②顧客占菜.

(3)道具③粵客病菜羊還給服務(wù)

食品，桌子，菜單，錢。員

④顧客等待服務(wù)員送菜

55

2.7.2劇本的結(jié)構(gòu)(續(xù))

場(chǎng)景3：等待場(chǎng)景5：離開(kāi)

＞服務(wù)員告訴廚師顧客所點(diǎn)①服務(wù)員拿來(lái)賬單；

的菜；②顧客付錢給服務(wù)員；

＞廚師做菜，顧客等待。③顧客離開(kāi)餐廳。

場(chǎng)景4：吃(5)結(jié)果

＞廚師把做好的菜給服務(wù)員①顧客吃了飯，不餓了;

＞服務(wù)員把菜送給顧客；②顧客花了錢；

＞顧客吃菜。③老板賺了錢；

④餐廳食品少了。

56

273劇本的推理

預(yù)測(cè)推理：建立劇本后，對(duì)于給定的事件，通

過(guò)劇本可以對(duì)事件沒(méi)有明顯給出的信息進(jìn)行

預(yù)測(cè)，對(duì)于在事件中提到的各個(gè)子事件，通

過(guò)劇本可以給出它們之間的聯(lián)系。

例2：有情節(jié)：“昨晚，何雨到了餐廳，他訂

了魚(yú)香肉絲、大米。當(dāng)他要付款時(shí)發(fā)現(xiàn)沒(méi)錢

了。因?yàn)殚_(kāi)始下雨了，所以他趕快回家了?！?/p>

問(wèn)：“昨晚，何雨吃飯了嗎？”

57

273劇本的推理（續(xù)）

推理的依據(jù)：劇本所描述的事件是一個(gè)因果鏈。

當(dāng)初始條件滿足時(shí)，劇本中的事件才能開(kāi)始,

劇本中的事件序列是依次發(fā)生的，因而，如

果可以通過(guò)不相鄰的兩個(gè)事件的發(fā)生預(yù)測(cè)它

們之間可能發(fā)生的事件。

例3：

進(jìn)了餐廳

訂了魚(yú)香肉絲、大米

付款

58

273劇本的推理（續(xù)）

一旦一個(gè)典型的事件被中斷，也就是給定情節(jié)中的

某個(gè)事件與劇本中的事件不能對(duì)應(yīng)時(shí)，則劇本便不

能預(yù)測(cè)被中斷以后的事件了。

例4：“何雨進(jìn)了餐廳，他被帶到餐桌旁，訂了一

大盤魚(yú)香肉絲和大米之后，他坐在那里等了許久。

于是生氣地走了?！?/p>

問(wèn)：“何雨吃沒(méi)吃飯？”

問(wèn)：“何雨看了菜單沒(méi)？”

進(jìn)了餐廳

訂了魚(yú)香肉絲、大米

59

2.7.4居怵表示法的特點(diǎn)

?呆板，不利于表達(dá)多樣性知識(shí)

＞知識(shí)表示的范圍比較窄

＞利于表達(dá)預(yù)先構(gòu)思好的特定知識(shí)

＞主要應(yīng)用在自然語(yǔ)言理解方面

60

2.8過(guò)程表示法

?2.8.1表示知識(shí)的方法

?2.8.2過(guò)程表示的問(wèn)題求解過(guò)程

?2.8.3過(guò)程表示的特性

61

2.8.1表示知識(shí)的方法

?陳述性知識(shí)表示：

＞謂詞邏輯、產(chǎn)生式、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架、劇本

＞知識(shí)是靜態(tài)的，顯式描述

＞知識(shí)和知識(shí)的運(yùn)用是分離的

＞知識(shí)庫(kù)和控制策略及推理機(jī)制

?過(guò)程性知識(shí)表示：

＞知識(shí)和使用知識(shí)的方法均隱含在問(wèn)題的求解過(guò)程中。

＞腎靜f需毒孌知調(diào)把知識(shí)寓于程序之中；知識(shí)庫(kù)即是一

＞表現(xiàn)為問(wèn)題除的具體過(guò)程。

＞知識(shí)表示和知識(shí)的運(yùn)用結(jié)合起來(lái)。

＞知識(shí)的描述形式取決于具體問(wèn)題，沒(méi)有固定的形式。

62

2.8.2過(guò)程表示的問(wèn)題求解過(guò)程

?例：八數(shù)碼問(wèn)題，給出一種求解該問(wèn)題的

過(guò)程式描述。

用一個(gè)3義3的方格陣來(lái)表示該問(wèn)題的一個(gè)

狀態(tài)，為敘述上的方便，用a?i來(lái)標(biāo)記這9

63

2.8.2過(guò)程表示的問(wèn)題求解過(guò)程(續(xù))

當(dāng)任意給定一初始狀態(tài)后，

求解該問(wèn)題的過(guò)程如下:

(1)首先移動(dòng)棋牌，使得棋

子1和空格均不在位置C

(a)(b)

(2)依次移動(dòng)棋牌，使得空

格位置沿圖(a)所示的箭

頭方向移動(dòng)，直到棋子1卜Gkl13|7|&|

僉手a為止。

(3)依次移動(dòng)將牌，使得空(0)(1)

格位置沿圖(b)所示的箭65[7

頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼2至7

位于b為止。若這時(shí)剛好2375

數(shù)碼3在位置c,則轉(zhuǎn)(6)。(2)(3)

282過(guò)程表示的問(wèn)題求解過(guò)程(續(xù))

(4)依次移動(dòng)將牌，使得空格位

置沿圖右)所示的箭頭方向

移動(dòng)，疊負(fù)數(shù)碼3位于e為

止。這時(shí)空格剛好在位置

do經(jīng)過(guò)以上4步，一得到的

狀態(tài)如左圖(aj所示。其中

“X”表示除空格以外的任

何將牌。

(5)依次移動(dòng)將牌，使得空格位

置沿圖(d)所示的箭頭方向

移動(dòng)動(dòng),，意到空格又回到了

d為止。此時(shí)狀W左圖(b)

所示。

(6)依次移動(dòng)將牌，使得空格位

置沿圖(e)所示的箭頭方向

移動(dòng),U數(shù)碼4在位置f

為止。若這時(shí)剛好數(shù)碼5在

位置i則轉(zhuǎn)(9)。

282過(guò)程表示的問(wèn)題求解過(guò)程(續(xù))

(7)依次移動(dòng)將牌，使得空格

位置沿圖所示的箭頭方

向移動(dòng)，疊到數(shù)碼5位于e

為止。這時(shí)空格剛好在位

o

(8)依次移動(dòng)將牌，使得空格

位置沿圖(g)所示的箭頭

方向移動(dòng)，直到空格又回

到位置d為止。

(9)依次移動(dòng)將牌，使得空格

位置沿圖(h)所示的箭頭方

向移動(dòng)，直到數(shù)碼6在位

置h為止，若這時(shí)數(shù)碼7、

8分別在位置g和d,則問(wèn)

題得解，否血，說(shuō)明由所

給初始狀態(tài)達(dá)不到所要求

的目標(biāo)狀態(tài)。

八數(shù)碼問(wèn)題實(shí)例

?可以看出，這樣得到的解路顯然不是最佳

的，但是按這樣的一種過(guò)程編寫的計(jì)算機(jī)

程序具有非常高的求解效率。

?知識(shí)的修改就是對(duì)程序的修改，也是對(duì)求

解過(guò)程的修改。如變?yōu)樗碾A的問(wèn)題。

?缺點(diǎn)是不易添加新知識(shí)，對(duì)一個(gè)過(guò)程的修

改可能會(huì)波及另一個(gè)過(guò)程，給系統(tǒng)的維護(hù)

帶來(lái)不便。

67

2.8.3過(guò)程表示的特性

優(yōu)點(diǎn)：

表示效率高：利于問(wèn)題解決

控制系統(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)

缺點(diǎn)：

缺點(diǎn)是不易添加新知識(shí)，對(duì)一個(gè)過(guò)程的修

改可能會(huì)波及另一個(gè)過(guò)程，給系統(tǒng)的維護(hù)

帶來(lái)不便。

68

2.9面向?qū)ο蟊硎痉?/p>

?Prolog(PROgramminginLOGic)采用的是用

邏輯方法作程序設(shè)計(jì)的思想，它把一階謂詞演算中

的說(shuō)明性命題賦予過(guò)程性的解釋，從而使說(shuō)明性的

命題變成可執(zhí)行的過(guò)程。

?SMALLTALK是面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言中的主要

代袤。它由AlanKay設(shè)并由集。整個(gè)縈統(tǒng)包含四

個(gè)組成部分：語(yǔ)言核心，編程風(fēng)范，編程系統(tǒng)和界

面模型。SmallTalk程序以面向?qū)ο鬄榛A(chǔ)，對(duì)象

組織成類，凡是能被計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)都可以定義

為對(duì)象。類構(gòu)成繼承的層次體系，每個(gè)類可以包含

一些方法，這些方法可以被子類繼承也可以不被繼

承，類之間的操作通過(guò)傳遞消息實(shí)現(xiàn)。

69

2.9面向?qū)ο蟊硎痉ǎɡm(xù)）

?面向?qū)ο蠓椒◤?qiáng)調(diào)客觀世界中事物與事

物之間的關(guān)系，因此采用面向?qū)ο蟮闹?/p>

識(shí)表示方法比較接近人類的思維方式。

?基本原則：

>一切事物都是對(duì)象；

A任何系統(tǒng)都是由對(duì)象構(gòu)成的，系統(tǒng)本身也是對(duì)象；

>系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)化過(guò)程都是由系統(tǒng)的內(nèi)部對(duì)象和外

部對(duì)象之間（也包括內(nèi)部對(duì)象與內(nèi)部對(duì)象之間）的

相互作用完成的。

70

2.9面向?qū)ο蟊硎痉ǎɡm(xù)）

?對(duì)象是由一組數(shù)據(jù)和與該組數(shù)據(jù)相關(guān)的操作構(gòu)成的

實(shí)體。

?在面向?qū)ο蟊硎局蓄惡皖惱^承是一組重要概念。

A類由一組變量和一組操作組成，它描述了一組具有

相同屬性和操作的對(duì)象。每一個(gè)對(duì)象都屬于某一類,

每個(gè)對(duì)象都可由相關(guān)的類生成，換言之，對(duì)象是類

的實(shí)例。一個(gè)類可以通過(guò)繼承擁有另一類的全部變

量和操作，繼承是面向?qū)ο蟊硎痉ǖ闹饕评硇问健?/p>

＞由于一個(gè)事物的描述都集中在一個(gè)類中，又體現(xiàn)了

類的封裝性。繼承和封裝是面向?qū)ο蟮膬纱筇攸c(diǎn)。