人工智能導(dǎo)論課件第5章第78節(jié)-2

1、人工智能導(dǎo)論課件第5章第7-8節(jié)人工智能導(dǎo)論課件第5章第7-8節(jié)5.7 框架法框架法（Frame）是又一種知識(shí)表示形式，是把某一特殊事件或?qū)ο蟮乃兄R(shí)儲(chǔ)存在一起的一種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。其主體是固定的，表示某個(gè)固定的概念、對(duì)象或事件，其下層由一些槽（Slot）組成，表示主體每個(gè)方面的屬性。框架是一種層次的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，框架下層的槽可以看成一種子框架，子框架本身還可以進(jìn)一步分層次為側(cè)面。槽和側(cè)面所具有的屬性值分別稱為槽值和側(cè)面值。槽值可以是邏輯型或數(shù)字型的，具體的值可以是程序、條件、默認(rèn)值或是一個(gè)子框架。相互關(guān)聯(lián)的框架連接起來組成框架系統(tǒng)，或稱框架網(wǎng)絡(luò)。5.7 框架法框架法（Frame）是又一種知識(shí)表

2、示形式，是5.7 框架法框架法有利于將信息組織到系統(tǒng)中，這樣可以利用現(xiàn)實(shí)世界的特征很輕松地將系統(tǒng)構(gòu)建起來?？蚣芊ㄖ荚谔峁┲苯臃绞絹肀磉_(dá)關(guān)于世界的信息，它有利于描述典型情境，因此人們用框架來表達(dá)期望、目標(biāo)和規(guī)劃，使得人類和機(jī)器可以更好地理解所發(fā)生的事情。例如用框架表示某個(gè)地震事件：“虛擬新華社3月15日電 昨日，在云南玉溪地區(qū)發(fā)生地震，造成財(cái)產(chǎn)損失約10萬元，統(tǒng)計(jì)部門如果需要詳細(xì)的損失數(shù)字可電詢62332931。另據(jù)專家認(rèn)為震級(jí)不會(huì)超過4 級(jí)，并認(rèn)為此次地震活動(dòng)地處無人區(qū)，不會(huì)造成人員傷亡。”報(bào)紙上使用“空槽填補(bǔ)”方法來表示事件（框架的基本部分），很快就可以生成事件的報(bào)告。5.7 框架法框架法有

3、利于將信息組織到系統(tǒng)中，這樣可以利用5.7 框架法還有一些示例可以是兒童的生日聚會(huì)、車禍、參觀醫(yī)生的辦公室或給汽車加油。這是普通的事件，只不過在細(xì)節(jié)上會(huì)有所變化。例如，孩子的生日聚會(huì)總是涉及某個(gè)年齡的孩子，這個(gè)聚會(huì)在特定的地點(diǎn)和時(shí)間舉行。為了規(guī)劃聚會(huì)，可以創(chuàng)建一個(gè)框架，其中可以包括兒童姓名、年齡、日期、聚會(huì)地點(diǎn)、聚會(huì)時(shí)間、與會(huì)人數(shù)和所使用的道具。圖5-14顯示了如何構(gòu)造這樣的框架，并帶有空槽，各自的類型以及如何在空槽處填上數(shù)值。5.7 框架法還有一些示例可以是兒童的生日聚會(huì)、車禍、參觀5.7 框架法圖5-14 兒童生日聚會(huì)的框架5.7 框架法5.7 框架法人工智能搜索的任務(wù)是構(gòu)建相對(duì)應(yīng)的上下文

4、，并在適當(dāng)?shù)膯栴}環(huán)境中觸發(fā)它們?？蚣苡幸恍┪说牡胤?，因?yàn)樗哂幸韵绿卣?。?）程序提供了默認(rèn)值，當(dāng)信息可用時(shí)，程序員重寫了默認(rèn)值。（2）框架適合于查詢系統(tǒng)。一旦找到合適的框架，搜索信息填入空槽就變得十分簡(jiǎn)單。5.7 框架法人工智能搜索的任務(wù)是構(gòu)建相對(duì)應(yīng)的上下文，并在1語義網(wǎng)絡(luò)表示2知識(shí)圖譜第8節(jié)1語義網(wǎng)絡(luò)表示2知識(shí)圖譜第8節(jié)5.8 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)是知識(shí)表示中最重要的通用形式之一（見本章前面的【導(dǎo)讀案例】），是一種表達(dá)能力強(qiáng)而且靈活的知識(shí)表示方法。它通過概念及其語義關(guān)系來表達(dá)知識(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)圖。從圖論的觀點(diǎn)看，它是一個(gè)“帶標(biāo)識(shí)的有向圖”。語義網(wǎng)絡(luò)利用節(jié)點(diǎn)和帶標(biāo)記的邊構(gòu)成的有向圖描述事件、概念

5、、狀況、動(dòng)作及客體之間的關(guān)系。帶標(biāo)記的有向圖能十分自然的描述客體之間的關(guān)系。5.8 語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)是知識(shí)表示中最重要的通用形式之一（5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示用節(jié)點(diǎn)（圓或框）表示對(duì)象、概念、事件或情形，用帶箭頭的線表示節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系，幫助講述故事。作為知識(shí)表示的一種形式，語義網(wǎng)絡(luò)對(duì)計(jì)算機(jī)程序員和研究人員大有用途，但是缺少集合成員關(guān)系和精度這兩個(gè)元素。在其他形式的知識(shí)表示（如邏輯）中，這兩個(gè)元素是直接可用的。圖5-15展示了這樣的一個(gè)例子。我們看到，瑪麗擁有托比，托比是一只狗。狗是寵物的子集，所以狗可以是寵物。我們?cè)谶@里看到了多重繼承，瑪麗擁有托比，并且瑪麗擁有一只寵物，在這個(gè)寵物集中，托比恰好

6、是其中的一個(gè)成員。托比是被稱為狗的對(duì)象類中的一個(gè)成員?，旣惖墓放銮墒且恢粚櫸?，但是并不是所有的狗都是寵物。5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示用節(jié)點(diǎn)（圓或框）表示對(duì)象、概念、事5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示圖5-15 托比是狗，瑪麗擁有一只寵物，但不是所有的狗都是寵物5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示在知識(shí)表示領(lǐng)域里，Is-A（英語：subsumption）指的是類的父子繼承關(guān)系，例如類D是另一個(gè)類B的子類（類B是類D的父類）。盡管在真實(shí)世界中，Is-A并不總是表示真實(shí)的內(nèi)容，但是語義網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常使用Is-A關(guān)系。有時(shí)候，這可能代表集合成員，其他時(shí)候，這可能意味著平等。例如，企鵝是一種（Is-A）鳥

7、，我們知道鳥可以飛，但是企鵝不會(huì)飛。這是因?yàn)?，雖然大多數(shù)鳥類（超類）可以飛行，但并不是所有的鳥都可以飛（子類）。雖然語義網(wǎng)絡(luò)是表示世界的直觀方式，但是這不代表它們必須考慮關(guān)于真實(shí)世界的許多細(xì)節(jié)。5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示在知識(shí)表示領(lǐng)域里，Is-A（英語：5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示圖5-16詳細(xì)說明了表示一所大學(xué)的一個(gè)更復(fù)雜的語義網(wǎng)絡(luò)。該學(xué)院由學(xué)生、各個(gè)學(xué)院、行政管理和圖書館組成。大學(xué)可能擁有一些學(xué)院，其中有一個(gè)學(xué)院是計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院。5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示圖5-16詳細(xì)說明了表示一所大學(xué)的5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示圖5-16 大學(xué)的語義網(wǎng)絡(luò)表示5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)院包括

8、教師和工作人員。學(xué)生上課，做記錄，組建俱樂部。學(xué)生必須完成作業(yè)，從教師處獲得評(píng)分；教師布置作業(yè)，并給出評(píng)分。通過課程、課程代碼和分?jǐn)?shù)，學(xué)生和教師被聯(lián)系在一起。5.8.1 語義網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)院包括教師和工作人員。學(xué)生上課，5.8.2 知識(shí)圖譜知識(shí)圖譜本質(zhì)上就是一種大規(guī)模語義網(wǎng)絡(luò)。理解知識(shí)圖譜的概念，有兩個(gè)關(guān)鍵詞。首先是語義網(wǎng)絡(luò)。語義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)了各種各樣的實(shí)體、概念及其之間的各類語義關(guān)聯(lián)（見圖5-17）。比如“C羅”是一個(gè)實(shí)體，“金球獎(jiǎng)”也是一個(gè)實(shí)體，他們倆之間有一個(gè)語義關(guān)系就是“獲得獎(jiǎng)項(xiàng)”?！斑\(yùn)動(dòng)員”、“足球運(yùn)動(dòng)員”都是概念，后者是前者的子類（對(duì)應(yīng)于圖中的subclassOf 關(guān)系）。5.8.2 知識(shí)

9、圖譜知識(shí)圖譜本質(zhì)上就是一種大規(guī)模語義網(wǎng)絡(luò)。5.8.2 知識(shí)圖譜圖5-17 知識(shí)圖譜示例5.8.2 知識(shí)圖譜5.8.2 知識(shí)圖譜理解知識(shí)圖譜的第二個(gè)關(guān)鍵詞是“大規(guī)模”。相比較于語義網(wǎng)絡(luò)，知識(shí)圖譜規(guī)模更大。知識(shí)圖譜技術(shù)的發(fā)展是個(gè)持續(xù)漸進(jìn)的過程。從上個(gè)世紀(jì)七八十年代的知識(shí)工程興盛開始，學(xué)術(shù)界和工業(yè)界推出了一系列知識(shí)庫(kù)，直到2012年谷歌推出了面向互聯(lián)網(wǎng)搜索的大規(guī)模的知識(shí)庫(kù)，被稱之為知識(shí)圖譜。知識(shí)圖譜技術(shù)發(fā)展迅速，知識(shí)圖譜的內(nèi)涵遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了其作為語義網(wǎng)絡(luò)的狹義內(nèi)涵。當(dāng)下，在更多實(shí)際場(chǎng)合下，知識(shí)圖譜是作為一種技術(shù)體系，指代大數(shù)據(jù)時(shí)代知識(shí)工程的一系列代表性技術(shù)進(jìn)展的總和。5.8.2 知識(shí)圖譜理解知識(shí)圖譜的第

10、二個(gè)關(guān)鍵詞是“大規(guī)?！?.8.2 知識(shí)圖譜1. 知識(shí)圖譜的重要性知識(shí)圖譜是實(shí)現(xiàn)機(jī)器認(rèn)知智能的基礎(chǔ)。機(jī)器認(rèn)知智能的兩個(gè)核心能力：“理解”和“解釋”，均與知識(shí)圖譜有著密切關(guān)系?？梢宰屑?xì)體會(huì)一下我們的文本理解過程，機(jī)器理解數(shù)據(jù)的本質(zhì)是其本質(zhì)是建立從數(shù)據(jù)（包括文本、圖片、語音、視頻等）到知識(shí)庫(kù)中的知識(shí)要素（包括實(shí)體、概念和關(guān)系）映射的一個(gè)過程。有了知識(shí)圖譜，機(jī)器完全可以重現(xiàn)我們的這種理解與解釋過程。有一定計(jì)算機(jī)研究基礎(chǔ)，就不難完成這個(gè)過程的數(shù)學(xué)建模。5.8.2 知識(shí)圖譜1. 知識(shí)圖譜的重要性5.8.2 知識(shí)圖譜2. 知識(shí)圖譜的生命周期知識(shí)圖譜系統(tǒng)的生命周期包含四個(gè)重要環(huán)節(jié)：知識(shí)表示、知識(shí)獲取、知識(shí)管理

11、與知識(shí)應(yīng)用。這四個(gè)環(huán)節(jié)循環(huán)迭代。圖5-18 知識(shí)圖譜的生命周期5.8.2 知識(shí)圖譜2. 知識(shí)圖譜的生命周期5.8.2 知識(shí)圖譜知識(shí)應(yīng)用環(huán)節(jié)明確應(yīng)用場(chǎng)景，明確知識(shí)的應(yīng)用方式。知識(shí)表示定義了領(lǐng)域的基本認(rèn)知框架，明確領(lǐng)域有哪些基本的概念，概念之間有哪些基本的語義關(guān)聯(lián)。比如企業(yè)家與企業(yè)之間的關(guān)系可以是創(chuàng)始人關(guān)系，這是認(rèn)知企業(yè)領(lǐng)域的基本知識(shí)。知識(shí)表示只提供機(jī)器認(rèn)知的基本骨架，還要通過知識(shí)獲取環(huán)節(jié)來充實(shí)大量知識(shí)實(shí)例。比如喬布斯是個(gè)企業(yè)家，蘋果公司是家企業(yè)，喬布斯與蘋果公司就是“企業(yè)家-創(chuàng)始人-企業(yè)”這個(gè)關(guān)系的一個(gè)具體實(shí)例。知識(shí)實(shí)例獲取完成之后，就是知識(shí)管理。這個(gè)環(huán)節(jié)將知識(shí)加以存儲(chǔ)與索引，并為上層應(yīng)用提供高效的檢索與查詢方式，實(shí)現(xiàn)高效的知識(shí)訪問。5.8.2 知識(shí)圖譜知識(shí)應(yīng)用環(huán)節(jié)明確應(yīng)用場(chǎng)景，明確知識(shí)的應(yīng)5.8.2 知識(shí)圖譜四個(gè)環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，彼此構(gòu)成相鄰環(huán)節(jié)的輸入與輸出。在知識(shí)的具體應(yīng)用過程中，會(huì)不斷得到用戶的反饋，這些反饋會(huì)對(duì)知識(shí)表示、獲取與管理提出新的要求，因此整個(gè)生命周期會(huì)不斷迭代持續(xù)演進(jìn)下去。3. 知識(shí)圖譜的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用知識(shí)圖譜的應(yīng)用場(chǎng)景非常廣泛，除了通用應(yīng)用外，在金融、政府、醫(yī)療等領(lǐng)域也有特殊的應(yīng)用（見