數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)(講稿21-知識表示)

1、裝訂線PAGE PAGE 30第2章 知識表表示知識表示示是人工工智能研研究中極極為重要要的研究究課題之之一。無無論應用用人工智智能技術術解決什什么問題題，首先先遇到的的就是所所涉及的的各類知知識如何何加以表表示。不不同的知知識有不不同的表表示方法法，研究究知識表表示方法法，不單單是解決決如何將將知識存存儲在計計算機中中，更重重要的是是應該能能夠方便便和正確確地使用用知識。合理的的知識表表示，可可以使問問題求解解變得容容易，并并且有較較高的求求解效率率。評價一個個好的知知識表示示系統(tǒng)應應具有以以下幾點點：具有表示示某個專專門領域域所需要要的知識識能力，并保證證知識庫庫中的知知識是相相容的；具有

2、從已已知知識識推導出出新知識識的能力力，容易易建立表表達新知知識所需需要的新新結(jié)構(gòu)；便于新知知識的獲獲取，最最簡單的的情況是是能夠由由人直接接輸入知知識到知知識庫中中；便于將啟啟發(fā)式知知識附加加到知識識結(jié)構(gòu)中中，以便便把推理理集中在在最希望望的方向向上。為了實現(xiàn)現(xiàn)上述目目標，人人們至今今已提出出了幾十十種甚至至上百種種的知識識表示方方法。但但沒有一一種表示示能包打打天下。較為常常見的知知識表示示方法有有：一階謂詞詞邏輯表表示 產(chǎn)生式表表示或稱稱規(guī)則表表示 語義網(wǎng)表表示 框架表示示 面象對象象表示過程表示示腳本表示示神經(jīng)元表表示特性表表表示2.1一一階謂詞詞邏輯表表示謂詞邏輯輯是一種種形式語語言

3、，也也是目前前能夠表表達人類類思維活活動的一一種最精精確的語語言。它它與人類類的自然然語言比比較接近近，即可可方便地地存儲到到計算機機中，又又可被計計算機進進行精確確處理。因此，謂詞邏邏輯是最最早且最最主要用用于人工工智能知知識描述述的方法法之一。它是一一種基于于數(shù)理邏邏輯的知知識表示示方式。而數(shù)理理邏輯是是一門研研究推理理的科學學，它作作為人工工智能的的基礎，在人工工智能的的發(fā)展中中占有重重要地位位。人工工智能中中用到的的邏輯可可分為兩兩大類：一階經(jīng)典典命題邏邏輯和謂謂詞邏輯輯除經(jīng)典以以外的那那些邏輯輯2.1.1一階階謂詞邏邏輯表示示的邏輯輯基礎謂詞邏輯輯是在命命題邏輯輯的基礎礎上發(fā)展展起來

4、的的，為此此先討論論一階謂謂詞邏輯輯知識表表示中所所需要的的一些邏邏輯基礎礎。如命命題、謂謂詞、連連接詞、量詞、謂詞公公式等。 1. 命題和和真值定義2.1：一一個陳述述句稱為為一個斷斷言。凡凡有真假假意義的的斷言稱稱為命題題。（即即可以確確定真假假意義的的陳述句句）注： 命題的的意義通通常稱為為真值，它它只有真真（T）假（FF）兩種種情況。 在命命題邏輯輯中，命命題通常常用大寫寫的英文文字母來來表示。一個命命題不能能同時為為真又為為假。 一個個命題可可在一定定條件下下為真，在另一一條件下下為假。如，PP：“北京今今天有雨雨”，需根根據(jù)當天天的情況況決定其其真值。 沒有有真假意意義的感感嘆句、

5、疑問句句等都不不是命題題。如，P：今今天好冷冷呀??；Q：今今天的溫溫度有多多少度？ 命題題的優(yōu)點點是簡單單、明確確；缺點點是無法法描述客客觀事物物的結(jié)構(gòu)構(gòu)及其邏邏輯特征征，也無無法表示示不同事事物間的的共性。如，“楊青是是教師”和“李文是是教師”這兩個個命題，用命題題邏輯表表示時，無法把把兩人都都是教師師這一共共同特征征表示出出來。 2. 論域和和謂詞論域是由由所討論論對象之之全體構(gòu)構(gòu)成的非非空集合合。論域域中的元元素稱為為個體。論域又又稱個體體域。在謂詞邏邏輯中，命題是是用謂詞詞表示的的。一個謂詞詞可分為為：謂詞詞名和個體兩部部分。其其中，個個體是用用來表示示某個獨獨立存在在的事物物或者某某

6、個抽象象的概念念；謂詞詞名是用用來表示示個體的的性質(zhì)、狀態(tài)或或個體之之間的關關系等。通常，謂謂詞名用用大寫英英文字母母表示，個體用用小寫英英文字母母表示。如：王宏宏是學生生 謂詞表表示為：STUUDENNT（WWangghonng） 桂林山山水甲天天下 謂詞表表示為：甲天下下（桂林林山水） 桂林在在廣西的的北部 謂謂詞表示示為：在在（北部部，桂林林，廣西西） 廣西西師大校校園坐落落在桂林林 謂詞表表示為：坐落在在（廣西西師大校校園，桂桂林） 全州州是桂林林的縣 謂詞詞表示為為：縣（全州，桂林）x6 謂詞表表示為：Greeateer(xx,6) 王宏宏的父親親是教師師 謂詞表表示為：TEAACH

7、EER（ffathher(Wannghoong)） 謂詞的的形式定定義如下下：定義2.2 設設D是個個體域，P:是是一個映映射，其其中則稱P是是一個nn元謂詞詞。記為為：，是個體體。注：在謂謂詞中，個體可可以是常常量、變變元或函函數(shù)。函數(shù)的定定義形式式為： 定義2.3 設設D是個個體域，的一個個映射，則稱是是D上的的一個nn元函數(shù)數(shù)。記作作：，是個體體。說明： 謂詞詞和函數(shù)數(shù)的定義義形式相相似，但但卻是兩兩個不同同的概念念。 謂詞詞的真值值是T或或F，而而函數(shù)無無真值可可言，其其值是DD中的某某個個體體。謂詞實實現(xiàn)的是是從個體體域中的的個體到到T或FF的映射射，而函函數(shù)實現(xiàn)現(xiàn)的是同同一個體體域

8、中從從一個個個體到另另一個個個體的映映射。 在謂謂詞邏輯輯中，函函數(shù)本身身不能單單獨使用用，它必必須嵌入入到謂詞詞中。 如果果中的個體體都是常常量、變變元或函函數(shù)，則則稱其為為一階謂謂詞。若若某個本本身又是是另一個個一階謂謂詞，則則稱它為為二階謂謂詞。3. 連連接詞和和量詞連接詞是是用來連連接簡單單命題，并由簡簡單命題題構(gòu)成復復合命題題的邏輯輯運算符符號。在一階謂謂詞邏輯輯中，有有5個連連接詞和和2個量量詞。由由于命題題邏輯可可看作謂謂詞邏輯輯的一種種特殊形形式，因因此5個個連接詞詞同樣適適應于命命題邏輯輯，但22個量詞詞僅適應應在于謂謂詞邏輯輯。：稱為“非”。它表表示其后后命題的的否定：稱為

9、“析取”。它表表示所連連接的兩兩個命題題之間具具有“或”的關系系：稱為“合取”。它表表示所連連接的兩兩個命題題之間具具有“與”的關系系：稱為“條件”或“蘊含”。它表表示“若則”的語語義。如如，表示示“P蘊含含Q”，讀作作：“如果PP，則QQ”，其中中P稱為為條件的的前件，Q稱為為條件的的后件。：稱為“雙條件件”。它表表示“當且僅僅當”的語義義。如，表示PP當且僅僅當Q，即讀作作“P當且且僅當QQ”。謂詞邏輯輯真值表表PQTTFTTTTTFFTFFFFTTTFTFFFTFFTT在一階謂謂詞邏輯輯中，引引入了22個量詞詞符號：全程量量詞符號號和存在在量詞符符號。所所有的，任一個個至至少有一一個，存

10、存在有量詞是由由量詞符符號和被被其量化化的變元元所組成成的表達達式，是是用來對對謂詞中中的個體體作出量量的規(guī)定定。如，“對對論域中中的所有有個體”，表示示為；“對論域域中的某某個個體體”，表示示為。命題為真真，當且且僅當論論域中的的所有，都有為為真命題為真真，當且且僅當論論域中至至少存在在一個，使得為為真 4. 項與合合式公式式在一階謂謂詞邏輯輯中，合合法的表表達式稱稱為合式式公式（即謂詞詞公式）。定義2.4 項項滿足如如下規(guī)則則：單獨一個個個體詞詞是項；若是項，是n元元函數(shù)，則是項項；由（1）、（22）生成成的表達達式是項項?？梢姡楉検前褌€個體常量量、個體體變量和和函數(shù)統(tǒng)統(tǒng)一起來來的概念念

11、。定義2.5 原原子謂詞詞公式的的含義為為： 若是是項，PP是謂詞詞符號，則稱PP()為為原子謂謂詞公式式。定義2.6 滿滿足如下下規(guī)則的的謂詞演演算可得得到合式式公式：單個原子子謂詞公公式是合合式公式式；若A是合合式公式式，則也也是合式式公式；若A、BB是合式式公式，則也都都是合式式公式；若A是合合式公式式，是項項，則和和也都是是合式公公式。注：在合合式公式式中，連連接詞之之間的優(yōu)優(yōu)先級順順序為： 5. 自由變變元和約約束變元元當一個謂謂詞公式式含有量量詞時，通常把把位于量量詞后面面的單個個謂詞或或者用括括弧括起起來的合合式公式式稱為該該量詞的的轄域。轄域內(nèi)內(nèi)與量詞詞中同名名的變元元稱為約約

12、束變元元，不受受約束的的變元稱稱為自由由變元。如這里，是是的轄域域，其中中的是的約束束變元；中的是自自由變元元。公式式中所有有的都是是自由變變元。注：在謂謂詞公式式中，變變元的名名字是無無關緊要要的，可可以把一一個名字字換成別別的名字字。換名時注注意兩點點：當對量量詞轄域域內(nèi)的約約束變元元更名時時，必須須把同名名的約束束變元都都統(tǒng)一換換成另外外一個相相同的名名字，且且不能與與轄域內(nèi)內(nèi)的自由由變元同同名；當對轄轄域內(nèi)自自由變元元更名時時，不能能改成與與約束變變元同名名。如上上例可表表示為：命題公式式是謂詞詞公式的的一種特特殊情況況，也可可用連接接詞把單單個命題題連接起起來構(gòu)成成合式公公式。如如，

13、都是是命題公公式。2.1.2謂詞詞邏輯的的知識表表示方法法謂詞邏輯輯不僅可可以用來來表示事事物的狀狀態(tài)、屬屬性、概概念等事事實性知知識，也也可以用用來表示示事物的的因果關關系。對事實性性知識，常用符符號連接接起來的的謂詞公公式表示示。對事物間間的因果果關系，通常用用蘊含式式表示。如，對對“如果則”可表示示為“”當用謂詞詞邏輯表表示知識識時，先先要根據(jù)據(jù)所表示示的知識識定義謂謂詞，然然后再用用連接詞詞或者量量詞把這這些詞連連接起來來，形成成一個謂謂詞公式式。例1 用謂謂詞邏輯輯表示知知識“每個人人都有一一個父親親”。謂詞： PEERSOON（xx）：表表示x是人 HAASFAATHEER（xx,

14、y）：表表示x有父親親y則該知識識可用謂謂詞表示示為：例2 用謂謂詞邏輯輯表示知知識“所有教教師都有有自己的的學生”。謂詞： TEEACHHER（x）：表表示x是教師師 STTUDEENT（y）：表表示y是學生生 TEEACHHERSS（x,y）：表表示x是y的老師師則該知識識可用謂謂詞表示示為：例3 用謂謂詞邏輯輯表示知知識“所有的的整數(shù)不不是偶數(shù)數(shù)就是奇奇數(shù)”。謂詞： II(x): x是整數(shù)數(shù) EE(x):x是偶數(shù)數(shù) OO(x):x是奇數(shù)數(shù) 則該知識識可用謂謂詞表示示為：例4 用謂謂詞邏輯輯表示知知識：王宏是計計算機系系的一名名學生。李明是王王宏的同同班同學學。凡是計算算機系的的學生都都喜

15、歡編編程序。謂詞： CCOMPPUTEER(xx): 表示xx是計算算系的學學生 CCLASSSMAATE(x,y): 表示xx是y的同班班同學 LLIKEE(x,y): 表示xx喜歡y則上述知知識表示示為： CCOMPPUTEER(WWangghonng) CCLASSSMAATE(Limmingg,Waanghhongg)2.1.3謂詞詞邏輯表表示的應應用 示例例1 機器人人移盒子子問題設在一房房間里，c處有有一個機機器，aa和b處處各有一一張桌子子，分別別稱為aa桌和bb桌，aa桌上有有一盒子子，如圖圖所示。要求機機器人從從c處出出發(fā)把盒盒子從aa桌拿到到b桌子子上，然然后再回回到c處處

16、。試用用謂詞邏邏輯來描描述機器器人的行行動過程程。分析：此此例中的的謂詞公公式，不不僅要用用來描述述事物的的狀態(tài)、位置，而且還還要用來來表示動動作。定義的謂謂詞：TTABLLE(xx)：xx是桌子子 EEMPTTY(yy)：yy手中是是空中 AAT(yy,z): yy在z的的附近 HHOLDDS(yy,w): yy拿著ww OON(ww,x)：w在在x桌面面上由此知，問題的的初始狀狀態(tài)是： 問問題的目目標狀態(tài)態(tài)： ATT(roobott,c) ATT(roobott,c) EMPPTY(robbot) EMMPTYY(roobott) ONN(boox,aa) ON(boxx,b)TABLLE

17、(aa) TABBLE(a)TABLLE(bb) TABBLE(b)顯然，機機器人行行動的目目標是把把問題的的初始狀狀態(tài)轉(zhuǎn)換換為目標標狀態(tài)。而要實實現(xiàn)問題題的狀態(tài)態(tài)轉(zhuǎn)換，則需要要完成一一系列的的操作。對于每每個操作作，一般般都可分分為條件件和動作作部分。條件部部分用來來說明執(zhí)執(zhí)行該操操作必須須具備的的先決條條件，動動作部分分給出了了該操作作對問題題狀態(tài)的的改變情情況。條條件部分分可用謂謂詞公式式來表示示，動作作部分則則是通過過在執(zhí)行行該操作作前的問問題狀態(tài)態(tài)中刪去去和增加加相應的的謂詞來來實現(xiàn)。本例中，機器人人需要執(zhí)執(zhí)行的操操作： GGotoo(x,y): 從xx處走到到y(tǒng)處 Picckupp

18、(x): 在在x處拿拿起盒子子 Settdowwn(xx): 在x處處放下盒盒子其對應的的條件和和動作如如下： Gooto(x,yy) 條條件：AAT(rroboot,xx) 動動作：刪刪除表: ATT(roobott,x) 添添加表:AT(robbot,y)Pickkup(x) 條條件：OON(bbox,x),TABBLE(x),AT(robbot,x),EMPPTY(robbot) 動動作：刪刪除表: EMMPTYY(roobott), ON(boxx,x) 添添加表: HOOLDSS(robbot,boxx)Setddownn(x) 條條件：AAT(rroboot,xx ),TABBLE

19、(x),HOLLDS(robbot,boxx) 動動作：刪刪除表: HOOLDSS(roobott,boox) 添添加表: EMMPTYY(roobott), ON(boxx,x)由此得出出，機器器人行動動規(guī)劃問問題的求求解過程程為： 示例例2 機器人人摞積木木問題 設機器器人有一一只機械械手，要要處理的的世界有有一張桌桌子，桌桌子可堆堆放若干干相同的的積木塊塊。機械械手有44個操作作積木的的典型動動作：從從桌面上上揀起一一塊積木木；將手手中的積積木放到到桌面上上；在積積木上再再摞上一一塊積木木；從積積木上面面揀起一一塊積木木。積木木世界的的布如圖圖所示。分析：定定義的謂謂詞：CLEAAR(x

20、x)：積積木x上是空空的 OON(xx,y)：積積木x在積木木y的上面面 OONTAABLEE(x): 積木xx在桌面面上 HHOLDDINGG(x): 機械手手抓住xx HHANDDEMPPTY：機械手手是空的的由此知，問題的的初始狀狀態(tài)是： 問問題的目目標狀態(tài)態(tài)： CLLEARR(B) ONN(B,C) ONN(C,A) OON(AA,B) CLLEARR(C) ONNTABBLE(B) ONNTABBLE(A)HANDDEMPPTY本例中，機械手手需要執(zhí)執(zhí)行4個個操作： PPickkup(x): 從桌桌面上揀揀起一塊塊積木xx PPutddownn(x): 將將手中的的積木放放到桌面面上

21、 Staack(x,yy): 在積木木x上再再摞上一一塊積木木y Unsstacck(xx,y): 從從積木xx上面揀揀起一塊塊積木yy其對應的的條件和和動作如如下： Piickuup(xx) 條件件： OONTAABLEE(x)，CCLEAAR(xx), HANNDEMMPTYY 動作： 刪除除表ONNTABBLE(x)，HHANDDEMPPTY 添加加表HOOLDIING(x)Putddownn(x) 條條件：HHOLDDINGG(x) 動作作：刪除除表HOOLDIING(x) 添加加表HAANDEEMPTTY，OONTAABLEE(x)，CCLEAAR(xx)Stacck(xx,y) 條

22、件：HOLLDINNG(xx)，CCLEAAR(yy) 動作作：刪除除表HOOLDIING(x)，CCLEAAR(yy) 添加加表HAANDEEMPTTY，OON(xx,y)，CCLEAAR(xx)Unsttackk(x,y) 條件：，HAANDEEMPTTY,CCLEAAR(yy) 動作：刪除表表HANNDEMMPTYY，ONN(y,x) 添加表表CLEEAR(x),HOLLDINNG(yy) 示例例3 猴子摘摘香蕉問問題設房間里里有一只只猴子（即機器器人），位于aa處。CC處上方方的天花花板上有有一串香香蕉，猴猴子想吃吃，但摸摸不著。房間bb處還有有一個箱箱子，如如果猴子子站到箱箱子上就就

23、可以摸摸著天花花板。用用謂詞邏邏輯描述述猴子得得到香蕉蕉的行動動規(guī)劃。分析：定定義謂詞詞： AAT(xx,y): 表表示x在在y處 OONBOOX:表表示猴子子在箱子子上面 BBH:猴猴子得到到香蕉由此知，問題的的初始狀狀態(tài)是： 問問題的目目標狀態(tài)態(tài)： ATT(Moonkeey,aa) ATT(Moonkeey,cc) ATT(Boox,bb) ATT(Boox,cc) OONBOOX ONNBOXX HHB HB本例中，猴子需需要執(zhí)行行的操作作為： GGotoo(u,v): 表示示猴子從從u處走走到v處處 PPushhboxx(v,w): 表示示猴子推推著箱子子從v處處移到ww處 Cliim

24、bbbox: 表示示猴子爬爬上箱子子 Graasp: 表示示猴子摘摘取香蕉蕉其對應的的條件和和動作如如下：Gotoo(u,v) 條件：AT(Monnkeyy,u),OONBOOX 動動作：刪刪除表AAT(MMonkkey,u) 添添加表AAT(MMonkkey,v) Pusshboox(vv,w) 條件件：OONBOOX，AAT(MMonkkey,v)，AT(BOXX,v) 動作：刪除表表AT(Monnkeyy,v)，ATT(BOOX,vv) 添加表表AT(Monnkeyy,w), AAT(BBOX,w)Climmbboox 條條件：ONBBOX，AT(Monnkeyy,c), AAT(BBO

25、X,c) 動動作：刪刪除表ONBBOX 添加表表ONBBOX Graasp 條件：HBB，ONNBOXX，ATT(BOOX,cc) 動作：刪除表表HBB 添加表表HB2.1.4謂詞詞邏輯表表示的特特性邏輯表示示法的主主要特點點是建立立在某種種形式邏邏輯基礎礎上的，并利用用了邏輯輯方法研研究推理理規(guī)律，即條件件與結(jié)論論之間的的蘊含關關系。邏輯表示示法的主主要優(yōu)點點：符號簡單單，描述述易于理理解；自然、嚴嚴密、靈靈活、模模塊化；具有嚴格格的形式式定義；每項事實實僅需表表示一次次；具有證明明過程中中所使用用的推理理規(guī)則；利用定理理證明技技術可雙雙從老的的事實推推出新的的事實。邏輯表示示法主要要缺點：

26、知識表示示能力差差難于表示示過程式式和啟發(fā)發(fā)式知識識；由于缺乏乏組織原原則，利利用該方方法表示示知識庫庫難于管管理；由于弱證證明過程程，當事事實的數(shù)數(shù)目增大大時，易易產(chǎn)生組組合爆炸炸。系統(tǒng)效率率低2.2 產(chǎn)生式式表示法法“產(chǎn)生式式”這一術術語，是是由美國國數(shù)學家家、邏輯輯學家波波斯特（E.PPostt）19943年年提出的的。他在在研究一一種稱為為波斯特特機的計計算模型型時首次次使用這這一術語語。波斯斯特機的的目的在在于證明明它和“圖靈機機”具有相相同的計計算能力力。在該該模型中中，Poost主主要用類類似于文文法的規(guī)規(guī)則對符符號串做做替換運運算，并并把其中中的每一一條符號號變換規(guī)規(guī)則稱為為一

27、個產(chǎn)產(chǎn)生式。后在660年代代由Neewelll（紐紐厄爾）和Siimonn（西蒙蒙）等人人做了進進一步的的研究和和發(fā)展，并將該該方法用用于斯坦坦福大學學建立的的第一個個專家系系統(tǒng)DEENDRRAL中中。19972年年，Neewelll和SSimoon在研研究人類類的認知知模型中中又開發(fā)發(fā)了基于于規(guī)則的的產(chǎn)生式式系統(tǒng)。（所以以，產(chǎn)生生式表示示法又稱稱為產(chǎn)生生式規(guī)則則表示法法）目前，產(chǎn)產(chǎn)生式表表示法已已成為AAI中應應用最多多的一種種知識表表示模式式，尤其其在專家家系統(tǒng)方方面，許許多成功功的專家家系統(tǒng)都都采用產(chǎn)產(chǎn)生式知知識表示示方式。2.2.1 產(chǎn)產(chǎn)生式表表示法的的基本方方法產(chǎn)生式表表示法可可很容

28、易易地描述述事實、規(guī)則以以及它們們的不確確定性度度量。1. 事事實的表表示事實可看看作是斷斷言一個個語言變變量的值值或斷言言多個變變量之間間關系的的陳述句句。其中中，語言言變量的的值或語語言變量量之間的的關系可可以是數(shù)數(shù)字，也也可以是是一個詞詞等。如如雪是白的的 （“雪”是語言言變量；“白的”為語言言變量的的值）王峰熱愛愛祖國 （“王峰”、“祖國”是語言言變量；“熱愛”為語言言變量之之間的關關系）在產(chǎn)生式式表示法法中，對對確定性性知識，一個事事實可用用一個三三元組表表示： （對象，屬性，值） or （關系系，對象象1，對對象2）對不確定定性知識識，一個個事實可可用一個個四元組組表示： （對象，

29、屬性，值，可可信度因因子）其中，“對象”就是語語言變量量；“可信度度因子”是指該該事實為為真的相相信程度度，可用用01之之間的數(shù)數(shù)來表示示。事實的表表示，在在機器內(nèi)內(nèi)部可用用一個表表來實現(xiàn)現(xiàn)。如（Snoow,CColoor,WWhitte）或或（雪，顏色，白的）（Lovve,WWanggfenng,CCounntryy）或（熱愛，王峰，祖國）2. 規(guī)規(guī)則的表表示規(guī)則描述述的是事事物間的的因果關關系。規(guī)規(guī)則的產(chǎn)產(chǎn)生式表表示常稱稱為產(chǎn)生生式規(guī)則則，簡稱稱產(chǎn)生式式或規(guī)則則。其基基本形式式為： 或者者 IFF THHEN 含義是：如果前前提P滿滿足，則則可推出出結(jié)論QQ或執(zhí)行行Q所規(guī)規(guī)定的操操作。這這

30、里，PP是產(chǎn)生生式的前前提（或或前件），它給給出了該該產(chǎn)生式式可否使使用的先先決條件件，由事事實的邏邏輯組合合來構(gòu)成成；Q是是一組結(jié)結(jié)論（或或操作、或后件件），它它指出當當前提PP滿足時時，應該該推出的的結(jié)論或或應該執(zhí)執(zhí)行的操操作。例如： IF 動物有有犬齒 ANDD 有爪爪 ANND 眼眼盯前方方 THHEN 該動物物是肉食食動物3. 產(chǎn)產(chǎn)生式與與蘊含式式的區(qū)別別蘊含式只只能表示示確定性性知識，其真值值只能取取真或假假；而產(chǎn)產(chǎn)生式既既可表示示確定性性知識，又可表表示非確確定性知知識；如如，在專專家系統(tǒng)統(tǒng)MYCCIN中中有如下下產(chǎn)生式式 IFF 本生生物的染染色斑是是革蘭氏氏陰性， 本微微生物

31、的的形狀呈呈桿狀， 病人人是中間間宿主 THHEN 該微生生物是綠綠膿桿菌菌，置信信度為00.6在產(chǎn)生式式表示中中，決定定一個產(chǎn)產(chǎn)生式是是否可用用是檢查查已知事事實與前前提中所所規(guī)定的的條件相相匹配來來實現(xiàn)的的，并且且匹配可可以精確確，也可可不精確確；而謂謂詞邏輯輯中的蘊蘊含式，其匹配配則要求求一定是是精確的的。2.2.2產(chǎn)生生式系統(tǒng)統(tǒng)的基本本結(jié)構(gòu)把用產(chǎn)生生式知識識表示方方法構(gòu)造造的智能能系統(tǒng)稱稱為產(chǎn)生生式系統(tǒng)統(tǒng)。一個個產(chǎn)生式式系統(tǒng)的的基本結(jié)結(jié)構(gòu)包括括：綜合合數(shù)據(jù)庫庫、規(guī)則則庫和控控制系統(tǒng)統(tǒng)三個主主要部分分。其關關系如圖圖所示。1. 綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫也稱稱事實庫庫，是一一個用來來存放

32、與與求解問問題有關關的各種種當前信信息的數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)。如，問題的的初始狀狀態(tài)、輸輸入的事事實、推推理得到到的中間間結(jié)論及及最終結(jié)結(jié)構(gòu)等。 2. 規(guī)則庫庫規(guī)則庫是是一個用用來存放放與求解解問題有有關的所所有規(guī)則則的集合合。它包包含了將將問題從從初始狀狀態(tài)轉(zhuǎn)換換成目標標狀態(tài)所所需要的的所有變變換規(guī)則則。在推理過過程中，當規(guī)則則庫中某某條規(guī)則則的前提提可以和和綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫中中的已知知事實相相匹配時時，該規(guī)規(guī)則被激激活，由由它推出出的結(jié)論論將被作作為新的的事實放放入綜合合數(shù)據(jù)庫庫，成為為后面推推理的已已知事實實。 3. 控制系系統(tǒng)控制系統(tǒng)統(tǒng)也稱推推理機構(gòu)構(gòu)，它由由一組程程序組成成，用來來控制整整個產(chǎn)生

33、生式系統(tǒng)統(tǒng)的運行行，決定定問題求求解過程程的推理理線路，實現(xiàn)對對問題的的求解。其主要要工作如如下：按一定策策略從規(guī)規(guī)則庫中中選擇規(guī)規(guī)則與綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫中的的已知事事實進行行匹配。若匹配配成功，該規(guī)則則被激活活；否則則，匹配配失敗，該規(guī)則則不可用用于當前前推理。當匹配成成功的規(guī)規(guī)則多于于一條時時，推理理機構(gòu)應應該能夠夠按照某某種策略略從中選選出一條條規(guī)則去去執(zhí)行；對要執(zhí)行行的規(guī)則則，如果果該規(guī)則則的后件件不是問問題的目目標，則則當其為為一個或或多個結(jié)結(jié)論時，把這些些結(jié)論加加入到綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫中；當其為為一個或或多個操操作時，執(zhí)行這這些操作作；對要執(zhí)行行的規(guī)則則，如果果該規(guī)則則的后件件滿足問問題的

34、結(jié)結(jié)束條件件，則停停止推理理；在問題求求解過程程中，記記住應用用過的規(guī)規(guī)則序列列，以便便最終能能夠給出出問題的的解路徑徑。示例一個用用于識別別老虎、金錢豹豹、斑馬馬、長頸頸鹿、企企鵝、信信天翁這這6種動動物的產(chǎn)產(chǎn)生式系系統(tǒng)。其其規(guī)則庫庫包含115條規(guī)規(guī)則： IFF 該動動物有毛毛發(fā) TTHENN 該該動物是是哺乳動動物 IFF 該動動物有奶奶 THEEN 該動物物是哺乳乳動物 IFF 該動動物有羽羽毛 TTHENN 該該動物是是鳥 IFF 該動動物會飛飛 ANDD 會會下蛋 THHEN 該動動物是鳥鳥 IFF 該動動物吃肉肉 THEEN 該動物物是肉食食動物 IFF 該動動物有犬犬齒 AAND

35、有有爪 AAND 眼盯前前方 TTHENN 該動動物是肉肉食動物物 IFF該動物物是哺乳乳動物 ANDD 有蹄蹄 TTHENN 該該動物是是有蹄類類動物 IFF該動物物是哺乳乳動物 ANDD 有嚼嚼反芻動動物 THEEN該動動物是有有蹄類動動物 IFF該動物物是哺乳乳動物 ANDD 是肉肉食動物物 AAND 是黃褐褐色 ANDD 身上上有暗斑斑點 THENN 該動動物是金金錢豹 IF 該動物物是哺乳乳動物 ANDD是肉食食動物 ANND 是是黃褐色色 AAND 身上有有黑色條條紋THENN 該動動物是虎虎 IF該該動物是是有蹄類類動物 ANDD 有長長脖子 ANDD 有長長腿 AAND 身上有

36、有暗斑點點 THENN 該動動物是長長頸鹿 IF該該動物是是有蹄類類動物 ANDD身上有有黑色條條紋 TTHENN 該動動物是斑斑馬 IF該該動物是是鳥 AAND有有長脖子子 ANND 有有長腿 ANDD 不會會飛場TTHENN 該動動物是駝駝鳥 IF 該動物物是鳥 ANDD 會游游泳 AAND 不會飛飛 ANND 有有黑白二二色 TTHENN 該動動物是個個鵝 IF該該動物是是鳥 AAND 善飛 THHEN 該動物物是信天天翁其綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫中中存放如如下事實實：動物物有暗斑斑，有長長脖，有有長腿，有奶，有蹄推理過程程為：（1）先先從規(guī)則則庫中取取出第一一條規(guī)則則，檢查查其前提提是否與與綜合數(shù)

37、數(shù)據(jù)庫中中的已知知事實相相匹配。的前提提是“有毛發(fā)發(fā)”，但事事實庫中中沒有這這一事實實，故匹匹配失敗敗。然后后取，該該前提提提可與事事實庫中中的已知知事實“有奶”本匹配配，被執(zhí)執(zhí)行，并并將其結(jié)結(jié)論“該動物物是哺乳乳動物”作為新新的事實實加到綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫中。此時，綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫的的內(nèi)容變變?yōu)椋?動物有有暗斑，有長脖脖，有長長腿，有有奶，有有蹄，是是哺乳動動物（2）再再從規(guī)則則庫中取取進行匹匹配，結(jié)結(jié)果均失失敗。接接著取匹匹配，并并將其結(jié)結(jié)論加綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫中，此時，綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫的的內(nèi)容變變?yōu)椋?動物有有暗斑，有長脖脖，有長長腿，有有奶，有有蹄，是是哺乳動動物，是是有蹄類類動物（3）同同上方法法知

38、匹配配，并推推出“該動物物是長頸頸鹿”。由于于“長頸鹿鹿”已是目目標集中中的一個個結(jié)論，故障問問題求解解到此結(jié)結(jié)束。注：上述述規(guī)則庫庫中的規(guī)規(guī)則是一一種直接接表示方方式，也也可用三三元組來來表示前前提中的的事實和和后件中中的假設設。如上上例中可可表示為為： IIF （動物，類別，鳥） ANDD （動動物，本本領，善善飛） THHEN （動物物，名稱稱，信天天翁）2.2.3 產(chǎn)產(chǎn)生式系系統(tǒng)的基基本過程程 產(chǎn)生式式系統(tǒng)求求解問題題的過程程是一個個反復從從規(guī)則庫庫中選用用合適的的規(guī)則并并執(zhí)行規(guī)規(guī)則的過過程。在在此過程程中，規(guī)規(guī)則的選選用策略略將直接接影響到到問題的的求解。問題的的求解效效率取決決于搜

39、索索策略和和產(chǎn)生式式系統(tǒng)的的知識結(jié)結(jié)構(gòu)。 初始始化綜合合數(shù)據(jù)庫庫，把欲欲解決問問題的已已知事實實送入綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫中； 檢查查規(guī)則庫庫中是否否存在尚尚未使用用過的規(guī)規(guī)則，若若有則執(zhí)執(zhí)行；否則則轉(zhuǎn)；檢查規(guī)則則庫的未未使用規(guī)規(guī)則中是是否存在在有其前前提可與與綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫中中已知事事實相匹匹配的規(guī)規(guī)則，若若有則從從中選擇擇一個；否則轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)；執(zhí)行當前前選中規(guī)規(guī)則，并并對該規(guī)規(guī)則作上上標記，把執(zhí)行行該規(guī)則則后所得得到的結(jié)結(jié)論作為為新的事事實放入入綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫；如果該該規(guī)則的的結(jié)論是是一些操操作，則則執(zhí)行這這些操作作；檢查綜合合數(shù)據(jù)庫庫中是否否包含了了該問題題的解，若已包包含，則則說明已已求出解解，問題題求

40、解過過程結(jié)束束；否則則轉(zhuǎn)；當規(guī)則庫庫中還有有未使用用的規(guī)則則，但均均不能與與綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫中中的已有有事實相相匹配時時，要求求用戶進進一步提提供關于于該問題題的已知知事實，若能提提供，則則轉(zhuǎn)；否則則，說明明該問題題無解，終止問問題求解解過程；若知識庫庫中不再再有未使使用的規(guī)規(guī)則，也也說明該該問題無無解，終終止問題題求解過過程。2.2.4 產(chǎn)產(chǎn)生式系系統(tǒng)的控控制策略略在產(chǎn)生式式問題求求解過程程中，當當有多條條規(guī)則可可用時，如何從從中選擇擇一條作作用于當當前綜合合數(shù)據(jù)庫庫，是一一個控制制策略問問題（也也稱沖突突消解問問題）。產(chǎn)生式系系統(tǒng)的控控制策略略總體上上可分兩兩類：不不可撤回回方式和和試探性性方

41、式(回溯方方式、圖圖搜索方方式)。 不可撤回回方式是是一直往往前走方方式。試探性方方式：回溯方式式是一種種碰壁回回頭方式式。抹去去過去所所引起失失敗的試試探路徑徑。圖搜索方方式是一一種用圖圖或樹把把全部求求解過程程記錄下下來的方方式。記記住已試試探過的的所有路路徑。2.2.5 產(chǎn)產(chǎn)生式系系統(tǒng)的類類型 1. 按推理理方向分分類（1）正正向推理理產(chǎn)生式式系統(tǒng) 正向推推理也稱稱為數(shù)據(jù)據(jù)驅(qū)動方方式，它它是從初初始狀態(tài)態(tài)出發(fā)，朝著目目標狀態(tài)態(tài)前進，正向使使用規(guī)則則的一種種推理方方法。所謂正向向使用規(guī)規(guī)則，是是指以問問題的初初始狀態(tài)態(tài)作為初初始綜合合數(shù)據(jù)庫庫，僅當當綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫中中的事實實滿足某某條件規(guī)規(guī)

42、則的前前提時，該規(guī)則則才被使使用。優(yōu)點：簡簡單明了了且能求求出所有有解缺點：執(zhí)執(zhí)行效率率低（2）逆逆向推理理產(chǎn)生式式系統(tǒng) 逆向推推理也稱稱目標驅(qū)驅(qū)動方式式，它是是從目標標狀態(tài)出出發(fā)，朝朝著初始始狀態(tài)前前進，逆逆向使用用規(guī)則的的一種推推理方法法。所謂逆向向使用規(guī)規(guī)則，是是指以問問題的目目標狀態(tài)態(tài)作為初初始綜合合數(shù)據(jù)庫庫，僅當當綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫中中的事實實滿足某某條件規(guī)規(guī)則的后后件時，該規(guī)則則才被使使用。優(yōu)點：不不尋找無無用數(shù)據(jù)據(jù)，不使使用與問問題無關關的規(guī)則則。（3）雙雙向推理理產(chǎn)生式式系統(tǒng)雙向推理理是把正正向推理理和逆向向推理結(jié)結(jié)合起來來使用的的一種推推理方式式。采用用這種方方式需要要把問題題的初

43、始始狀態(tài)和和目標狀狀態(tài)合并并在一起起構(gòu)成綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫。 2. 按規(guī)則則庫的性性質(zhì)及結(jié)結(jié)構(gòu)分類類（1）可可交換的的產(chǎn)生式式系統(tǒng)如果一個個產(chǎn)生式式系統(tǒng)對對規(guī)則的的使用次次序是無無關的，則稱該該產(chǎn)生式式系統(tǒng)為為可交換換的產(chǎn)生生式系統(tǒng)統(tǒng)。所謂謂可交換換性是指指這些規(guī)規(guī)則可以以任意交交換次序序而不影影響對問問題的求求解。設DB是是綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫，RB是是規(guī)則庫庫，（）是第第次使用用規(guī)則后后得到的的新的綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫，是是一個可可作用于于的規(guī)則則集合。所謂產(chǎn)產(chǎn)生式系系統(tǒng)是可可交換的的，是指指其RBB和每一一個都具具有如下下性質(zhì)：對任一規(guī)規(guī)則，它它作用于于得到新新的綜合合數(shù)據(jù)庫庫，仍然是是的可用用規(guī)則集集；

44、如果滿足足目標條條件，則則用RSS中的任任一規(guī)則則作用于于，得到到的仍然然滿足目目標條件件；若對使用用某一規(guī)規(guī)則序列列得到一一個新的的綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫，則當改改變這些些規(guī)則的的使用次次序后，仍然可可得到。從上述性性質(zhì)知，其綜合合數(shù)據(jù)庫庫的內(nèi)容容是遞增增的。即即對任何何規(guī)則序序列，作作用于DDB后所所得到的的綜合數(shù)數(shù)據(jù)庫之之間有如如下關系系：示例 設給給定一個個整數(shù)集集合，可可通過把把集合中中任意一一對元素素的乘積積作為新新元素添添加到集集合中的的辦法來來擴大該該整數(shù)集集，要求求通過若若干次操操作后能能生成所所需的整整數(shù)集合合a,b,c,。規(guī)規(guī)則庫中中包含的的規(guī)則有有： IIF a,b,c THHE

45、N IIF a,b,c THHEN IIF a,b,c THHEN 顯然，用用產(chǎn)生式式求解這這個問題題時，綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫DBB可用集集合來表表示，其其初始狀狀態(tài)為 a,b,c ，目標狀狀態(tài)為a,b,c,。無無論先用用哪條規(guī)規(guī)則，都都可由初初始狀態(tài)態(tài)達到目目標狀態(tài)態(tài)?？山粨Q的的產(chǎn)生式式系統(tǒng)的的可交換換性，使使得其求求解過程程只需要要搜索其其中的任任意一條條路徑，就能達達到目標標，而不不必進行行回溯。因此，該系統(tǒng)統(tǒng)求解過過程可采采用不可可撤回的的控制方方式。它它無需記記錄可用用規(guī)則的的作用序序列，可可節(jié)省求求解問題題的時間間，提高高求解問問題的效效率。（2）可可分解的的產(chǎn)生式式系統(tǒng)該法是把把一個較

46、較大或較較復雜的的問題分分解成若若干個較較小或較較簡單的的問題，然后通通過對這這些較小小或較簡簡單問題題的求解解來得到到整個問問題的解解。可分分解的產(chǎn)產(chǎn)生式系系統(tǒng)是把把一個整整體問題題分解成成若干子子問題，然后再再通過對對這些子子問題的的求解來來得到整整個問題題解的一一種產(chǎn)生生式系統(tǒng)統(tǒng)。示例 設綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫的初初始狀態(tài)態(tài)為CC，B，Z，目標狀狀態(tài)為M，MM，M，規(guī)則則庫中有有如下重重寫規(guī)則則：解決該問問題時，可先把把初始綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫分為為三個子子庫，然然后對這這三個子子庫分別別應用規(guī)規(guī)則庫中中的相應應規(guī)則進進行求解解。其求求解過程程如圖所所示。（3）可可恢復的的產(chǎn)生式式系統(tǒng)可恢復的的產(chǎn)生式

47、式系統(tǒng)是是指那種種采用回回溯控制制方式的的產(chǎn)生式式系統(tǒng)。其求解解問題的的方法是是：當執(zhí)執(zhí)行某條條規(guī)則后后，如果果發(fā)現(xiàn)所所得到的的新的綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫不可可能求出出問題的的解，就就立即撤撤消由該該規(guī)則所所產(chǎn)生的的結(jié)果，使綜合合數(shù)據(jù)庫庫恢復到到先前的的狀態(tài)，然后再再另選別別的繼續(xù)續(xù)求解。它既可可向綜合合數(shù)據(jù)庫庫中添加加新的內(nèi)內(nèi)容，又又可從綜綜合數(shù)據(jù)據(jù)庫中刪刪除或修修改老的的內(nèi)容。這種可可解方法法，更符符合人們們的一般般習慣。2.2.6 產(chǎn)產(chǎn)生式系系統(tǒng)的特特點優(yōu)點：自自然性、模塊性性、有效效性、一一致性。缺點：效效率低、不能表表示結(jié)構(gòu)構(gòu)性知識識2.3 語義網(wǎng)網(wǎng)絡表示示法語義網(wǎng)絡絡是奎廉廉（J.R.QQ

48、uillliaan）119688年在研研究人類類聯(lián)想記記憶時提提出的一一種心理理學模型型，他認認為記憶憶是由概概念間的的聯(lián)系實實現(xiàn)的。隨后，奎廉又又把它用用作知識識表示。19772年，西蒙在在他的自自然語言言理解系系統(tǒng)中也也采用了了語義網(wǎng)網(wǎng)絡表示示法。119755年，享享德里克克（G.G.HHenddrixx）又對對全稱量量詞的表表示提出出了語義義網(wǎng)絡分分區(qū)技術術。目前前，語義義網(wǎng)絡已已成為AAI中應應用較多多的一種種知識表表示方法法。2.3.1 語語義網(wǎng)絡絡的基本本概念1. 什什么是語語義網(wǎng)絡絡？語義網(wǎng)絡絡是一種種用實體體及語義關關系來表表達知識識的有向向圖。其其中，結(jié)結(jié)點代表表實體，表示各

49、各種事物物、概念念、情況況、屬性性、狀態(tài)態(tài)、事件件、動作作等；弧弧代表語語義關系系，表示示它所連連接的兩兩個實體體之間的的語義聯(lián)聯(lián)系。在語義網(wǎng)網(wǎng)絡中，每個結(jié)結(jié)點和弧弧都必須須帶有標標識，這這些標識識用來說說明它所所代表的的實體或或語義。從結(jié)構(gòu)上上看，語語義網(wǎng)絡絡一般是是由一些些最基本本的語義義單元構(gòu)構(gòu)成的，這種最最基本的的語義單單元被稱稱為語義義基元。一個語語義基元元可用如如下三元元組來表表示：（結(jié)點11，弧，結(jié)點22）例 用語義義基元描描述“舵鳥是是一種鳥鳥”這一事事實。當把多個個語義基基元用相相應的語語義聯(lián)系系關聯(lián)在在一起時時，形成成了一個個語義網(wǎng)網(wǎng)絡。2. 基基本的語語義關系系從功能上上

50、講，語語義網(wǎng)絡絡可以描描述任何何事物間間的任意意復雜關關系。但但是，這這種描述述是通過過把許多多基本的的語義關關系關聯(lián)聯(lián)到一起起來實現(xiàn)現(xiàn)的?；菊Z義義關系是是構(gòu)成復復雜語義義關系的的基石，也是語語義網(wǎng)絡絡知識的的基礎。作為參參考，這這里給出出一些常常用的基基本語義義關系：（1）類類屬關系系類屬關系系是指具具有共同同屬性的的不同事事物間的的分類關關系、成成員關系系或?qū)嵗P系。它體現(xiàn)現(xiàn)的是“具體與與抽象”、“個體與與集體”的概念念。類屬屬關系的的一個最最主要特特征是屬屬性的繼繼承性。處在具具體層的的結(jié)點可可以繼承承抽象層層結(jié)點的的所有屬屬性。常常用的類類屬關系系有：A-Kiind-of: 含義

51、義為“是一種種”，表示示一個事事物是另另一個事事物的一一種類型型；A-Meembeer-oof: 含義為為“是一員員”，表示示一個事事物是另另一個事事物的一一個成員員；Is-aa: 含含義為“是一個個”，表示示一個事事物是另另一個事事物的一一個實例例。（2）包包含關系系包含關系系也稱聚聚類關系系，是指指具有組組織或結(jié)結(jié)構(gòu)特征征的“部分與與整體”之間的的關系。它和類類屬關系系的最主主要區(qū)別別是包含含關系一一般不具具備屬性性的繼承承性。常常用的包包含關系系有：Partt-off: 含含義為“是一部部分”，表示示一個事事物是另另一個事事物的一一部分。如 ， （3）屬屬性關系系屬性關系系是指事事物和其

52、其屬性之之間的關關系。常常用的屬屬性關系系有：Havee: 含含義為“有”，表示示一個結(jié)結(jié)點具有有另一個個結(jié)點所所描述的的屬性。Can：含義為為“能”、“會”，表示示一個結(jié)結(jié)點能做做另一結(jié)結(jié)點的事事情。如，“鳥鳥有翅膀膀”的語義義網(wǎng)絡為為（4）時時間關系系時間關系系是指不不同事件件在其發(fā)發(fā)生時間間方面的的先后次次序。常常用的時時間關系系有：Befoore: 含義義為“在前”，表示示一個事事件在另另一個事事件之前前發(fā)生。Afteer: 含義為為“在后”，表示示一個事事件在另另一個事事件之后后發(fā)生。如，“澳澳門回歸歸要香港港回歸之之后”的語義義網(wǎng)絡為為（5）位位置關系系位置關系系是指不不同事物物在

53、位置置方面的的關系。常用的的有：Locaatedd-onn: 含含義為“在上”，表示示某一物物體在另另一物體體之上。Locaatedd-att: 含含義為“在”，表示示某一物物體所在在的位置置。Locaatedd-unnderr: 含含義為“在下”，表示示某一物物體在另另一物體體之下。Locaatedd-innsidde: 含義為為“在內(nèi)”，表示示某一物物體在另另一物體體之內(nèi)。Locaatedd-ouutsiide: 含義義為“在外”，表示示某一物物體在另另一物體體之外。（6）相相近關系系相近關系系是指不不同事物物在形狀狀、內(nèi)容容等方面面相似或或接近。常用的的有：Simiilarr-too:

54、含含義為“相似”，表示示某一事事物與另另一事物物相似；Nearr-too: 含含義為“接近”，表示示某一事事物與另另一事物物接近；（7）推推論關系系推論關系系是指從從一個概概念推出出另一個個概念的的語義關關系。如如，“由成績績好推出出學習努努力”的網(wǎng)絡絡語義為為3. 事事物和概概念的表表示 （1）用語義義網(wǎng)絡表表示一元元關系所謂一元元關系是是指可以以用一元元謂詞PP(x)表示示的關系系。其中中，個體體x為實體體，謂詞詞P說明明實體的的性質(zhì)、屬性等等。一無無關系描描述的是是一些最最簡單、最直觀觀的事物物或概念念，常用用：“是”、“有”、“會”、“能”等語義義關系來來說明。如，“雪雪是白的的”就是

55、一一元關系系，whhitee(snnow)但語義網(wǎng)網(wǎng)絡通常常描述的的是兩個個結(jié)點之之間的二二元關系系。那么么如何用用它來描描述一元元關系呢呢？常用用的做法法是：用用結(jié)點11表示實實體，用用結(jié)點22表示實實體的性性質(zhì)或?qū)賹傩缘?。如，“李剛是是人?（2）用語義義網(wǎng)絡表表示二元元關系所謂二元元關系是是指可用用二元謂謂詞P(x,yy)表示示的關系系。其中中，個體體x,yy為實體體，謂詞詞P說明明兩個實實體之間間的關系系。二元元關系可可以很方方便地用用語義網(wǎng)網(wǎng)絡來表表示。例1 用語語義網(wǎng)絡絡表示：動物能運運動、會會吃。鳥是一種種動物，鳥有翅翅膀、會會飛。魚是一種種動物，魚生活活在水中中、會游游泳。 （

56、3）用語義義網(wǎng)絡表表示多元元關系所謂多元元關系是是指可用用多元謂謂詞表示示的關系系。其中中，個體體為實體體，謂詞詞P說明明這些實實體之間間的關系系。在現(xiàn)現(xiàn)實世界界中，往往往需用用通過某某種關系系把多種種事物聯(lián)聯(lián)系起來來，這就就構(gòu)成了了一種多多元關系系。但當當用語義義網(wǎng)絡表表示多元元關系時時，一般般采用增增加關系系結(jié)點實實現(xiàn)。如如：北京京位于沈沈陽和鄭鄭州之間間。4. 情情況和動動作的表表示為了描述述那些復復雜的情情況和動動作，SSimoon在他他提出的的表示方方法中增增加了情情況結(jié)點點和動作作結(jié)點，允許用用一個結(jié)結(jié)點來表表示情況況或動作作。（1）情情況的表表示用語義網(wǎng)網(wǎng)絡表示示情況時時，需要要

57、設立一一個情況況結(jié)點。該結(jié)點點有一組組向外引引出的弧弧，用于于指出各各種不同同的情況況。示例小燕子子這只燕燕子從春春天到秋秋天占有有一個巢巢。圖：帶有有情況結(jié)結(jié)點的小小燕子的的語義網(wǎng)網(wǎng)絡 （2）事件或或動作的的表示用語義網(wǎng)網(wǎng)絡表示示事件或或動作時時，也需需要設立立一個事事件結(jié)點點。事件件結(jié)點也也有一些些向外引引出的弧弧，用于于指出動動作的主主體與客客體。示例 常河河給江濤濤一張磁磁盤。帶有動作作結(jié)點的的語義網(wǎng)網(wǎng)絡 帶有有事件結(jié)結(jié)點的語語義網(wǎng)絡絡示例 神州州大學和和東方大大學兩校?；@球隊隊在東方方大學進進行一場場比賽，結(jié)局的的比分是是85：89。5. 邏邏輯關系系的表示示 （1）合取與與析取的的

58、表示 （2）存在量量詞和全全稱量詞詞的表示示（P511-522 略）2.4 框架表表示法框架表示示法是在在框架理理論基礎礎上發(fā)展展起來的的一種結(jié)結(jié)構(gòu)化知知識表示示方法。目前，已成為為一種被被廣泛使使用的知知識表示示方法?？蚣芾碚撜撌?9975年年，美國國著名學學者Miinskky提出出的一種種知識表表示方法法?？蚣芗芾碚撜J認為，人人們對客客觀世界界的認識識都是以以一種類類似于框框架的結(jié)結(jié)構(gòu)存儲儲在記憶憶中的。當遇到到一個新新事物時時，就從從記憶中中找出一一個合適適的框架架，并根根據(jù)新的的情況對對細節(jié)加加以修改改、補充充，從而而形成對對這個新新事物的的認識。對于一個個框架，當人們們把觀察察或認識

59、識到的具具體細節(jié)節(jié)填入后后，就得得到了該該框架的的一個具具體實例例，框架架的這種種具體實實例被稱稱為實例例框架。在框架理理論中，框架是是知識的的基本單單位，把把一組有有關的框框架連接接起來便便可形成成一個框框架系統(tǒng)統(tǒng)。在框框架系統(tǒng)統(tǒng)中，系系統(tǒng)的行行為由該該系統(tǒng)內(nèi)內(nèi)框架的的變化來來實現(xiàn)，系統(tǒng)的的推理過過程由框框架之間間的協(xié)調(diào)調(diào)來完成成。2.4.1 框框架和實實例框架架 1. 框架的的基本結(jié)結(jié)構(gòu)框架是一一種描述述某種形形態(tài)的數(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)，它由由一組槽槽所組成成。每一一個槽又又可以根根據(jù)實際際情況擁擁有若干干個側(cè)面面，每個個側(cè)面也也可以擁擁有若干干個側(cè)面面值。在一個框框架系統(tǒng)統(tǒng)中，一一般含有有多個框

60、框架，為為了區(qū)別別這些不不同的框框架，需需要分別別給他們們賦予不不同的名名字，稱稱為框架架名。同同樣，對對不同的的槽和側(cè)側(cè)面也需需要給予予相應的的槽名和和側(cè)面名名。一般般框架可可形式地地表示為為：:FFramme-nnamee槽名1: 側(cè)面面名 值，值值 （SSlott-naame-1: Asppectt-,vvaluue-,vallue-） 側(cè)面面名 值，值值槽名2: 側(cè)面面名 值，值值 側(cè)面面名 值，值值槽名n: 側(cè)面面名 值，值值 側(cè)面面名 值，值值 側(cè)面面名 值，值值約束: 約束束條件11 約束條條件2 約束條條件k其中，約約束條件件是為了了給框架架、槽或或側(cè)面附附加說明明信息。這些說