框架知識(shí)表示

1、4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示概概 述述 框架表示法是以框架理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示，它適用于表示多種類型的知識(shí)。1975年美國(guó)麻省理工學(xué)院明斯基（Minsky)在論文“A framework for representing knowledgr”中提出了框架理論，引起了人工智能學(xué)者的重視。他是針對(duì)人們?cè)诶斫馇榫?、故事時(shí)提出的心理學(xué)模型，論述的思想方法不是具體實(shí)現(xiàn)。人工智能原理第四章 知識(shí)表示概概 述述 框架理論的基本觀點(diǎn)是“人腦一存儲(chǔ)有大量的典型情

2、景，當(dāng)人面臨新的情景時(shí)，就從記憶中選擇（粗匹配）一個(gè)稱作框架的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)，這個(gè)框架是以前記憶的一個(gè)知識(shí)空框，而其具體內(nèi)容依新的情景而改變，對(duì)這空框的細(xì)節(jié)加工修改和補(bǔ)充，形成對(duì)新情景的認(rèn)識(shí)又記憶于人腦中，以豐富人的知識(shí)”。 人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示4.4框架表示框架表示定義 框架是由若干個(gè)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)的一般化形式的一種結(jié)構(gòu)。同語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)沒(méi)有本質(zhì)的區(qū)別。如書(shū)上的所示如將語(yǔ)音網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間弧上的標(biāo)注也放到槽內(nèi)就成了框架表示形式。表示形式： 由框架名、槽名、側(cè)面、值組成人工智能原理人工智能

3、原理第四章第四章 知識(shí)表示知識(shí)表示 4.4 框架表示框架表示 框架是表示某一類情景結(jié)構(gòu)化的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？蚣苡?描述事物的各個(gè)方面的槽組成，每一個(gè)槽可有若干個(gè)側(cè)面。一個(gè)槽用于描述所討論的對(duì)象的某一方面的屬性，一個(gè)側(cè)面用于描述相應(yīng)屬性的一個(gè)方面。槽和側(cè)面所具有的的值稱為槽值和側(cè)面值。槽值可以是邏輯的、數(shù)字的，可以是程序、條件、默認(rèn)值或是一個(gè)子框架。槽值含有如何使用框架信息、下一步可能發(fā)生的信息、預(yù)計(jì)未實(shí)現(xiàn)該如何做的信息等。人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.4 框架表示框架表示人工智能原理第四章 知識(shí)表示 【框架名】【框架名】 槽名槽名A 側(cè)面?zhèn)让鍭1 值值A(chǔ)11，值，值A(chǔ)12，值，值A(chǔ)13,.

4、側(cè)面?zhèn)让鍭2 值值A(chǔ)21，值，值A(chǔ)22，值，值A(chǔ)23,. 槽名槽名B 側(cè)面?zhèn)让鍮1 值值B11，值，值B12，值，值B13,. 側(cè)面?zhèn)让鍮2 值值B21，值，值B22，值，值B23,. 槽名槽名C 側(cè)面?zhèn)让鍯1 值值C11，值，值C12，值，值C13,. 側(cè)面?zhèn)让鍯2 值值C21，值，值C22，值，值C23,. 約束條件：約束條件： 約束條件約束條件1 約束條件約束條件2 約束條件約束條件3例（續(xù)）例（續(xù)）例4.1 描述學(xué)校的框架?？蚣苊嚎蚣苊侯悓伲侯悓伲侯愋停悍秶海ù髮W(xué)、中學(xué)、小學(xué)）類型：范圍：（大學(xué)、中學(xué)、小學(xué)）位置：（?。ㄖ陛犑校┦校┪恢茫海ㄊ。ㄖ陛犑校┦校┟娣e：?jiǎn)挝唬ㄆ椒矫祝┟娣e

5、：?jiǎn)挝唬ㄆ椒矫祝┙搪毠と藬?shù)：教職工人數(shù)：學(xué)生人數(shù)：學(xué)生人數(shù)：人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.4 框架表示框架表示 在框架表示的知識(shí)庫(kù)中，主要有兩種活動(dòng)：一是填槽，即框架中未知內(nèi)容的槽需要填寫；二是匹配，根據(jù)已知事件尋找合適的框架，并將該內(nèi)容填入槽中。上述兩種操作均將引起推理，其主要推理形式有：1、默認(rèn)推理(繼承推理) 在框架網(wǎng)絡(luò)中，各框架之間通過(guò)ISA鏈（槽）構(gòu)成半序的繼承關(guān)系。在填槽過(guò)程中，如果沒(méi)有特別的說(shuō)明，子框架的槽值將繼承父框架相應(yīng)的槽值，稱為默認(rèn)推理。人工智能原理第四章 知識(shí)表示舉例：會(huì)議舉例：會(huì)議3

6、7的框架的框架 例如，會(huì)議例如，會(huì)議37是所有是所有AI會(huì)議中的一次，因此它可以會(huì)議中的一次，因此它可以繼承繼承AI會(huì)議這個(gè)大框架的多會(huì)議這個(gè)大框架的多種屬性，從而簡(jiǎn)化它的框架種屬性，從而簡(jiǎn)化它的框架表示。表示。表示會(huì)議表示會(huì)議37與與AI會(huì)議的會(huì)議的上下層關(guān)系上下層關(guān)系 4.4 框架表示框架表示2、匹配 由框架所構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)，當(dāng)利用他進(jìn)行推理、形成概念和作出決策、判斷時(shí)，其過(guò)程往往是根據(jù)已知的信息，通過(guò)與知識(shí)庫(kù)中預(yù)先存儲(chǔ)的框架進(jìn)行匹配，找出一個(gè)或幾個(gè)與該信息所提供的情況最適合的預(yù)選框架，形成初步假設(shè)，即由輸入信息激活相應(yīng)的框架。 然后再在該假設(shè)框架引導(dǎo)下，收集進(jìn)一步信息。按照某種評(píng)價(jià)規(guī)則，對(duì)

7、預(yù)選的框架進(jìn)行評(píng)價(jià)，以決定最后接受或放棄預(yù)選的框架，即在框架引導(dǎo)下的推理。這個(gè)過(guò)程可以用來(lái)模擬人類利用已有的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行思考、決策，以及形成概念、假設(shè)的過(guò)程人工智能原理第四章 知識(shí)表示 當(dāng)要解決的問(wèn)題是從知識(shí)庫(kù)中找出一個(gè)滿當(dāng)要解決的問(wèn)題是從知識(shí)庫(kù)中找出一個(gè)滿足如下條件的教師：足如下條件的教師： 男性，年齡在男性，年齡在35歲以下，職稱為講師歲以下，職稱為講師 把這些條件用框架表示出來(lái)，就可得到如把這些條件用框架表示出來(lái)，就可得到如下的初始問(wèn)題框架。下的初始問(wèn)題框架。 用此問(wèn)題框架與知識(shí)庫(kù)中的框架匹配，顯用此問(wèn)題框架與知識(shí)庫(kù)中的框架匹配，顯然然“教師教師-1”框架可以匹配。框架可以匹配?！敖處熃處?

8、 x”中中的的“姓名姓名”槽為未知，通過(guò)匹配，符合條槽為未知，通過(guò)匹配，符合條件的教師有可能就是范怡偉。也還可能是件的教師有可能就是范怡偉。也還可能是其他的框架，需要進(jìn)一步收集信息。其他的框架，需要進(jìn)一步收集信息。 4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.4 框架表示框架表示人工智能原理第四章 知識(shí)表示 （1）繼承性 是框架的一個(gè)很重要的性質(zhì)，下層框架可以從上層框架繼承某些屬性或值，也可以進(jìn)行補(bǔ)充和修改。這樣一些相同的信息可以不必重復(fù)存儲(chǔ)，減少冗余信息節(jié)省了存儲(chǔ)空間。（2）結(jié)構(gòu)化 框架表示法是一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法。不但把知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表示出來(lái)還

9、可以把知識(shí)之間的聯(lián)系也表示出來(lái)，是一種表達(dá)能很強(qiáng)的知識(shí)表示方法。（3）不足之處缺乏形式論，沒(méi)有明確的推理機(jī)制保證問(wèn)題求解的可行性。同時(shí)，如果框架系統(tǒng)中各個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一致就會(huì)影響系統(tǒng)的清晰性，造成推理的困難。4.4框架知識(shí)表示框架知識(shí)表示 框架表示法適用于表達(dá)結(jié)構(gòu)性的知識(shí)，概念、對(duì)象等知識(shí)最適于用框架表示?？蚣苓€可以表示行為（動(dòng)作），有些過(guò)程性事件或情節(jié)也可用框架網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示。這是框架系統(tǒng)的表達(dá)能力。 4.5 腳本知識(shí)表示方法腳本知識(shí)表示方法結(jié)構(gòu)推理特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.5 腳本知識(shí)表示方法腳本知識(shí)表示方法結(jié)構(gòu)推理特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.5 腳本知識(shí)表示方法腳本知識(shí)表

10、示方法人工智能原理第四章 知識(shí)表示 腳本是框架的一種特殊形式。腳本方式采用一個(gè)專用的框架來(lái)表示特定領(lǐng)域的知識(shí)。腳本通過(guò)一些元語(yǔ)作為槽名來(lái)表示對(duì)象的基本行為，描述某些事件的發(fā)生序列，有些就像電影劇本。 腳本知識(shí)表示方法所描述的知識(shí)想劇本一樣，由開(kāi)場(chǎng)條件、角色、道具、場(chǎng)景、尾聲等幾部分組成。其中，開(kāi)場(chǎng)條件表明該系統(tǒng)描述事件發(fā)生的條件。角色就是腳本描述的系統(tǒng)中出現(xiàn)的事件的主體。道具是系統(tǒng)的事件中動(dòng)作的對(duì)象或工具。場(chǎng)景是最主要的部分，可以再分為幾部分，是一個(gè)個(gè)獨(dú)立發(fā)展過(guò)程的描述。尾聲描述的是整個(gè)事件發(fā)生后的結(jié)果。 4.5 腳本知識(shí)表示方法腳本知識(shí)表示方法結(jié)構(gòu)推理特點(diǎn)人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.5 腳本知識(shí)表示方法腳本知識(shí)表示方法 由于腳本是以非常固定的形描述的，在預(yù)言一些沒(méi)有直接提到的事件方面特別有用。如已知某一腳本適用于所給定的情形，一旦腳本被啟用，則可以應(yīng)用它按照事件發(fā)生的順序推理。如果其中的某一個(gè)情景的描述發(fā)生了跳躍，可以根據(jù)腳本的故事的情節(jié)推斷出整個(gè)事件正常進(jìn)行時(shí)所得出的結(jié)論。但是如果事件被強(qiáng)行中斷，也就是給定的情節(jié)中的某個(gè)時(shí)間與腳本中的事件不能對(duì)應(yīng)時(shí)，則腳本便不能預(yù)測(cè)被中斷之后的事件。人工智能原理第四章 知識(shí)表示 4.5 腳本知識(shí)表示方法