第二章知識(shí)表示方法.ppt

1、第二章 知識(shí)表示方法,2.1 狀態(tài)空間法 2.2 問題歸約法 2.3 謂詞邏輯法 2.4 語義網(wǎng)絡(luò)法 2.5 其他方法 2.6 小結(jié),2,知識(shí)表示的基本概念,什么是知識(shí)？（專家看法） Feigenbaum認(rèn)為知識(shí)是經(jīng)過削減、塑造、解釋和轉(zhuǎn)換的信息。簡單地說，知識(shí)是經(jīng)過加工的信息。 Bernstein說知識(shí)是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程組成的。 Hayes-Roth認(rèn)為知識(shí)是事實(shí)、信念和啟發(fā)式規(guī)則。 從知識(shí)庫觀點(diǎn)看，知識(shí)是某論域中所涉及的各有關(guān)方面、狀態(tài)的一種符號(hào)表示。,3,知識(shí) 知識(shí)是人們把實(shí)踐中獲得的信息關(guān)聯(lián)在一起所形成的信息結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成智能的基礎(chǔ)。 知識(shí)信息數(shù)據(jù)符號(hào) 知識(shí)的特性 相對正確性

2、：在一定前提條件下正確。 不確定性：知識(shí)存在“真假”程度之分。 可表示性：知識(shí)可數(shù)據(jù)化形式表示。 可利用性：知識(shí)就是力量。,4,知識(shí)的分類 知識(shí)可以從不同角度劃分，得到不同的分類方法。 按照知識(shí)的作用范圍來劃分，知識(shí)可以分為常識(shí)性知識(shí)、領(lǐng)域性知識(shí)。 按照知識(shí)的作用及表示來劃分，知識(shí)可以分為事實(shí)性知識(shí)、規(guī)則性知識(shí)、控制性知識(shí)和元知識(shí)。 按照知識(shí)的確定性劃分，知識(shí)可以分為確定性知識(shí)和不確定性知識(shí)。 按照人類的思維及認(rèn)識(shí)來劃分，可分為邏輯性知識(shí)和形象性知識(shí)。,5,知識(shí)的表示就是對人類知識(shí)的一種描述，把知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 知識(shí)表示是研究用機(jī)器表示知識(shí)的可行性、有效性的一般方法，是一種

3、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一體，既考慮知識(shí)的存儲(chǔ)又考慮知識(shí)的使用。 對知識(shí)進(jìn)行表示的過程就是把知識(shí)編碼成某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程。 知識(shí)表示研究用機(jī)器表示知識(shí)的可行性、有效性的一般方法，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一體，既考慮知識(shí)的存儲(chǔ)，又考慮知識(shí)的使用。,6,知識(shí)表示方法可以分為陳述性知識(shí)表示和過程性知識(shí)表示兩大類。 陳述性知識(shí)表示主要是用來描述事實(shí)性知識(shí)。這類表示法就是將對象的有關(guān)事實(shí)陳述出來，并以數(shù)據(jù)的形式表示。強(qiáng)調(diào)事物所涉及的對象是什么，是對事物有關(guān)知識(shí)的靜態(tài)描述，是知識(shí)的一種顯式表達(dá)形式。而對于如何使用這些知識(shí)，則通過控制策略來決定。 過程性知識(shí)表示主要用來描述規(guī)則性知識(shí)和控制結(jié)構(gòu)知識(shí)。將有關(guān)

4、某一問題領(lǐng)域的知識(shí)，連同如何使用這些知識(shí)的方法，均隱式地表達(dá)為一個(gè)求解問題的過程（如程序）,7,2.1狀態(tài)空間法（State Space Representation）,狀態(tài)空間表示法就是以“狀態(tài)空間的形式來表示問題及其搜索過程的一種方法。 狀態(tài)空間表示法是人工智能中最基本的形式化方法，是討論問題求解技術(shù)的基礎(chǔ)。,8,2.1.1 問題狀態(tài)描述,1 定義 狀態(tài)： 描述某類不同事物間的差別而引入的一組最少變量q0，q1，qn的有序集合。 是描述問題求解過程中不同時(shí)刻狀況的數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)。 一般用一組變量的有序集合表示： Q=(q0，q1，.，qn) 其中每個(gè)元素qi(i=0，l，2，n) 為狀態(tài)變量。

5、 當(dāng)給每一個(gè)變量以確定的值時(shí)，就得到了一個(gè)具體的狀態(tài)。 算符：使問題從一種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)的手段稱為操作符或算符。 算符可分為走步、過程、規(guī)則、數(shù)學(xué)算子、運(yùn)算符號(hào)、邏輯符號(hào)等。,2.1 狀態(tài)空間法,9,狀態(tài)空間：是一個(gè)表示該問題全部可能狀態(tài)及其關(guān)系的圖. 由三部分構(gòu)成：問題的所有可能初始狀態(tài)構(gòu)成的集合S；算符集合F；目標(biāo)狀態(tài)集合G。 問題的解 狀態(tài)空間的問題求解就是從問題的初始狀態(tài)集S出發(fā)，經(jīng)過一系列的算符運(yùn)算，到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)。 由初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)所用算符的序列就構(gòu)成了問題的一個(gè)解。,10,2. 狀態(tài)空間表示概念詳釋,例如下棋、迷宮及各種游戲。,Middle State,Goal Stat

6、e,2.1 狀態(tài)空間法,11,例:三數(shù)碼難題（3 puzzle problem）,初始棋局,目標(biāo)棋局,2.1 狀態(tài)空間法,12,有向圖 后繼節(jié)點(diǎn)（后裔） 父輩節(jié)點(diǎn)（祖先） 代價(jià)（cost） c(ni，nj) 圖的顯示說明（已知） 圖的隱示說明（起始點(diǎn)，推論已知，后繼無限）,2.1.2 狀態(tài)圖示法 圖論術(shù)語,A,B,2.1 狀態(tài)空間法,13,2.1.3 狀態(tài)空間表示舉例,產(chǎn)生式系統(tǒng)（production system） 一個(gè)總數(shù)據(jù)庫：它含有與具體任務(wù)有關(guān)的信息隨著應(yīng)用情況的不同，這些數(shù)據(jù)庫可能簡單，或許復(fù)雜。 一套規(guī)則：它對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作運(yùn)算。每條規(guī)則由左部鑒別規(guī)則的適用性或先決條件以及右部描述

7、規(guī)則應(yīng)用時(shí)所完成的動(dòng)作。 一個(gè)控制策略：它確定應(yīng)該采用哪一條適用規(guī)則，而且當(dāng)數(shù)據(jù)庫的終止條件滿足時(shí)，就停止計(jì)算。,2.1 狀態(tài)空間法,14,狀態(tài)空間表示舉例,例：推銷員旅行問題（運(yùn)籌學(xué)圖論最短路徑） 例：猴子和香蕉問題,2.1 狀態(tài)空間法,在一個(gè)房間內(nèi)有一只猴子(可把這只猴子看做一個(gè)機(jī)器人)、一個(gè)箱子和一束香蕉。香蕉掛在天花板下方，但猴子的高度不足以碰到它。那么這只猴子怎樣才能摘到香蕉呢?上圖表示出猴子、香蕉和箱子在房間內(nèi)的相對位置。,15,解題過程,用一個(gè)四元表列（W，x，Y，z）來表示這個(gè)問題狀態(tài). W猴子的水平位置x當(dāng)猴子在箱子頂上時(shí)取x=1；否則取x=0Y箱子的水平位置z當(dāng)猴子摘到香蕉

8、時(shí)取z=1；否則取z=0,這個(gè)問題的操作（算符）如下： 2 goto（U）表示猴子走到水平位置U 或者用產(chǎn)生式規(guī)則表示為 （W，0，Y，z） goto（U） （U，0，Y，z）,2.1 狀態(tài)空間法,16,pushbox（V）猴子把箱子推到水平位置V，即有 （W，0，W，z） pushbox（V） （V，0，V，z）,climbbox猴子爬上箱頂，即有 （W，0，W，z） climbbox （W，1，W，z）,2.1 狀態(tài)空間法,17,grasp猴子摘到香蕉，即有 （c，1，c，0） grasp （c，1，c，1）,該初始狀態(tài)變換為目標(biāo)狀態(tài)的操作序列為 goto(b),pushbox(c),cl

9、imbbox,grasp,2.1 狀態(tài)空間法,18,2.1 狀態(tài)空間法,19,猴子和香蕉問題自動(dòng)演示：,2.1 狀態(tài)空間法,20,二階Hanoi塔問題,已知3個(gè)柱子l、2、3和兩個(gè)盤子A、B(A比B小)。 初始狀態(tài)下，A、B依次放在1柱上；目標(biāo)狀態(tài)是A、B依次放在柱子3上。 條件是每次可移動(dòng)一個(gè)盤子，盤子上方是空頂方可移動(dòng)，而且任何時(shí)候都不允許大盤在小盤之上。,21,第一步：用狀態(tài)空間表示問題 定義問題狀態(tài)的描述形式 設(shè)用Sk=(SkA，SkB)表示問題的狀態(tài)，SkA表示盤子A所在的柱號(hào)，SkB表示盤子B所在的柱號(hào)。 用狀態(tài)描述形式把問題的所有可能的狀態(tài)都表示出來。本問題共有九種可能狀態(tài): S

10、0=(1，1)， S1=(1，2)， S2=(1，3) S3=(2，1)， S4=(2，2)， S5=(2，3) S6=(3，1)， S7=(3，2)， S8=(3，3) 問題的初始狀態(tài)集合為S=S0，目標(biāo)狀態(tài)集合為G=S8。,22,23,定義一組算符F,算符A(i，j)表示把盤子A從第i號(hào)柱子移到第j號(hào)柱子上的操作；,算符B(i，j)表示把盤子B從第i號(hào)柱子移到第j號(hào)柱子上的操作。,算符組F中共有12個(gè)算符: A(1，2)，A(1，3)，A(2，1)，A(2，3)，A(3，1)，A(3，2) B(1，2)，B(1，3)，B(2，1)，B(2，3)，B(3，1)，B(3，2),問題的狀態(tài)空間(

11、S，F(xiàn)，G)構(gòu)造完成。,24,第二步：問題求解 根據(jù)狀態(tài)空間的9種可能狀態(tài)和12種算符，構(gòu)造它的狀態(tài)空間圖：,在狀態(tài)空間圖中，從初始節(jié)點(diǎn)(1，1)(狀態(tài)S0)到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)(3，3)(狀態(tài)S8)的任何一條通路都是問題的一個(gè)解。最短的路徑長度是3，它由3個(gè)算符組成：A(1，2)、B(1，3)、A(2，3)。,25,2.2 問題歸約法（Problem Reduction Representation）,26,問題歸約表示的組成部分： 一個(gè)初始問題描述； 一套把問題變換為子問題的操作符； 一套本原問題描述。,問題歸約的實(shí)質(zhì)： 從目標(biāo)(要解決的問題)出發(fā)逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直至最后把初

12、始問題歸約為一個(gè)平凡的本原問題集合。,2.2 問題規(guī)約法,27,2.2.1 問題歸約描述 （Problem Reduction Description）,梵塔難題,2.2 問題規(guī)約法,28,解題過程（3個(gè)圓盤問題）,2.2 問題規(guī)約法,29,本原問題：是指那種不能或不需要再進(jìn)行分解或變換，且可以直接解答的問題。 歸約：把一個(gè)復(fù)雜問題分解或變換為一組本原問題的過程。 問題的分解：是指把一個(gè)復(fù)雜問題分解為若干個(gè)子問題的過程。問題的解是所有子問題解的“與”，即只有當(dāng)所有子問題都有解時(shí)，原問題才有解。,30,問題規(guī)約的實(shí)質(zhì) 目標(biāo)(要解決的問題)出發(fā)逆向推理,建立子問題以及子問題的子問題,直至最后把初始

13、問題規(guī)約為一個(gè)平凡的本原問題集合. 問題規(guī)約法應(yīng)用算符把問題描述變換為子問題描述 比狀態(tài)空間法更通用的問題求解方法,31,2.2.2與或圖表示,用一個(gè)類似圖的結(jié)構(gòu)來表示把問題歸約為后繼問題的替換集合，這種結(jié)構(gòu)圖叫做問題歸約圖，或叫與或圖。 1.與圖、或圖、與或圖,2.2 問題規(guī)約法,32,2.2 問題規(guī)約法,33,2.一些關(guān)于與或圖的術(shù)語,2.2 問題規(guī)約法,34,3.定義,2.2 問題規(guī)約法,35,不可解節(jié)點(diǎn)的一般定義 沒有后裔的非終葉節(jié)點(diǎn)為不可解節(jié)點(diǎn)。 全部后裔為不可解的非終葉節(jié)點(diǎn)且含有或后繼節(jié)點(diǎn)，此非終葉節(jié)點(diǎn)才是不可解的。 后裔至少有一個(gè)為不可解的非終葉節(jié)點(diǎn)且含有與后繼節(jié)點(diǎn)，此非終葉節(jié)點(diǎn)

14、才是不可解的。 與或圖構(gòu)成規(guī)則,2.2 問題規(guī)約法,36,梵塔問題歸約圖,2.2 問題規(guī)約法,37,2.3 謂詞邏輯法,謂詞邏輯表示法以數(shù)理邏輯為基礎(chǔ)，是目前為止能夠表達(dá)人類思維活動(dòng)規(guī)律的一種最精確的形式語言，最早應(yīng)用于AI。 1.知識(shí)的謂詞邏輯表示 謂詞公式 = 謂詞 + 連接符 對于事實(shí)性知識(shí)，謂詞邏輯的表示法通常是由以合取、析取符號(hào)（、） 連接形成的謂詞公式來表示。 例如：對于事實(shí)性知識(shí)“張三是學(xué)生，李四也是學(xué)生”可以表示為： Is_student(張三) Is_student(李四) 對于規(guī)則性知識(shí)，謂詞邏輯表示法通常是由以蘊(yùn)涵符號(hào)()連接形成的謂詞公式來表示。 例如：對于規(guī)則： “如

15、果x,則y” 可以表示為： xy,38,2.3.1 謂詞演算 1. 語法和語義 基本符號(hào)：謂詞符號(hào)、變量符號(hào)、函數(shù)符號(hào)、 常量符號(hào)、括號(hào)和逗號(hào) 原子公式 連詞和量詞(Connective &Quantifiers) （1）連詞 與、合取：用連詞把幾個(gè)公式連接起來而構(gòu)成合取式。 或、析?。河眠B詞把幾個(gè)公式連接起來而構(gòu)成析取式。 蘊(yùn)涵： 用連詞 連接兩個(gè)公式所構(gòu)成蘊(yùn)涵式。 等價(jià)：若兩個(gè)公式，無論如何解釋，其真值表相同，則稱此兩合式公式等價(jià)。等價(jià)連接詞為 非：否定，可用、表示。 (2) 量詞 全稱量詞：若一個(gè)原子公式P(x)，對于所有可能變量x都具有T值，則用( x)P(x)表示。 存在量詞：若一個(gè)

16、原子公式P(x)，至少有一個(gè)變元x ，可使P(x)為T值，則用( x)P(x)表示。 量化變元被量化了的變元x稱為約束變元。,39,2.3.2 謂詞公式 原子公式的的定義：由若干謂詞符號(hào)和項(xiàng)（常量符號(hào)、變量符號(hào)或函數(shù)符號(hào)）組成的謂詞演算。原子公式是謂詞演算基本積木塊。 分子謂詞公式：可以用連詞把原子謂詞公式組成復(fù)合謂詞公式，并把它叫做分子謂詞公式。,2.3 謂詞邏輯法,例如，要表示“機(jī)器人(ROBOT)在號(hào)房間(r1)內(nèi)”，可以應(yīng)用原子公式：,40,原子謂詞公式 P(x1,x2,xn) 原子謂詞公式。 P n元謂詞 x1,x2,xn 客體變量或變元。 分子謂詞公式 用連詞（ 、 、 、 ）把原

17、子謂詞公式組成復(fù)合謂詞公式，即分子謂詞公式。,41,設(shè)有下列事實(shí)性知識(shí)： 張曉輝是一名計(jì)算機(jī)系的學(xué)生，但他不喜歡編程序。 李曉鵬比他父親長得高。 用謂詞公式表示這些知識(shí)。,解 第一步：定義謂詞： COMPUTER(x)：x是計(jì)算機(jī)系的學(xué)生 LIKE(x，y)：x喜歡y HIGHER(x，y)：x比y長得高,42,定義個(gè)體：張曉輝(zhangxh)，編程序(programming)，李曉鵬(1ixp)，father(lixp)表示李曉鵬的父親。,第三步：根據(jù)語義，用邏輯連接符將它們連接起來，就得到了表示上述事實(shí)性知識(shí)的謂詞公式： COMPUTER(zhangxh)LIKE(zhangxh，pro

18、gramming) HIGHER(1ixp，father(1ixp),第二步：將個(gè)體代入謂詞中： COMPUTER(zhangxh)，LIKE(zhangxh，programming)， HIGHER(lixp，father(lixp),43,下列是一些規(guī)則性知識(shí)： 人人愛勞動(dòng)。 自然數(shù)都是大于零的整數(shù)。 所有整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù)。 用謂詞公式表示這些知識(shí)。,解 定義謂詞： MAN(x)：x是人； LOVE(x，y)：x愛y； N(x)：x是自然數(shù)； GZ(x)：x大于零。 I(x)：x是整數(shù)； E(x)：x是偶數(shù)； O(x)：x是奇數(shù)；,44,按照第二步和第三步的要求，可以得到 “人人愛勞動(dòng)

19、”用謂詞公式表示為： (Vx)(MAN(x)LOVE(x，labour),“自然數(shù)都是大于零的整數(shù)”表示為： (Vx)(N(x)GZ(x)I(x),“所有的整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù)”表示為： (Vx)(I(x)E(x)O(x),45,用謂詞表示以下命題,(1)人都有姓名和性別。 (2)任何整數(shù)或者為正或者為負(fù)。 (3)有些聰明者并不能閱讀。 (4)聰明者就能閱讀。,46,先給出原子公式，然后寫出命題：,(1)人都有姓名和性別。 原子公式： P（x）x是人； N（x）x有姓名； S（x）x有性別 命題：,47,先給出原子公式，然后寫出命題：,(2)任何整數(shù)或者為正或者為負(fù)。 原子公式： I（x）x是

20、整數(shù)； P（x）x是正數(shù)； N（x）x是負(fù)數(shù) 命題：,48,先給出原子公式，然后寫出命題：,(3)有些聰明者并不能閱讀。 原子公式： R(x)x能閱讀 ；I(x)x是聰明的； 命題：,49,先給出原子公式，然后寫出命題：,(4)聰明者就能閱讀。 原子公式： R(x)x能閱讀 ； I(x)x是聰明的； 命題： 或：,50,合式公式定義 ： 原子謂詞公式是合式公式。 若A為合式公式，則A也是一個(gè)合式公式。 若A和B都是合式公式，則(AB),(AB),(A B),(A B)都是合式公式。 若A是合式公式，x為A中的自由變元，則( x)A，( x)A是合式公式。 只有按上述規(guī)則求得的那些公式才是合式公

21、式。,51,合式公式中連詞和量詞的優(yōu)先順序如右所示，同級者從左至右作用，可用括號(hào)改變作用次序。,52,2.合式公式的性質(zhì),53,常用等價(jià)關(guān)系,54,常用等價(jià)關(guān)系,55,2.3.3 置換與合一,謂詞邏輯中的兩個(gè)重要推理規(guī)則： 假元推理 全稱化推理,56,2.3 謂詞邏輯法 2.3.3 置換與合一,例：綜合應(yīng)用假元推理和全稱化推理，有：,57,2.3.3 置換與合一,上例中使用了置換A/x。 置換定義：一個(gè)置換s是形如t1/x1,t2/x2,tn/xn的有限集合，其中t1,t2 ,tn是項(xiàng)（變量、常量或函數(shù)）， x1,x2,xn是互不相同的變量，ti/xi表示用ti置換（替換）xi。對謂詞表達(dá)式E

22、實(shí)施s置換的結(jié)果表示為Es 。沒有元素的置換稱為空置換，記為。,58,置換舉例,設(shè)有表達(dá)式Px,f(y),B ，對于置換： s1=z/x,w/y s2=A/y 分別有： Px,f(y),Bs1= Pz,f(w),B Px,f(y),Bs2= Px,f(A),B,59,2.3.3 置換與合一,合一定義：對于謂詞表達(dá)式集Ei，若存在一個(gè)置換s ，可使E1s=E2s=,=Ens ，則稱s為Ei 的合一者，稱Ei 為可合一的。 最一般合一者：如果s是Ei的任一合一者，又存在某個(gè)s，使得Eis= Eigs成立，則稱g為Ei的最一般合一者。,60,合一者、最一般合一者舉例,設(shè)有表達(dá)式集Ei=Px,f(y)

23、,B，Px,f(B),B， 該表達(dá)式集的合一者：s1=B/y，s2=w/x,B/y s1=B/y是該表達(dá)式集的最一般合一者。 （為什么？）,61,合一者、最一般合一者舉例,因?yàn)閷τ贓i的任一個(gè)合一者s，均存在一個(gè)合一者s,使得Eis= Eigs成立。 存在一個(gè)合一者s=w/x,使得Eis2= Eis1s成立； 存在一個(gè)合一者s=，使得Eis1= Eis1s成立。,62,例 將教材上的梵塔難題（由A、B、C三個(gè)盤簡化為只有A、B兩個(gè)盤）用謂詞邏輯法表示。,L（x,y）表示盤B在柱x，盤A在柱y； E（x,y）表示x等于y 則上述問題的謂詞邏輯法表示為： 表示事實(shí)型知識(shí)，即初始時(shí)盤B和盤A均在柱1

24、；,63,例 將教材上的梵塔難題（由A、B、C三個(gè)盤簡化為只有A、B兩個(gè)盤）用謂詞邏輯法表示。,表示規(guī)則型知識(shí)。 表示事實(shí)型知識(shí)，即通過推理達(dá)到的事實(shí)：盤B和盤A均在柱3,64,例 將教材上的梵塔難題（由A、B、C三個(gè)盤簡化為只有A、B兩個(gè)盤）用謂詞邏輯法表示。,在上述基礎(chǔ)上，應(yīng)用置換和推理即可表達(dá)解決問題的知識(shí)如下：,65,例 將教材上的梵塔難題（由A、B、C三個(gè)盤簡化為只有A、B兩個(gè)盤）用謂詞邏輯法表示。,在上述基礎(chǔ)上，應(yīng)用置換和推理即可表達(dá)解決問題的知識(shí)如下：,66,例 將教材上的梵塔難題（由A、B、C三個(gè)盤簡化為只有A、B兩個(gè)盤）用謂詞邏輯法表示。,在上述基礎(chǔ)上，應(yīng)用置換和推理即可表達(dá)

25、解決問題的知識(shí)如下：,67,語義網(wǎng)絡(luò)是1968年J. R. Quillian 在研究人類聯(lián)想記憶時(shí)提出的心理學(xué)模型，認(rèn)為記憶是由概念間的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)的。 隨后在自然語言理解系統(tǒng)中用做知識(shí)表示，在ES中語義網(wǎng)絡(luò)首先由PROSPECTOR實(shí)現(xiàn)。 目前，語義網(wǎng)絡(luò)已成為AI中應(yīng)用較多的一種知識(shí)表示方法。,2.4 語義網(wǎng)絡(luò)表示法,68,謂詞邏輯與語義網(wǎng)絡(luò)等效,2.4 語義網(wǎng)絡(luò)法,69,多元語義網(wǎng)絡(luò)表示的實(shí)質(zhì) 把多元關(guān)系轉(zhuǎn)化為一組二元關(guān)系的組合，或二元關(guān)系的合取。,2.4 語義網(wǎng)絡(luò)法,70,語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及其語義關(guān)系來表示知識(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)圖，它是一個(gè)帶標(biāo)注的有向圖，由節(jié)點(diǎn)和弧構(gòu)成。,2.4.1 語義網(wǎng)絡(luò)的概

26、念及其結(jié)構(gòu),節(jié)點(diǎn)：表示不同對象（概念、事物、屬性、情況、動(dòng)作、狀態(tài)等）；可以帶有表征對象特性的若干屬性。,弧：是有方向、有標(biāo)注的。方向體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的主次關(guān)系，標(biāo)注表示節(jié)點(diǎn)間的語義關(guān)系。,71,其中：A和B分別代表節(jié)點(diǎn)，R表示A和B之間的某種語義聯(lián)系。,一個(gè)最簡單的語義網(wǎng)絡(luò)可由一個(gè)三元組表示： (節(jié)點(diǎn)1，弧，節(jié)點(diǎn)2) 它可用有向圖表示，稱做基本網(wǎng)元。,72,當(dāng)把多個(gè)基本網(wǎng)元用相應(yīng)的語義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起時(shí)，就可得到一個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)。,在語義網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)還可以是一個(gè)語義子網(wǎng)絡(luò)，所以，語義網(wǎng)絡(luò)實(shí)質(zhì)上可以是一種多層次的嵌套結(jié)構(gòu)。,73,2.4.2 語義網(wǎng)絡(luò)中的基本語義聯(lián)系,74,75,2.4.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知

27、識(shí)的方法,事實(shí)性知識(shí)的表示,76,2. 情況和動(dòng)作的表示,例：一只名叫“神飛”的小燕子從三月到十一月占有一個(gè)巢。,77,例：張三送給李四一支鋼筆。,78,3. 邏輯關(guān)系的表示,例：參加比賽者有工人、有干部、有高的、有低的。,79,例：每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了一門程序設(shè)計(jì)語言。,80,4. 規(guī)則性知識(shí)的表示,81,2.4.4 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的步驟,確定問題中的所有對象及其屬性； 分析并確定語義網(wǎng)絡(luò)中所論對象間的關(guān)系； 根據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)中所涉及的關(guān)系，對節(jié)點(diǎn)及弧進(jìn)行整理。,82,2.4.5 舉例,83,84,85,2.4.6 語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示下的推理,語義網(wǎng)絡(luò)表示的問題求解系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成： 語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)庫

28、：存放許多已知事實(shí)的語義網(wǎng)絡(luò)。 推理機(jī)：求解問題的程序。,語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的推理方法一般有兩種： 匹配推理：根據(jù)待求解問題，構(gòu)造一個(gè)帶有空標(biāo)注的網(wǎng)絡(luò)片段，再到知識(shí)庫中尋找可匹配的語義網(wǎng)絡(luò)，求得問題的解答。 繼承推理：下層節(jié)點(diǎn)繼承上層節(jié)點(diǎn)的屬性或方法。,86,例2.10 匹配推理,87,2.4.7 語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點(diǎn),結(jié)構(gòu)性：結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法。能將事物間的語義聯(lián)系顯式地表示出來；下層概念節(jié)點(diǎn)可以繼承、補(bǔ)充、變異上層概念的屬性，實(shí)現(xiàn)信息的共享。 自然性：帶有標(biāo)識(shí)的有向圖，自然語言轉(zhuǎn)換容易。 聯(lián)想性：聯(lián)想記憶模型。 非嚴(yán)格性：沒有公認(rèn)的形式表示體系。,88,2.5 框架表示法,框架表示法由M.

29、Minsky1975年提出，它針對人們在理解事物情景時(shí)的心理學(xué)模型，論述了人們理解問題的一種思想方法。,框架表示法最早用作視覺感知、自然語言對話等問題的知識(shí)表示,目前已作為一種通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示知識(shí)對象。,89,框架理論認(rèn)為，人腦中存儲(chǔ)有大量事物的典型情景，這是人們對現(xiàn)實(shí)世界中各種事物的認(rèn)識(shí)，這些典型情景都是以一種類似于框架的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在記憶中的。當(dāng)面臨一種新事物情景時(shí)，就從記憶中找出一個(gè)合適的框架并根據(jù)實(shí)際情況對其細(xì)節(jié)加以修改、補(bǔ)充，從而形成對當(dāng)前事物情景的認(rèn)識(shí)。,2.5.1 框架理論,90,當(dāng)一個(gè)人將要走進(jìn)一個(gè)教室之前，他就可以想像這個(gè)教室一定有四面墻，有門、窗、天花板和地板，還有黑

30、板、講臺(tái)、課桌、坐凳等，盡管他對這個(gè)教室的具體細(xì)節(jié)如教室的大小、門窗的個(gè)數(shù)等還不清楚，但對教室的基本結(jié)構(gòu)是可以預(yù)見的。,例如：,他之所以能夠做到這一點(diǎn)，是由于在以前的認(rèn)識(shí)活動(dòng)中已在其頭腦中建立起了有關(guān)“教室”這一概念的基本框架。這一基本框架不僅指出了相應(yīng)事物的名稱(教室)，而且還指出了事物各有關(guān)方面的屬性(墻、門、窗等)，通過對該框架的查找就很容易得到有關(guān)教室的特征。,在他進(jìn)入教室之后，經(jīng)觀察得到了教室的大小、門窗的個(gè)數(shù)等細(xì)節(jié)，把這些數(shù)據(jù)填人到教室框架中，就得到教室框架的一個(gè)具體實(shí)例，這是他關(guān)于這個(gè)教室的視覺印象，稱為實(shí)例框架。,91,2.5.2 框架的定義及組成,1.框架的定義 框架是用于描

31、述靜態(tài)對象的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該對象用“對象屬性屬性值”表示。,框架由若干個(gè)槽（Slot）組成，槽用于描述對象的屬性。,槽又可由槽值或若干個(gè)側(cè)面組成，側(cè)面用于描述相應(yīng)屬性的一個(gè)方面。,側(cè)面可由一個(gè)或多個(gè)側(cè)面值組成。,92, （數(shù)據(jù)庫表字段） | | | ,2.框架的組成,93,框架名： 主機(jī)品牌：聯(lián)想1+1 生產(chǎn)廠商：北京聯(lián)想集團(tuán)公司 CPU：品牌：Intel 型號(hào)：奔騰933 主板：品牌：QDI 型號(hào)：ATX VA5 內(nèi)存：品牌：現(xiàn)代 型號(hào)：SDRAM 容量：128MB 硬盤：品牌：Seagate 型號(hào)：ST320423A 容量：20GB,例：“計(jì)算機(jī)主機(jī)” 框架,94,2.5.3 用框架表示知識(shí)的步驟,分析對象及其屬性，對框架中的槽進(jìn)行合理設(shè)置。,考察對象間的各種聯(lián)系，使用一些表達(dá)