第三章知識(shí)表示

1、1李偉生李偉生信科大廈信科大廈19樓樓Tel：2l知識(shí)表示l知識(shí)推理l知識(shí)應(yīng)用3內(nèi)容提要內(nèi)容提要: : 3.1 3.1 知識(shí)的基本概念知識(shí)的基本概念 3.2 3.2 知識(shí)表示方法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則知識(shí)表示方法的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 3.3 3.3 知識(shí)表示方式的分類知識(shí)表示方式的分類 3.4 3.4 邏輯表示法邏輯表示法 3.5 3.5 產(chǎn)生式表示產(chǎn)生式表示 3.6 3.6 知識(shí)的框架表示法知識(shí)的框架表示法 3.7 3.7 知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法41. 知識(shí) 把有關(guān)信息關(guān)聯(lián)在一起所形成的信息結(jié)構(gòu)稱為知識(shí)。對(duì)知識(shí)的不同解釋lFeogenbaun知識(shí)是經(jīng)過(guò)削減、塑造、解釋和轉(zhuǎn)換的信息；即：知識(shí)是經(jīng)過(guò)

2、加工的信息。lBernstein知識(shí)是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過(guò)程組成的。lHayes-Roth知識(shí)是事實(shí)、信念和啟發(fā)式規(guī)則l從知識(shí)庫(kù)觀點(diǎn)看，知識(shí)是某論域所涉及的各由關(guān)方面、狀態(tài)的一種符號(hào)表示。5知識(shí)可從三維加以描述 l范圍具體到一般l目的說(shuō)明到指定l有效性確定到不確定例如：例如：“為了證明為了證明AB,只需只需證明證明A B是不可滿足的。是不可滿足的?！?這種知識(shí)是這種知識(shí)是一般性、指示性、一般性、指示性、確定性確定性的。的。例如：例如：“桌子有四條腿桌子有四條腿” 這這種知識(shí)是種知識(shí)是具體的、說(shuō)明性、具體的、說(shuō)明性、不確定性不確定性的。的。62. 知識(shí)的分類 (1) 按知識(shí)的作用，將計(jì)算機(jī)

3、處理的知識(shí)分為三類 描述性知識(shí)：表示對(duì)象及概念的特征及其相互關(guān)系的知識(shí)；問(wèn)題求解狀況的知識(shí)； 判斷性知識(shí)：表示與領(lǐng)域有關(guān)的問(wèn)題求解知識(shí)，如推理規(guī)則等； 過(guò)程性知識(shí)：表示問(wèn)題的求解策略，即如何應(yīng)用判斷性知識(shí)等進(jìn)行推理的知識(shí)； (2) 按知識(shí)的作用層次分 對(duì)象級(jí)知識(shí)：直接描述有關(guān)領(lǐng)域?qū)ο蟮闹R(shí)。 元級(jí)知識(shí)：描述對(duì)象級(jí)知識(shí)的知識(shí)，如關(guān)于領(lǐng)域知識(shí)的內(nèi)容、特征、 應(yīng)用范圍的知識(shí)，如何運(yùn)用這些知識(shí)的知識(shí)。 (3) 常識(shí)性知識(shí)和領(lǐng)域知識(shí) (4) 按知識(shí)的結(jié)構(gòu)及表現(xiàn)形式分為：邏輯型知識(shí)和形象型知識(shí) (5) 按知識(shí)的確定性劃分為：確定型知識(shí)和不確定型知識(shí)73. 知識(shí)在人工智能問(wèn)題求解中的作用 (1) 問(wèn)題求解的

4、前提 (2) 用知識(shí)控制問(wèn)題求解的進(jìn)程4. 知識(shí)表示知識(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。知識(shí)表示可看出是一組描述事物的約定，以把人類知識(shí)表示成機(jī)器能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 81. 知識(shí)表示 將知識(shí)進(jìn)行符號(hào)化，并用特定的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯與物理兩方面）進(jìn)行描述與存儲(chǔ)的方法。2. 用自然語(yǔ)言表示知識(shí)存在的問(wèn)題(1) 多義性(2) 模糊性3. 知識(shí)表示方式的評(píng)價(jià)準(zhǔn)則(1) 表示范圍和準(zhǔn)確性：能夠正確反映領(lǐng)域知識(shí)，又可表達(dá)多種類型知識(shí)； (2) 模塊性和可理解性：模塊化、便于修改、易于理解；(3) 訪問(wèn)效率：知識(shí)庫(kù)的組織形式

5、能夠有效地利用所表達(dá)的知識(shí)；(4) 可擴(kuò)充性：能夠方便、靈活的對(duì)所表達(dá)的知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充；9 敘述性表示：主要用來(lái)描述事實(shí)性知識(shí)，它將知識(shí)與控制分開(kāi)，把知識(shí)的使用方法，即控制部分留給計(jì)算機(jī)程序，是一種靜態(tài)的描述方法。它的特點(diǎn)是：嚴(yán)密性強(qiáng)、易于模塊化、具有推理的完備性；但推理效率較低，推理過(guò)程不透明，不易理解。 過(guò)程性表示：主要用來(lái)描述規(guī)則性知識(shí)和控制結(jié)構(gòu)知識(shí)，即將知識(shí)與控制（推理）結(jié)合起來(lái)，是一種動(dòng)態(tài)的描述方法。其優(yōu)點(diǎn)是推理過(guò)程直接、明晰，有利于模塊化，易于表達(dá)啟發(fā)性知識(shí)和默認(rèn)推理知識(shí)，實(shí)現(xiàn)效率高，缺點(diǎn)是不夠嚴(yán)格，知識(shí)間有交互重疊，靈活性差。 兩種表示方法各有利弊，對(duì)不同性質(zhì)的問(wèn)題應(yīng)采用不同形式的

6、表達(dá)方法。 知識(shí)的表示和推理在大部分情況下位于獨(dú)立的兩個(gè)模塊，但推理機(jī)制強(qiáng)烈關(guān)聯(lián)于相應(yīng)的知識(shí)表示方式。10 用形式邏輯（尤其是一階謂詞邏輯）表示知識(shí)是AI 研究中提出使用的一種普遍方法。 第二章介紹的方法都是邏輯表示法，以下再舉兩個(gè)例子：1.機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃：RobotTable aTable bBoxc 設(shè)在一房間里，c處有一機(jī)器人Robot，在a及b兩處各有一張桌子。a桌子上有一個(gè)盒子box，如圖。為了讓機(jī)器人從c處出發(fā)把盒子從a處拿到b處的桌上，然后在回到c處，需要制定相應(yīng)的行動(dòng)規(guī)劃。可用一階謂詞邏輯描述機(jī)器人的行動(dòng)過(guò)程。11 定義謂詞 狀態(tài) 操作狀態(tài)TABLE (x): x是桌子。EMP

7、TY (y): y手中是空的。AT(y, z): y在z的附近。 HOLDS(y, w): y拿著w。 ON(w,x): w在x桌面上。問(wèn)題的初始狀態(tài)：AT (robot, c) EMPTY (robot) ON (box, a)TABLE (a)TABLE (b)問(wèn)題的目標(biāo)狀態(tài)：AT (robot, c) EMPTY (robot)ON (box, b)TABLE (a)TABLE (b)l所求的問(wèn)題的解是機(jī)器人的操作序列，可通過(guò)定義謂詞來(lái)表示機(jī)器人的操作動(dòng)作。12 定義謂詞來(lái)表示機(jī)器人的操作動(dòng)作： GOTO(x, y):從x處走到y(tǒng)處 Pickup(x): 在x處拿起盒子 Setdown(

8、x): 在x處放下盒子機(jī)器人每執(zhí)行一個(gè)操作，相應(yīng)的狀態(tài)就會(huì)發(fā)生改變。該問(wèn)題屬于一個(gè)規(guī)劃問(wèn)題。132.Hanoi塔(梵塔)問(wèn)題： Hanoi塔問(wèn)題是由一疊在三根柱子上的木盤(pán)組成。這三根柱子固定在一個(gè)底板上。木盤(pán)具有不同的直徑，并在中央有一個(gè)可插入柱子的孔。 開(kāi)始時(shí)，所有的木盤(pán)都放在A柱子上，如圖。 問(wèn)題的目標(biāo)是把所有的木盤(pán)都移到C柱子上，但一次只能移一個(gè)木盤(pán)，最終結(jié)果是將所有的木盤(pán)按原來(lái)的存放順序放在C柱子上?？梢园阎覤當(dāng)作木盤(pán)的臨時(shí)存放處，但任何時(shí)候，較大的木盤(pán)不能放在較小的木盤(pán)上。ABC123求解策略：(1) 可直接移動(dòng)一個(gè)木盤(pán)； (2) 可按下面三個(gè)步驟來(lái)移動(dòng)N個(gè)木盤(pán)：a.把N-1個(gè)木盤(pán)

9、移到中間柱子上；b.把最后一個(gè)(第N個(gè))木盤(pán)直接移到右邊柱子上；c.把N-1個(gè)木盤(pán)從中間柱子移到右邊柱子上。由上可以看出簡(jiǎn)化了難題每一個(gè)都比原始難題容易，所以問(wèn)題都會(huì)變成易由上可以看出簡(jiǎn)化了難題每一個(gè)都比原始難題容易，所以問(wèn)題都會(huì)變成易解的本原問(wèn)題。解的本原問(wèn)題。14ABC123邏輯法描述：（1） 常量 A, B, C, 1, 2, 3而S表狀態(tài)（2）謂詞 Disk(A) 表A是盤(pán)子PEE(1) 表1是柱子Smaller(A, B) 表A比B小Free(x, s) 表狀態(tài)S下，X空頂Legal(x, y, s) 表狀態(tài)S下，x可向y上移動(dòng)ON(A, B, S) 表狀態(tài)S下A在B上（3） 函數(shù)

10、move(A, B, S) 表狀態(tài)S下，A移到B上所得到的新?tīng)顟B(tài)15（4 4） 謂詞和函數(shù)間的關(guān)系謂詞和函數(shù)間的關(guān)系盤(pán)大小關(guān)系的傳遞性),(),(),()()()(zxSmallerzySmalleryxSmallerzyx上。在下無(wú)是空頂必知下，xysxssyxONysxFreesx),()(),()()(是盤(pán)。小，比空頂且僅當(dāng)上移動(dòng)是合法的，當(dāng)且可向xyxyxyxyxSmallerxDisksyFreesxFreesyxLegalsyx,),()(),(),(),()()()(下面的盤(pán)是空頂了。關(guān)系沒(méi)變動(dòng)，而盤(pán)，那么沒(méi)移動(dòng)的上得新?tīng)顟B(tài)移動(dòng)到下，新?tīng)顟B(tài)xONsyxsszFreeszxONzs

11、zzONszzONyzxzzzsyxONsyxmovesssyx21212121),(),()(),(),()()()()(),(),()()()()(161. 概述l產(chǎn)生式最早由P.Post于1943年提出，用于構(gòu)造Post機(jī)計(jì)算模型；1972年A.Newell和H.A.Simon在研究人類的認(rèn)識(shí)模型中提出了 Rule-Based 產(chǎn)生式方法及規(guī)則表示模式； Rule-Based 的表示法是目前應(yīng)用最為普遍的一種。l定義：在基于規(guī)則系統(tǒng)中，每個(gè)if可能與某斷言(assertion)集中的一個(gè)或多個(gè)斷言匹配，then部分用于規(guī)定放入工作內(nèi)存的新斷言。當(dāng)then部分用于規(guī)定動(dòng)作時(shí)，稱這種基于規(guī)則

12、的系統(tǒng)為反應(yīng)式系統(tǒng)(reaction system)或產(chǎn)生式系統(tǒng)(production system)。 產(chǎn)生式通常用于具有因果關(guān)系的知識(shí)。 172. 產(chǎn)生式知識(shí)表示的基本形式 (1) 格式 if（前提1） & （前提2） & . then （結(jié)論1） & （結(jié)論2） & 正規(guī)化格式 if（前提1） & （前提2） & . then （結(jié)論1） 18 (2) 產(chǎn)生式規(guī)則的基本單元 前提 : 符號(hào)化的事實(shí)型知識(shí)，不同前提形式構(gòu)成不同產(chǎn)生式規(guī)則類型。 常量型前提（Tiger has Leg）； 變量型前提（$VAR）； 結(jié)束型前提（$VAR=28）；

13、 表達(dá)式計(jì)算型（$VAR=2x+5y-16）； 結(jié)論 : 符號(hào)化事實(shí)型知識(shí)； 例如 規(guī)則1： if 該動(dòng)物有羽毛 then 該動(dòng)物是鳥(niǎo) 規(guī)則2： if 該動(dòng)物是鳥(niǎo) and 有長(zhǎng)脖子 and 有長(zhǎng)腿 and 不會(huì)飛 then 該動(dòng)物是鴕鳥(niǎo) 19 3. 產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成 總數(shù)據(jù)庫(kù)有時(shí)也被稱作上下文，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)或暫時(shí)存儲(chǔ)器?？倲?shù)據(jù)庫(kù)是產(chǎn)生式規(guī)則的注意中心。產(chǎn)生式規(guī)則的左邊表示在啟用這一規(guī)則之前總數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)必須準(zhǔn)備好的條件。 產(chǎn)生式規(guī)則是一個(gè)規(guī)則庫(kù)，用于存放的規(guī)則之集合及其交換規(guī)則。規(guī)則庫(kù)知識(shí)的完整性、一致性、準(zhǔn)確性、靈活性和知識(shí)組織的合理性，將對(duì)產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行效率和工作性能產(chǎn)生重要影響。 控制策略為

14、一推理機(jī)構(gòu)，由一組程序組成，用來(lái)控制產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行，決定問(wèn)題求解過(guò)程的推理線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)問(wèn)題的求解。產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制策略隨搜索方式的不同可分為可撤回策略、回溯策略、圖搜索策略等。 204. 產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制策略控制策略的作用是說(shuō)明下一步應(yīng)該選用什么規(guī)則，也就是如何應(yīng)用規(guī)則。通常從選擇規(guī)則到執(zhí)行操作分3步：匹配、沖突解決和操作。（1）匹配在這一步，把當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)與規(guī)則的條件部分相匹配。如果兩者完全匹配，則把這條規(guī)則稱為。當(dāng)按規(guī)則的操作部分去執(zhí)行時(shí)，稱這條規(guī)則為。被觸發(fā)的規(guī)則不一定總是啟用規(guī)則，因?yàn)榭赡芡瑫r(shí)有幾條規(guī)則的條件部分被滿足，。在復(fù)雜的情況下，在數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則的條件部分之間可能要進(jìn)行近似匹配。

15、（2）沖突解決當(dāng)有一條以上規(guī)則的條件部分和當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)相匹配時(shí)，就需要決定首先使用哪一條規(guī)則，這稱為沖突解決。（3）操作操作就是執(zhí)行規(guī)則的操作部分，經(jīng)過(guò)操作以后，當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)將被修改。然后，其他的規(guī)則有可能被使用。215.產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理 從一組表示事實(shí)的謂詞或命題出發(fā)，使用一組產(chǎn)生式規(guī)則，用以證明該謂詞公式或命題是否成立。：先提供一批事實(shí)（數(shù)據(jù)）到總數(shù)據(jù)庫(kù)中。系統(tǒng)利用這些事實(shí)與規(guī)則的前提相匹配，觸發(fā)匹配成功的規(guī)則，把其結(jié)論作為新的事實(shí)添加到總數(shù)據(jù)庫(kù)中。繼續(xù)上述過(guò)程，用更新過(guò)的總數(shù)據(jù)庫(kù)的所有事實(shí)再與規(guī)則庫(kù)中另一條規(guī)則匹配，用其結(jié)論再次修改總數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容，直到?jīng)]有可匹配的新規(guī)則，不再有新的事實(shí)加到總

16、數(shù)據(jù)庫(kù)中。22 從表示目標(biāo)的謂詞或命題出發(fā)，使用一組產(chǎn)生式規(guī)則證明事實(shí)謂詞或命題成立，即首先提出一批假設(shè)目標(biāo)，然后逐一驗(yàn)證這些假設(shè)。 ：首先假設(shè)一個(gè)可能的目標(biāo)，然后由產(chǎn)生式系統(tǒng)試圖證明此假設(shè)目標(biāo)是否在總數(shù)據(jù)庫(kù)中。若在總數(shù)據(jù)庫(kù)中，則該假設(shè)目標(biāo)成立；否則，若該假設(shè)為終葉（證據(jù)）節(jié)點(diǎn)，則詢問(wèn)用戶。若不是，則再假定另一個(gè)目標(biāo)，即尋找結(jié)論部分包含該假設(shè)的那些規(guī)則，把它們的前提作為新的假設(shè)，并力圖證明其成立。這樣反復(fù)進(jìn)行推理，直到所有目標(biāo)均獲證明或者所有路徑都得到測(cè)試為止。23 雙向推理的推理策略是同時(shí)從目標(biāo)向事實(shí)推理和從事實(shí)向目標(biāo)推理，并在推理過(guò)程中的某個(gè)步驟，實(shí)現(xiàn)事實(shí)與目標(biāo)的匹配。246. 產(chǎn)生式規(guī)則

17、的特點(diǎn) (1) 產(chǎn)生式規(guī)則表現(xiàn)的是“表層”知識(shí)，即人類在特定的領(lǐng)域關(guān)于“做什么”的過(guò)程性知識(shí)。 (2) 產(chǎn)生式規(guī)則與推理機(jī)分離，且規(guī)則間的聯(lián)系與上下文的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)。 (3) 產(chǎn)生式規(guī)則的匹配效率隨著KB增加而迅速降低； (4) 產(chǎn)生式規(guī)則的解釋能力較差，不象“深層”知識(shí)那樣有明確的因果關(guān)系。 (5) 產(chǎn)生式規(guī)則主要表示對(duì)象操作過(guò)程或?qū)?shù)據(jù)對(duì)象進(jìn)行求解的過(guò)程的“動(dòng)態(tài)知識(shí)”。25產(chǎn)生式系統(tǒng)舉例：動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)例：一個(gè)動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)得產(chǎn)生式描述及其求解。設(shè)由下列動(dòng)物識(shí)別規(guī)則組成一個(gè)規(guī)則庫(kù)，推理機(jī)采用正向推理算法，建立一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)。該產(chǎn)生式系統(tǒng)是一個(gè)小型動(dòng)物分類知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)規(guī)則R1: If

18、 the animal does give milk, it is mammal.R2: If the animal has hair, it is mammal.R3: if the animal has feathers , it is bird.R4: if the animal does fly and lay eggs, it is bird.R5: if the animal has pointed_teeth, and has claws and has forward-eyes, it is carnivore.R6: if the animal does eat meat,

19、it is carnivore.R7: if the animal is mammal and has hooves, it is ungulate.R8: if the animal is mammal and does chew-cud, it is ungulate.26動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)規(guī)則（續(xù)）R9: if the animal is mammal and carnivore and has tawny-color and has black-stripes, it is tiger.R10: if the animal is mammal and carnivore and has ta

20、wny-color and black-spots, it is cheetah.R11: if the animal is ungulate and has long-neck and has long-legs and has dark-spots, it is giraffe.R12: if the animal is ungulate and has black-stripes, it is zebra.R13: if the animal is bird and does not fly and has long-neck and has long-legs and has blac

21、k-and white-color, it is ostrich.R14: if the animal is bird and does not fly and does swim and has black-and white-color, it is penguin.R15: if the animal is bird and does fly well, it is albatross.27動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)初始事實(shí)lF1: the animal has hair.lF2: the animal eat meal.lF3: the animal has tawny-color. lF4: th

22、e animal has black-stripes.目標(biāo)條件為：該動(dòng)物是什么？28動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)正向推理樹(shù)有毛發(fā)有毛發(fā) hair hair吃肉吃肉eat meateat meat黃褐色黃褐色tawny-colortawny-color有黑色條紋有黑色條紋black-colorblack-color哺乳動(dòng)物哺乳動(dòng)物mammalmammal食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物carnivorecarnivore老虎tiger老虎tiger29 一個(gè)動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)的產(chǎn)生式推理網(wǎng)絡(luò)：以上例的規(guī)則給出黃褐色黃褐色tawny-tawny-colorcolor黑色條紋黑色條紋black-colorblack-coloreatea

23、t meal meal食肉動(dòng)物食肉動(dòng)物carnivorecarnivore老虎tiger老虎tiger豹子cheetah豹子cheetah斑馬zebra斑馬zebra長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸鹿giraffegiraffe暗斑點(diǎn)暗斑點(diǎn)dark-spotsdark-spots是有蹄類是有蹄類ungulateungulate長(zhǎng)脖子長(zhǎng)脖子long-necklong-neck長(zhǎng)腿長(zhǎng)腿long-legslong-legspointedpointed-teeth-teethclawsclawsforwardforwardeyeseyesmammalmammalhooveshooveschew-cudchew-cudgiv

24、egivemilkmilkhairhair301. 概念 知識(shí)的框架表示法1975年由M.Minsky提出，最早用作視覺(jué)感知、自然語(yǔ)言對(duì)話等問(wèn)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(lái)表示知識(shí)對(duì)象(實(shí)體)。 框架理論認(rèn)為，人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中各種事物的認(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)面臨一種新事物時(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(duì)其細(xì)節(jié)加以修改、補(bǔ)充，從而形成對(duì)當(dāng)前事物的認(rèn)識(shí)。例如：當(dāng)一個(gè)人要走近一個(gè)教室時(shí)，他能根據(jù)以往的知識(shí)，想象到這個(gè)教 室一定有四面墻，有門、窗、天花板和地板，有課桌、椅子、黑板等，盡管他對(duì)這個(gè)教室的細(xì)節(jié)還不清楚，但對(duì)教室的基本結(jié)構(gòu)是可以預(yù)見(jiàn)的。他

25、之所以能做到這一點(diǎn)，是由于他通過(guò)以往的認(rèn)識(shí)活動(dòng)已經(jīng)在記憶中建立了關(guān)于教室的框架，該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（如有四面墻、有課桌、有黑板，）。通過(guò)對(duì)該框架的查找，很容易得到教室的各有關(guān)特征。312.框架的定義 (1) 框架是用于描述具有固定的靜態(tài)對(duì)象的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該對(duì)象用“對(duì)象 屬性屬性值”表示。 (2) 框架由若干個(gè)槽（Slot）組成，槽用于描述屬性。 (3) 槽又可由若干個(gè)側(cè)面組成。側(cè)面用于描述相應(yīng)屬性的一個(gè)方面。 (4) 側(cè)面又可由一個(gè)或多個(gè)側(cè)面值組成。 (5) 框架實(shí)質(zhì)上是一個(gè)層次的嵌套鏈接表！ 323.框架的構(gòu)成框架通常由描述事物的各個(gè)方

26、面的槽組成，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。一個(gè)框架的一般結(jié)構(gòu)如下： 框架名槽1側(cè)面11值111側(cè)面12值121槽2側(cè)面21值211 槽n側(cè)面n1值n11側(cè)面nm值nm1 33例： 框架名： 商品名稱： 生產(chǎn)廠家： 出售商店: 處 罰： 處理方式： 處罰依據(jù)： 處罰時(shí)間：?jiǎn)挝唬?、月、日?經(jīng)辦部門： 在這個(gè)框架中，有4個(gè)槽，其中，“處罰”槽有4個(gè)側(cè)面，側(cè)面“處罰時(shí)間”用“單位”指出了一個(gè)填值時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)限制。例2： 框架名： 姓名：?jiǎn)挝唬ㄐ铡⒚?年齡：?jiǎn)挝唬q） 性別：范圍（男、女） 缺省（男） 職稱：范圍（教授、副教授、講師、助教） 缺?。ㄖv師） 部門：?jiǎn)挝唬ㄏ怠⒔萄?/p>

27、室） 住址： 工資： 開(kāi)始工作時(shí)間：?jiǎn)挝唬?、月?44.框架的推理。因此語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)推理中的匹配和特性繼承在框架系統(tǒng)中也可以實(shí)行。除此以外，由于框架用于描述具有固定格式的事物、動(dòng)作和事件，因此可以在新的情況下，推論出未被觀察到的事實(shí)。l框架用以下幾種途徑來(lái)幫助實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：l(1) 框架包含它所描述的情況或物體的多方面的信息。(2) 框架包含物體必須具有的屬性。在填充框架的各個(gè)槽時(shí)，要用到這些屬性。(3) 框架描述它們所代表的概念的典型事例。35用一個(gè)框架來(lái)具體體現(xiàn)一個(gè)特定情況的過(guò)程，經(jīng)常不是很順利的。但當(dāng)這個(gè)過(guò)程碰到障礙時(shí)，經(jīng)常不必放棄原來(lái)的努力去從頭開(kāi)始，而是有很多辦法可想的：(1) 選擇和當(dāng)

28、前情況相對(duì)應(yīng)的當(dāng)前的框架片斷，并把這個(gè)框架片斷和候補(bǔ)框架相匹配。選擇最佳匹配。(2) 盡管當(dāng)前的框架和要描述的情況之間有不相匹配的地方，但是仍然可以繼續(xù)應(yīng)用這個(gè)框架。(3) 查詢框架之間專門保存的鏈，以提出應(yīng)朝哪個(gè)方向進(jìn)行試探的建議。(4) 沿著框架系統(tǒng)排列的層次結(jié)構(gòu)向上移動(dòng)(即從狗框架哺乳動(dòng)物框架動(dòng)物框架)，直到找到一個(gè)足夠通用，并不與已有事實(shí)矛盾的框架。36l例 教室A的框架表示 教室2115框架教室2115框架類型：教室類型：教室范圍：100120人范圍：100120人用途：上課用途：上課天花板天花板地板地板左墻左墻右墻右墻前墻前墻墻框架墻框架墻框架墻框架門框架門框架黑板框架黑板框架37

29、5. 知識(shí)的框架表示法的特點(diǎn) (1) 框架能進(jìn)行結(jié)構(gòu)化深層知識(shí)表示： 框架可為實(shí)體、屬性關(guān)系和默認(rèn)值等提供顯示表示；其中提供默認(rèn)值相當(dāng) 于用人的經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)。 適合表示常識(shí)性知識(shí)； 表示實(shí)體固有的因果模型，便于知識(shí)的解釋； (2) 容易附加過(guò)程信息 框架主要描述靜態(tài)知識(shí)，它的 if_needed，if_added，if_removed側(cè)面可進(jìn)行附加。 (3) 框架之間的層次結(jié)構(gòu)提供了繼承特性 一個(gè)框架的屬性及附加過(guò)程可從高層次的框架繼承下來(lái)。 (4) 框架間的組織結(jié)構(gòu)化 框架可組織成層狀；每個(gè)框架形成了一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)單元；可利用系統(tǒng)擴(kuò)展、模塊化。 38 、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是知識(shí)的一種結(jié)

30、構(gòu)化圖解表示，它由節(jié)點(diǎn)和弧線或鏈線組成。節(jié)點(diǎn)用于表示實(shí)體、概念和情況等，弧線用于表示節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示由下列4個(gè)相關(guān)部分組成：(1) 詞法部分 決定表示詞匯表中允許有哪些符號(hào)，它涉及各個(gè)節(jié)點(diǎn)和弧線。(2) 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)。(3) 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。(4) 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。 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)用于描述物體概念與狀態(tài)及其間的關(guān)系； 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)間的弧組成； 節(jié)點(diǎn)： 表示物理實(shí)體、概念或狀態(tài)； ?。?表示它們間的相互關(guān)系。 語(yǔ)義網(wǎng)

31、絡(luò)在數(shù)學(xué)上是一個(gè)有向圖。39一個(gè)最簡(jiǎn)單的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是如下一個(gè)三元組： （節(jié)點(diǎn)1，弧，節(jié)點(diǎn)2） 它可用圖表示，稱為一個(gè)基本網(wǎng)元。 箭頭所指的節(jié)點(diǎn)代表上層概念，箭尾節(jié)點(diǎn)代表下層概念。 當(dāng)把多個(gè)基本網(wǎng)元用相應(yīng)語(yǔ)義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起時(shí)，就可得到一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。2. 知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以表示事實(shí)性的知識(shí)，也可以表示有關(guān)事實(shí)性知識(shí)之間的復(fù)雜聯(lián)系。 (1) 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí) 例如有下述事實(shí)： “小信使”這只鴿子從春天到秋天占有一個(gè)窩。ABRAB獵狗獵狗狗狗是一種是一種40小信使小信使鴿子鴿子鳥(niǎo)鳥(niǎo)占有占有窩窩鳥(niǎo)窩鳥(niǎo)窩春天春天時(shí)間時(shí)間秋天秋天情況情況是一只占有者是一種是一種占有物開(kāi)始于結(jié)束于是是 節(jié)點(diǎn)可以

32、表示一個(gè)事物或者一個(gè)具體概念，也可以表示某一情況、某一事件或者某個(gè)動(dòng)作。 在一些稍復(fù)雜的事實(shí)性知識(shí)中，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中可通過(guò)增設(shè)合取節(jié)點(diǎn)及析取節(jié)點(diǎn)來(lái)表示。41 (2) 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示有關(guān)事實(shí)間的關(guān)系 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以描述事物間多種復(fù)雜的語(yǔ)義關(guān)系，下面是常用的幾種： 分類關(guān)系：指事物間的類屬關(guān)系。如“是一種”等。 聚集關(guān)系：如果下層概念是其上層概念的一方面或者一個(gè)部分，則稱他們是聚集關(guān)系。 推論關(guān)系：如果一個(gè)概念可由另一個(gè)概念推出，則稱它們之間存在 推論關(guān)系。 時(shí)間、位置關(guān)系： 教學(xué)教學(xué)教師教師課程課程學(xué)生學(xué)生部分部分部分需進(jìn)食需進(jìn)食饑餓饑餓推出思遠(yuǎn)公司思遠(yuǎn)公司朱雀大街朱雀大街位于42 多元關(guān)系：在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中，一條弧只能從一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，適合 于表示一個(gè)二元關(guān)系。但在許多情況下需要用一種關(guān)系把幾個(gè)事物聯(lián)系起來(lái)。例如對(duì)于如下事實(shí)： 鄭州位于西安和北京之間。 為了在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中描述多元關(guān)系，可以用節(jié)點(diǎn)來(lái)表示關(guān)系。 (3) 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示比較復(fù)雜的知識(shí) 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示較復(fù)雜的知識(shí)時(shí)，往往牽涉到對(duì)量化變量的處理。 對(duì)于存在