人工智能之知識(shí)表示方法培訓(xùn)教學(xué)課件(88張)

1、第四章 知識(shí)表示概述表示觀表示方法第1頁(yè)，共89頁(yè)。第四章 知識(shí)表示方法概述表示觀表示方法第2頁(yè)，共89頁(yè)。概述人工智能研究中最基本的問(wèn)題之一在知識(shí)處理中總要問(wèn)到：“如何表示知識(shí)？”，“知識(shí)是用什么來(lái)表示的?”。怎樣使機(jī)器能懂，能對(duì)之進(jìn)行處理，并能以一種人類能理解的方式將處理結(jié)果告訴人們。 在AI系統(tǒng)中，給出一個(gè)清晰簡(jiǎn)潔的描述是很困難的。有研究報(bào)道認(rèn)為。嚴(yán)格地說(shuō)AI對(duì)知識(shí)表示的認(rèn)真、系統(tǒng)的研究才剛剛開始。 第3頁(yè)，共89頁(yè)。概述知識(shí)的定義（難以給出明確的定義只能從不同側(cè)面加以理解）Feigenbaum：知識(shí)是經(jīng)過(guò)消減、塑造、解釋和轉(zhuǎn)換 的信息。Bernstein：知識(shí)是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和

2、過(guò)程 組成的。 Hayes-roth：知識(shí)是事實(shí)、信念和啟發(fā)式規(guī)則。 知識(shí)庫(kù)的觀點(diǎn)：知識(shí)是某領(lǐng)域中所涉及的各有關(guān)方 面的一種符號(hào)表示。 第4頁(yè)，共89頁(yè)。概述知識(shí)的種類事實(shí)性知識(shí)：采用直接表示的形式如：凡是猴子都有尾巴過(guò)程性知識(shí)：描述做某件事的過(guò)程如：電視維修法行為性知識(shí)：不直接給出事實(shí)本身，只給出它在某方面的行為如：微分方程、（事物的內(nèi)涵）.第5頁(yè)，共89頁(yè)。概述知識(shí)的種類.實(shí)例性知識(shí)：只給出一些實(shí)例，知識(shí)藏在實(shí)例中。類比性知識(shí): 即不給出外延，也不給出內(nèi)涵，只給出它與其它事物的某些相似之處 如：比喻、謎語(yǔ) 元知識(shí)：有關(guān)知識(shí)的知識(shí)。最重要的元知識(shí)是如何使用知識(shí)的知識(shí)，如何從知識(shí)庫(kù)中找到想要的

3、知識(shí)。 第6頁(yè)，共89頁(yè)。概述知識(shí)的要素事實(shí)：事物的分類、屬性、事物間關(guān)系、科學(xué)事實(shí)、客觀事實(shí)等。（最低層的知識(shí)） 規(guī)則：事物的行動(dòng)、動(dòng)作和聯(lián)系的因果關(guān)系知識(shí)。（啟發(fā)式規(guī)則）?？刂疲寒?dāng)有多個(gè)動(dòng)作同時(shí)被激活時(shí)，選擇哪一個(gè)動(dòng)作來(lái)執(zhí)行的知識(shí)。（技巧性） 元知識(shí)：高層知識(shí)。怎樣實(shí)用規(guī)則、解釋規(guī)則、校驗(yàn)規(guī)則、解釋程序結(jié)構(gòu)等知識(shí)。 第7頁(yè)，共89頁(yè)。概述知識(shí)表示的定義知識(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。 知識(shí)表示是理智推理的部分理論。 知識(shí)表示是有效計(jì)算的載體知識(shí)表示是交流的媒介（如語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)）第8頁(yè)，共89頁(yè)。概述選取知識(shí)表示的因素表示范圍是否廣泛是否適于推理是否適于計(jì)算機(jī)處理是否有高效

4、的算法能否表示不精確知識(shí)能否模塊化總之 知識(shí)和元知識(shí)能否用統(tǒng)一 的形式表示是否加入啟發(fā)信息過(guò)程性表示還是說(shuō)明性表示表示方法是否自然第9頁(yè)，共89頁(yè)。概述選取知識(shí)表示的因素.總之，人工智能問(wèn)題的求解是以知識(shí)表示為基礎(chǔ)的。如何將已獲得的有關(guān)知識(shí)以計(jì)算機(jī)內(nèi)部代碼形式加以合理地描述、存儲(chǔ)、有效地利用便是表示應(yīng)解決的問(wèn)題。 第10頁(yè)，共89頁(yè)。概述研究?jī)?nèi)容表示觀的研究：認(rèn)識(shí)論、本體論、知識(shí)工程表示方法的研究：直接法、代替法(局部、分布，.) 第11頁(yè)，共89頁(yè)。概述知識(shí)表示研究的特點(diǎn)智能行為特有的靈活性?！俺ＷR(shí)問(wèn)題”不能概括為一類簡(jiǎn)潔的理論，是大量小理論的集合。 AI的任務(wù)受到計(jì)算裝置的約束。這導(dǎo)致了所

5、采用的“表示”必須同時(shí)滿足“刻畫智能現(xiàn)象”與“計(jì)算裝置可以接受”，這兩個(gè)有時(shí)是矛盾的條件。 第12頁(yè)，共89頁(yè)。第四章 知識(shí)表示方法概述表示觀表示方法第13頁(yè)，共89頁(yè)。第四章 知識(shí)表示方法概述表示觀表示方法第14頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀認(rèn)識(shí)論表示觀本體論表示觀知識(shí)工程表示觀表示觀即對(duì)于“什么是表示”這一基本問(wèn)題的不同理解和采用的方法論。第15頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀認(rèn)識(shí)論表示觀本體論表示觀知識(shí)工程表示觀表示觀即對(duì)于“什么是表示”這一基本問(wèn)題的不同理解和采用的方法論。第16頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 認(rèn)識(shí)論表示觀概述認(rèn)為表示是對(duì)自然世界的表述，表示自身不顯示任何智能行為。其唯一的作用就是攜帶知識(shí)。這意味著表

6、示可以獨(dú)立于啟發(fā)式來(lái)研究。最早出現(xiàn)于J.McCarthy與P.Hayes的一篇文章中。此主張的核心是將AI問(wèn)題分成兩部分：認(rèn)識(shí)論部分與啟發(fā)式部分。認(rèn)為AI的核心任務(wù)就是“常識(shí)”形式化。第17頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 認(rèn)識(shí)論表示觀討論的主要問(wèn)題“知識(shí)的不完全性”是認(rèn)識(shí)論學(xué)派討論最多的情況。推理者的知識(shí)是不完全，但卻是一致的，其要點(diǎn)是在保持知識(shí)一致性的前提下得出新的結(jié)論?！爸R(shí)不一致性”是常識(shí)的另一類性質(zhì)。例：教友派教徒是和平主義者，共和黨是好戰(zhàn)分子。已知某教授是教友派教徒，且是共和黨人。問(wèn)他是和平主義者嗎？ “知識(shí)不確定性”是更復(fù)雜的常識(shí)問(wèn)題。盡管Fuzzy、可信度理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等豐富了對(duì)常識(shí)的

7、不確定性研究方法。但還不能顯現(xiàn)地表示“可廢棄性”這個(gè)重要特征。大大限制了對(duì)智能行為“靈活性”的描述。因此，在復(fù)雜問(wèn)題求解時(shí)，集成幾種方法是有吸引力的想法?！俺ＷR(shí)的相對(duì)性”，目前在AI中研究甚少。如，理論集合是有限的，常識(shí)的集合是無(wú)限的。第18頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 認(rèn)識(shí)論表示觀特點(diǎn)表示是在特定環(huán)境下對(duì)世界觀察的結(jié)果。強(qiáng)調(diào)自然世界現(xiàn)象與表示之間的因果關(guān)系。認(rèn)為啟發(fā)式方法不屬于表示研究的內(nèi)容。認(rèn)為對(duì)常識(shí)知識(shí)的形式化是非常重要的任務(wù)。 第19頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀認(rèn)識(shí)論表示觀本體論表示觀知識(shí)工程表示觀表示觀即對(duì)于“什么是表示”這一基本問(wèn)題的不同理解和采用的方法論。第20頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀認(rèn)識(shí)論表示觀本

8、體論表示觀知識(shí)工程表示觀表示觀即對(duì)于“什么是表示”這一基本問(wèn)題的不同理解和采用的方法論。第21頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 本體論表示觀概述該觀點(diǎn)是由D.Lenta提出。 認(rèn)為表示是對(duì)自然世界的一種近似，它規(guī)定了看待自然世界的方式。即一個(gè)約定的集合。 表示是描述了關(guān)心的一部分，逼真是不可能的。 第22頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 本體論表示觀主要解決問(wèn)題表示必然需要對(duì)世界的某個(gè)部分給予特別的注意（聚集），而對(duì)世界的另外部分衰減，以求達(dá)到有效的求解。對(duì)世界可以采用不同的方式來(lái)記述。注重的不是“其語(yǔ)言形式，而是其內(nèi)容”。此內(nèi)容不是某些特定領(lǐng)域的特殊的專家知識(shí)，而是自然世界中那些具有普通意義的一般知識(shí)。（與知識(shí)工程

9、不同）推理是表示觀中不可缺少的一部分。表示研究應(yīng)與啟發(fā)式搜索聯(lián)系起來(lái)。認(rèn)為不考慮推理的純粹表示是不存在的。第23頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 本體論表示觀主要解決問(wèn)題.計(jì)算效率無(wú)疑是表示的核心問(wèn)題之一。 即有效地知識(shí)組織及與領(lǐng)域有關(guān)的啟發(fā)式知識(shí)是其提高計(jì)算效率的手段。計(jì)算效率：不同于以前的多用計(jì)算復(fù)雜性來(lái)衡量一種智能系統(tǒng)的方法,而采用計(jì)算困難度來(lái)衡量。計(jì)算復(fù)雜性一般實(shí)質(zhì)算法在極端情況下的特性。其實(shí)例的分布往往不平衡。實(shí)例是人造的能解決，實(shí)際問(wèn)題不能解決。計(jì)算困難度主要討論：計(jì)算復(fù)雜性的分布與研究困難有多大的問(wèn)題。如對(duì)大多數(shù)有價(jià)值的實(shí)例遇到難以克服的計(jì)算復(fù)雜性問(wèn)題，就研究如何克服。哪種語(yǔ)言作為表示形式不

10、是最重要的。特別強(qiáng)調(diào)表示不是數(shù)據(jù)。這點(diǎn)與知識(shí)工程不同。第24頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 本體論表示觀本體論約定的相對(duì)性電子線路分析：如果從“電路是相互連接的實(shí)體，信號(hào)順著連線瞬時(shí)地流動(dòng)”這個(gè)觀點(diǎn)，則存在著一種本體論。而如果從電動(dòng)力學(xué)來(lái)看，則存在另一種本體論。本體論研究者認(rèn)為再智能系統(tǒng)中，往往需要分成不同的層次。每個(gè)層次具有其本體論的約定。這對(duì)專家系統(tǒng)一類的問(wèn)題已被證明是有效的。 但第25頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 本體論表示觀本體論約定的相對(duì)性但要建立一個(gè)具有普通意義的帶有一般知識(shí)的知識(shí)庫(kù)，將會(huì)遇到“相對(duì)性”的困難。因?yàn)?，如果站在不同的科學(xué)深度將導(dǎo)致不同的本體論約定。那么，什么是其最終的本體論約定呢？這是

11、本體論表示觀至今未能解決的問(wèn)題。 M.Minsky的說(shuō)明是有代表性的：“在解釋非常復(fù)雜的問(wèn)題時(shí)，我們將不得不同時(shí)使用幾種完全不同的表示。這是因?yàn)?，每一種特別的表示均有其自身的優(yōu)點(diǎn)與缺陷。對(duì)涉及我們稱為常識(shí)的那些東西時(shí)，沒(méi)有一種表示可以說(shuō)是足夠的?！钡?6頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 本體論表示觀總結(jié)采用集成的方法來(lái)克服理論不足所帶來(lái)的困難，不僅對(duì)“本體論”表示觀是必然的。而且對(duì)其它兩種表示觀也是必然的。 第27頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀認(rèn)識(shí)論表示觀本體論表示觀知識(shí)工程表示觀表示觀即對(duì)于“什么是表示”這一基本問(wèn)題的不同理解和采用的方法論。第28頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀認(rèn)識(shí)論表示觀本體論表示觀知識(shí)工程表示觀表示觀即

12、對(duì)于“什么是表示”這一基本問(wèn)題的不同理解和采用的方法論。第29頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 知識(shí)工程表示觀最常用的表示法都反映了知識(shí)工程表示觀。特點(diǎn)一般將表示理解為一類數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（邏輯）及在其上的操作。 對(duì)知識(shí)的內(nèi)容更強(qiáng)調(diào)與領(lǐng)域相關(guān)的，哪些是適合于這個(gè)領(lǐng)域的，來(lái)自領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗(yàn)知識(shí)。強(qiáng)調(diào)工程實(shí)現(xiàn)性。第30頁(yè)，共89頁(yè)。表示觀 總結(jié)總結(jié)：無(wú)論持何種表示觀的AI研究者都認(rèn)為，表示是刻畫智能行為的理論。表示無(wú)論采用什么樣的方式（包括數(shù)學(xué)的或程序的）所建立的表示方法和立足于什么樣的表示觀，均需要滿足與智能現(xiàn)象一致的條件。鑒于智能現(xiàn)象的復(fù)雜性，采用什么表示觀，應(yīng)當(dāng)取決于所面臨的問(wèn)題?；\統(tǒng)地強(qiáng)調(diào)好的是沒(méi)有什么意義的。

13、近幾年一些研究者主張各種表示觀應(yīng)該互相滲透。 第31頁(yè)，共89頁(yè)。第四章 知識(shí)表示方法概述表示觀表示方法第32頁(yè)，共89頁(yè)。第四章 知識(shí)表示方法概述表示觀表示方法第33頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?4頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?5頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 概述表示方法可以分成2類替代表示法局部表示類：最充分也是正統(tǒng)AI最經(jīng)常使用的分布表示法：對(duì)局部表示法在智能行為表述尚不夠充分而作

14、的補(bǔ)充。直接表示法：正在引起越來(lái)越多AI研究者的注意。（不可完全獨(dú)立：考慮到“任何表示方法必須被計(jì)算機(jī)所接受” 這個(gè)先決條件，直接表示需要借助局部或部分表示形式。 第36頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 概述表示方法直接表示局部表示分布表示陳述性表示過(guò)程性表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示產(chǎn)生式表示邏輯表示框架表示腳本表示替代表示第37頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?8頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?9頁(yè)，共89

15、頁(yè)。表示方法 直接表示1963年由Gelernter提出的。用于基于傳統(tǒng)歐氏幾何證明的幾何定理證明器。它的輸入是對(duì)前提和目標(biāo)的陳述以及圖示（圖示是用一系列坐標(biāo)來(lái)表示的）。在證明過(guò)程中，證明器把圖示作為啟發(fā)式信息，排除在圖示中不正確的子目標(biāo)。從而大大地減少了搜索空間。 但.第40頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 直接表示1963年由Gelernter提出的。用于基于傳統(tǒng)歐氏幾何證明的幾何定理證明器。它的輸入是對(duì)前提和目標(biāo)的陳述以及圖示（圖示是用一系列坐標(biāo)來(lái)表示的）。在證明過(guò)程中，證明器把圖示作為啟發(fā)式信息，排除在圖示中不正確的子目標(biāo)。從而大大地減少了搜索空間。 但.第41頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 直接表示但

16、，長(zhǎng)期以來(lái)直接表示沒(méi)有得到長(zhǎng)足發(fā)展。原因如下：計(jì)算機(jī)對(duì)直接表示的信息難以處理。直接表示難以表示定量信息（語(yǔ)言設(shè)計(jì)失敗）直接表示不能描述自然世界的全部信息 這兩年直接表示有所發(fā)展，因?yàn)?，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，可以用其它媒體表示的方法去補(bǔ)充直接表示的不足。將被發(fā)展成多媒體。 引申的研究是臨場(chǎng)AI與臨境技術(shù)。近幾年AI對(duì)自主智能系統(tǒng)研究（完全機(jī)器做人不干預(yù)）的失望，導(dǎo)致對(duì)建立人機(jī)一體智能系統(tǒng)的嘗試。這樣系統(tǒng)所需環(huán)境的要求是直接表示興起的原因之一。第42頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?3頁(yè)，共89頁(yè)。表示方

17、法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?4頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 邏輯表示法一階謂詞邏輯是謂詞邏輯中最直觀的一種邏輯。它以謂詞形式來(lái)表示動(dòng)作的主題、客體?？腕w可以多個(gè)。如：張三與李四打網(wǎng)球（Zhang and Li play tennis），可寫為：play (Zhang, Li, tennis)這里謂詞是play，動(dòng)詞主體是Zhang和 Li，而客體是tennis。謂詞邏輯規(guī)范表達(dá)式：P ( x1, x2, x3, )， 這里P是謂詞, xi是主體與客體。第45頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 邏輯表示法謂詞比命題更加細(xì)致地

18、刻畫知識(shí)： 表達(dá)能力強(qiáng)如：北京是個(gè)城市， City(x)把城市這個(gè)概念分割出來(lái)。把“城市” 與“北京”兩個(gè)概念連接在一起，而且說(shuō)明“北京”是“城市”的子概念。（有層） 謂詞可以代表變化的情況如：City(北京),真。 City(煤球)，假在不同的知識(shí)之間建立聯(lián)系.第46頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 邏輯表示法在不同的知識(shí)之間建立聯(lián)系如：Human(x) Lawed(x)， 人人都受法律管制，x是同一個(gè)人。Commit(x) Punished(x)， x不一定是人也可以是動(dòng)物。而，Human(x) Lawed(x)commit(x) Punished(x)，意為如果由于某個(gè)x是人而受法律管制，則這個(gè)人

19、犯了罪就一定要受到懲罰。第47頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 邏輯表示法謂詞邏輯法是應(yīng)用最廣的方法之一，其原因是：謂詞邏輯與數(shù)據(jù)庫(kù)，特別是關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)就有密切的關(guān)系。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)中，邏輯代數(shù)表達(dá)式是謂詞表達(dá)式之一。因此，如果采用謂詞邏輯作為系統(tǒng)的理論背景，則可將數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)擴(kuò)展改造成知識(shí)庫(kù)。 一階謂詞邏輯具有完備的邏輯推理算法。如果對(duì)邏輯的某些外延擴(kuò)展后，則可把大部分的知識(shí)表達(dá)成一階謂詞邏輯的形式。（知識(shí)易表達(dá)） .第48頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 邏輯表示法謂詞邏輯法是應(yīng)用最廣的方法之一，其原因是：.謂詞邏輯本身具有比較扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，知識(shí)的表達(dá)方式?jīng)Q定了系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。因此，對(duì)知識(shí)表達(dá)方式的嚴(yán)密科學(xué)性要求

20、就比較容易得到滿足。這樣對(duì)形式理論的擴(kuò)展導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)框架的發(fā)展。 邏輯推理是公理集合中演繹而得出結(jié)論的過(guò)程。由于邏輯及形式系統(tǒng)具有的重要性質(zhì)，可以保證知識(shí)庫(kù)中新舊知識(shí)在邏輯上的一致性（或通過(guò)相應(yīng)的一套處理過(guò)程檢驗(yàn)）、和所演繹出來(lái)的結(jié)論的正確性。而其它的表示方法在這點(diǎn)上還不能與其相比。 第49頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法 邏輯表示法 為此邏輯表示法在實(shí)際人工智能系統(tǒng)上得到應(yīng)用。例： p148存在問(wèn)題：謂詞表示越細(xì)，推力越慢、效率越低，但表示清楚。實(shí)際中是要折衷的。第50頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉?/p>

21、法第51頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?2頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法美國(guó)數(shù)學(xué)家Post，1943年提出了一種計(jì)算形式體系里所使用的術(shù)語(yǔ)。主要是使用類似文法的規(guī)則，對(duì)符號(hào)串做替換運(yùn)算。這就是最早的一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)。到了60年代，產(chǎn)生式系統(tǒng)成為認(rèn)知心理學(xué)研究人類心理活動(dòng)中信息加工過(guò)程的基礎(chǔ)，由此心理學(xué)家認(rèn)為，人腦對(duì)知識(shí)的存儲(chǔ)就是產(chǎn)生式形式。因此，用它來(lái)建立人類認(rèn)知模型。到目前為止，產(chǎn)生式系統(tǒng)已發(fā)展成為人工智能系統(tǒng)中最典型最普遍的一種結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生式表示方法是專家系統(tǒng)的第一選擇的知識(shí)表達(dá)方

22、式。第53頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法表示形式一般用三元組（對(duì)象，屬性，值）或 （關(guān)系，對(duì)象1，對(duì)象2）例：（Lee, Age, 35）, (Friend, Lee, Chang)第54頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本特征： 一組規(guī)則，即產(chǎn)生式本身。 每個(gè)規(guī)則分左邊右邊。 如：天上下雨 地上濕 中國(guó)的首都是北京一般左邊表示情況，即什么條件。發(fā)生時(shí)產(chǎn)生式被調(diào)用。通常用匹配方法和式情況。匹配成功時(shí)，執(zhí)行右邊規(guī)定的動(dòng)作。第55頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本特征：數(shù)據(jù)庫(kù)存放的數(shù)據(jù)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。這里的數(shù)據(jù)是廣義的常量

23、、變量、多元組謂詞、表、圖像等。往往事實(shí)或斷言知識(shí)元 一個(gè)解釋程序從匹配成功的規(guī)則（可能不止一個(gè)）中選出一個(gè)加以執(zhí)行。 第56頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法推理方法：正向、反向、雙向，與或樹。例：P154第57頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法特點(diǎn)用產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)求解問(wèn)題的過(guò)程和人類求解問(wèn)題時(shí)的思維很相像。因而可以用它來(lái)模擬人類求解問(wèn)題的思維過(guò)程。可以把產(chǎn)生式系統(tǒng)作為人工智能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單元或基本模型看待。就好像是積木世界中的積木塊一樣。因而研究產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本問(wèn)題就具有一般意義。表示的格式固定、形式單一、規(guī)則間相互獨(dú)立。所以建立容易；推理方式單純、知識(shí)庫(kù)與推理機(jī)分離，修改方便、

24、容易理解。 第58頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法優(yōu)點(diǎn)模塊性。規(guī)則與規(guī)則之間相互獨(dú)立靈活性。知識(shí)庫(kù)易于增加、修改、刪除自然性。方便地表示專家的啟發(fā)性知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)透明性。易于保留動(dòng)作所產(chǎn)生的變化、軌跡第59頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法產(chǎn)生式規(guī)則表示法缺點(diǎn)：知識(shí)庫(kù)維護(hù)難。 效率低。為了模塊一致性 理解難。由于規(guī)則一致性彼此之間不能調(diào)用。應(yīng)用實(shí)例：用于化工工業(yè)測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的DENDRAL用于診斷腦膜炎和血液病毒感染的MYCIN估計(jì)礦藏的PROSPECTOR第60頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?1頁(yè)

25、，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?2頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法概述1968年Quillian的博士論文建議用一種語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)來(lái)描述人對(duì)事物的認(rèn)知，實(shí)際上是對(duì)人腦功能的模擬。 邏輯和產(chǎn)生式表示方法常用于表示有關(guān)領(lǐng)域中各個(gè)不同狀態(tài)間的關(guān)系。然而用于表示一個(gè)事物同其各個(gè)部分間的分類知識(shí)就不方便了。 槽和填槽表示方法便于表示這種分類知識(shí)。這種表示方法包括語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架、概念從屬和腳本。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)方法的特點(diǎn)就在于提出了槽和填槽的結(jié)構(gòu)。 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)同一階邏輯有相同的能力。多用于自然語(yǔ)言處理。 第63頁(yè)，

26、共89頁(yè)。表示方法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法表示形式每一個(gè)要表達(dá)的事實(shí)用一個(gè)“結(jié)點(diǎn)”表示，而事實(shí)之間的關(guān)系用“弧線”表示。即，有向圖表示的三元組，（結(jié)點(diǎn)1， 弧，結(jié)點(diǎn)2）連接而成。推理特點(diǎn)不十分明了，有繼承規(guī)則?？梢杂藐P(guān)系如：成員聯(lián)系、特征聯(lián)系、相互作用聯(lián)系、集合聯(lián)系、合成聯(lián)系、因果聯(lián)系、活動(dòng)方式聯(lián)式、活動(dòng)目標(biāo)聯(lián)系、蘊(yùn)含聯(lián)系等。還可以將語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)引入邏輯含義。表示，關(guān)系，是用歸結(jié)推理法。 第64頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法結(jié)論語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)圖的好處是直觀、清晰缺點(diǎn)是表達(dá)范圍有限。如，一旦有十個(gè)結(jié)點(diǎn)，而且各結(jié)點(diǎn)之間又有聯(lián)系，則這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就很難辨請(qǐng)了。 第65頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則

27、表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?6頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?7頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法框架表示法概述1975年 Minsky在論文中提出了框架理論。他從心理學(xué)的證據(jù)出發(fā)，認(rèn)為人的知識(shí)以框架結(jié)構(gòu)記存在人腦中。當(dāng)人們面臨新的情況，或?qū)?wèn)題的看法有重要變化時(shí)，總是從自己的記憶中找出一個(gè)合適的框架，然后根據(jù)細(xì)節(jié)加以修改補(bǔ)充，從而形成對(duì)新觀察到的事物的認(rèn)識(shí)。人類對(duì)于一件事的了解，表現(xiàn)在對(duì)于這件實(shí)物的諸方面，即屬性的了解。掌握了事物的屬性，也就

28、有了關(guān)于事物的知識(shí)，知識(shí)表示是從屬性描述開始的。第68頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法框架表示法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、值組成推理方法：沒(méi)有固定的推理機(jī)理。但和語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)一樣遵循匹配和繼承的原理。 第69頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法框架表示法性質(zhì)對(duì)事物進(jìn)行描述。而且對(duì)其中某些細(xì)節(jié)做進(jìn)一步描述。則可將其擴(kuò)充為另外一些框架。 如：汽車載貨或人可以通過(guò)它對(duì)一些從感官中沒(méi)有直接得到的信息進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)于人來(lái)說(shuō)這種功能是很強(qiáng)的。如：一想

29、到桌子就可以想到它腿的形狀與位置?？梢栽谒A(chǔ)上進(jìn)行判斷推理?？赏ㄟ^(guò)它來(lái)認(rèn)識(shí)某一類事物?？梢酝ㄟ^(guò)一系列實(shí)例來(lái)修正框架對(duì)某些事物的不完整描述。（填充空的框架，修改默認(rèn)值）第70頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?1頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?2頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法腳本表示法腳本方式是采用一個(gè)專用的框架，用來(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)表代要表示的對(duì)象的基本行為。有些象

30、電影劇本。第73頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?4頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?5頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法過(guò)程表示法前面的幾種知識(shí)表示方法均是知識(shí)和事實(shí)的一種靜止的表示方法。我們稱這類知識(shí)表示方式為陳述式表達(dá)。它所強(qiáng)調(diào)的是事物所涉及的對(duì)象是什么，是對(duì)事物有關(guān)知識(shí)的靜態(tài)描述，是知識(shí)的一種顯式、說(shuō)明性知識(shí)表達(dá)形式。 說(shuō)明性表示知識(shí)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

31、這些知識(shí)之中。而過(guò)程性知識(shí)則給出解決一個(gè)問(wèn)題的具體過(guò)程。 第76頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法過(guò)程表示法說(shuō)明性知識(shí)和過(guò)程性知識(shí)相比：說(shuō)明性知識(shí)比較簡(jiǎn)要、清晰、可靠、便于修改。但往往效率低。 過(guò)程性知識(shí)比較直截了當(dāng)，效率高。但由于詳細(xì)地給出了解決過(guò)程，使這種知識(shí)表示顯得復(fù)雜、不直觀、容易出錯(cuò)、不便于修改。 實(shí)際上，說(shuō)明性表示和過(guò)程性表示實(shí)際上沒(méi)有絕對(duì)的分界線。因此，任何說(shuō)明性知識(shí)如果要被實(shí)際使用，必須有一個(gè)相應(yīng)的過(guò)程去解釋執(zhí)行它。對(duì)于一個(gè)以使用說(shuō)明性表示為主的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，這種過(guò)程往往是隱含在系統(tǒng)之中，而不是面向用戶。 第77頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法過(guò)程表示法知識(shí)過(guò)程性的兩個(gè)含義：含義1：把解決一個(gè)問(wèn)題的過(guò)程

32、描述出來(lái)。可以稱它為解題知識(shí)的過(guò)程表示。 含義2：把客觀事物的發(fā)展過(guò)程用某種方式表示出來(lái)。 在某些情況下，這兩種含義是很難決然分開的。如，任何一個(gè)解題系統(tǒng)的基本構(gòu)成都是一個(gè)數(shù)據(jù)集，一組運(yùn)算符和一個(gè)解釋程序。過(guò)程性知識(shí)使用狀態(tài)來(lái)表示，在狀態(tài)空間運(yùn)作。第78頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法過(guò)程表示法過(guò)程式表示定義：過(guò)程式表示就是將有關(guān)某一問(wèn)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)求解過(guò)程。 它所給出的是事物的一些客觀規(guī)律，表達(dá)的是如何求解問(wèn)題，知識(shí)的描述形式就是程序。所有信息均隱含在程序中效率高、沒(méi)有固定形式。 如何描述知識(shí)完全取決定于具體的問(wèn)題。 實(shí)際上的系統(tǒng)都是陳述與過(guò)程觀點(diǎn)的結(jié)合。陳述

33、之中多少包含了過(guò)程方法。第79頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?0頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?1頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法混合型知識(shí)表示法上述的知識(shí)表示雖各有特點(diǎn)，而且適用的領(lǐng)域也不同。如：謂詞邏輯方法只適用于確定性、陳述性、靜態(tài)性知識(shí)，而對(duì)動(dòng)態(tài)的、變化性、模糊性知識(shí)則很難表示。 產(chǎn)生式規(guī)則方法推理方法太單一，如果前提條件太多，或規(guī)則條數(shù)太多，則推理的速度將慢得驚人。 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)方法表達(dá)的

34、知識(shí)面比較窄。 框架方法表示的知識(shí)橫向關(guān)系不太明確。（縱向從屬繼承關(guān)系很明確） 對(duì)于復(fù)雜的、深層次的知識(shí)，就很難用一種知識(shí)表示來(lái)解決問(wèn)題。第82頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法混合型知識(shí)表示法根據(jù)需要表示的知識(shí)的特征來(lái)決定用二、三種方式聯(lián)合表示。邏輯與框架：框架里的槽值可以對(duì)應(yīng)與謂詞項(xiàng)。 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)與框架：結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)與框架，結(jié)點(diǎn)的參數(shù)就是框架的槽值。 產(chǎn)生式與框架：框架的槽值對(duì)應(yīng)于一條產(chǎn)生式規(guī)則。 邏輯、產(chǎn)生式和過(guò)程式：產(chǎn)生式兩端以謂詞形式出現(xiàn)“活動(dòng)”是個(gè)過(guò)程。 與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合 第83頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?4頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過(guò)程表示混合型知識(shí)表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ǖ?5頁(yè)，共89頁(yè)。表示方法面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示法面向?qū)ο蟊硎痉ㄖ械膶?duì)象指物體，消息指物體間的聯(lián)系，通過(guò)發(fā)送消息使對(duì)象間相互作用來(lái)求得所需的結(jié)果。任何事物都是對(duì)象，對(duì)象按照“類”、“子類“進(jìn)行分類。特點(diǎn)： 有屬性繼承、特征描