知識系統(tǒng)工程方法

1、 知識工程方法溫有奎一、知識工程程概念的的提出知識工程程就是探探索關(guān)于于知識的的表示、獲?。ò▽W(xué)學(xué)習(xí)、保保存及交交換）和和運用（包括檢檢索、推推理以及及其它各各種形式式的加工工）的理理論、方方法及實實現(xiàn)技術(shù)術(shù)。在1975年第五屆屆國際人人工智能能會議上上，有美美國斯坦坦福大學(xué)學(xué)計算機機系教授授哥鮑姆姆作了關(guān)關(guān)于“人人工智能能技藝”的演講講，提出出了知識識工程這這一概念念，由此此出現(xiàn)了了知識工工程的學(xué)學(xué)科，并并在近些些年來迅迅速發(fā)展展和演化化。從傳傳統(tǒng)意義義上講，知識工工程與信信息系統(tǒng)統(tǒng)的發(fā)展展有關(guān)，在信息息系統(tǒng)中中，知識識和推理理扮演著著關(guān)鍵的的角色。 CommonKADS是一系列列國際研研

2、究和知知識工程程應(yīng)用項項目的結(jié)結(jié)晶。CommonKADS的實際應(yīng)應(yīng)用表明明許多系系統(tǒng)項目目之所以以失敗是是因為一一種叫做做技術(shù)推推動的方方法。只只有清楚楚系統(tǒng)的的角色和和它對組組織的潛潛在影響響，并且且在系統(tǒng)統(tǒng)開發(fā)之之前和系系統(tǒng)開發(fā)發(fā)期間兩兩者達到到高度的的一致，一個組組織才能能成功的的應(yīng)用信信息和知知識技術(shù)術(shù)。因此此對于組組織的分分析而言言，引入入面向知知識的方方法和技技術(shù)是一一個很大大的進步步。組織的分分析目的是建建立一個個應(yīng)用推推動的方方法。這這種方法法可以面面向用戶戶、客戶戶和項目目相關(guān)人人員保證證新系統(tǒng)統(tǒng)能夠解解決實際際問題或或者利用用組織內(nèi)內(nèi)真正的的機會。這個方方法的其其他有用用的

3、功能能是可以以解決復(fù)復(fù)雜人機機交互的的建模問問題，解解決新規(guī)規(guī)范技術(shù)術(shù)的引入入問題，解決靈靈活性、風(fēng)險驅(qū)驅(qū)動定義義以及可可配置的的生命周周期管理理方法的的定義問問題，該該方法替替代了用用于信息息系統(tǒng)項項目的瀑布模型型（該模型型很經(jīng)典典，但過過于嚴(yán)格格）。4.1知識工程程的含義義與原理理CommonKADS方法學(xué)提提供了一一種結(jié)構(gòu)構(gòu)化方法法。它基基于幾個個基本思思想或原原則，而而這些基基本思想想或原則則是從長長年的經(jīng)經(jīng)驗中得得到的。我們簡簡要地介介紹作為為現(xiàn)代知知識工程程基礎(chǔ)的的基本原原則。知識工程程不是“從專家家的頭腦腦中挖掘掘”的某某種東西西，而是由構(gòu)構(gòu)造人類類知識不不同方面面的模型型組成。

4、習(xí)慣上，知識工工程被視視為一種種從專家家的頭腦腦中“提提取”或或“挖掘掘”出來來并以可可計算形形式傳送送到機器器的過程程。這已已被證明明是原始始和相當(dāng)當(dāng)幼稚的的觀點。今天，知識工程程被視為為一種建建?；顒觿?。模型是對對現(xiàn)實的的某一部部分進行行的一種種有目的的的抽象象。建模模是對知知識的少少數(shù)幾個個方面建建立一種種好的描描述（即即能夠清清楚地表表達你的的目的），而又又忽略其其他方面面。按照CommonKADS的觀點，知識項項目用于于構(gòu)造某某些方面面的模型型，這些些模型應(yīng)應(yīng)成為項項目所提提交的產(chǎn)產(chǎn)品的一一個重要要部分。CommonKADS模型套件件是分解解和結(jié)構(gòu)構(gòu)化知識識工程過過程的方方便工具具。

5、知識級原原則：在知識建建模中，首先要要集中考考慮知識識的概念念結(jié)構(gòu)，而把編編程細(xì)節(jié)節(jié)留在以以后考慮慮。知識級原原則首先先是由AlanNewell（1982）提出的，他說：知識要在在概念級級上建模模，而不應(yīng)應(yīng)依賴于于特殊的的計算結(jié)結(jié)構(gòu)和軟軟件實現(xiàn)現(xiàn)。知識識建模中中所使用用的概念念應(yīng)參照照和反映映現(xiàn)實世世界領(lǐng)域域，并用用相關(guān)人人員可理理解的詞詞匯進行行表達。按照CommonKADS的觀點，知識系系統(tǒng)的制制品的設(shè)設(shè)計應(yīng)當(dāng)當(dāng)稱為保保持結(jié)構(gòu)構(gòu)的設(shè)計計，因為為它遵循循和保持持了所分分析的知知識的概概念結(jié)構(gòu)構(gòu)。盡管知識識的體系系結(jié)構(gòu)明明顯比基基于規(guī)則則的系統(tǒng)統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)更為復(fù)復(fù)雜，但但知識確確實有可可以理解解

6、的結(jié)構(gòu)構(gòu)，這就就是我們們進行成成功的知知識分析析的出發(fā)發(fā)點。從從概念上上來說，知識級模模型通過過知識分分類可幫幫助我們們理解人人類解決決問題的的世界。現(xiàn)代知知識工程程的一個個重要結(jié)結(jié)果是：人的專專長可根根據(jù)知識識的穩(wěn)定定和通用用的種類類、模式式和結(jié)構(gòu)構(gòu)來進行行明確的的分析。因此，我們把把知識看看作是具具有良好好結(jié)構(gòu)的的函數(shù)模模型，其其不同部部分在人人類問題題求解中中擔(dān)當(dāng)著著不同的的、有限限制的和和專門的的角色。開發(fā)簡單單或非常常著名的的信息系系統(tǒng)通常常遵循一一種固定定的管理理路線。這就是是所謂的的系統(tǒng)開開發(fā)的瀑瀑布模型型。它由由按照預(yù)預(yù)先定義義好順序序的一些些預(yù)先定定義的階階段組成成：項目目的

7、準(zhǔn)備備和計劃劃；找出出客戶需需求；詳詳細(xì)說明明和設(shè)計計系統(tǒng)；編程、測試和和交付使使用并且只只能按這這種順序序進行。知識非常常豐富，直接套套用這種種嚴(yán)格的的方法非非常困難難?？焖僭托头ㄔ谥R系系統(tǒng)中非非常流行行，因為為它能進進行現(xiàn)場場學(xué)習(xí)，并能根根據(jù)需要要隨時改改變流程程?？焖偎僭头ǚǖ娜秉c點是難以以預(yù)測和和管理，這是它它特定的的本質(zhì)。因此，ComnonKADS采用的一一種可配配置的、平衡的的項目管管理方法法，它比比瀑布模模型更靈靈活，比比快速原原型法更更易于控控制。知知識項目目管理遵遵循螺旋旋式方法法，這種種方法支支持結(jié)構(gòu)構(gòu)化學(xué)習(xí)習(xí)，即CoommonKADS模型的暫暫時結(jié)果果或“狀狀態(tài)”可

8、可作為下下一步來來采取什什么步驟驟的信號號。在確確定這些些步驟時時，目標(biāo)標(biāo)和風(fēng)險險概念起起著關(guān)鍵鍵作用。我們主要要對知識識抽取這這一技術(shù)術(shù)進行。知識抽取取是由一一組技術(shù)術(shù)和方法法組成的的.這些技術(shù)術(shù)和方法法通過與與專家不不同形式式的交互互來抽取取該領(lǐng)域域?qū)＜业牡闹R。領(lǐng)域?qū)＜沂侵钢刚莆仗靥囟ㄖR識的人，這些知知識可以以用來解解決我們們感興趣趣的應(yīng)用用任務(wù)。從始至終終，我們們將重點點放在執(zhí)執(zhí)行抽取取的實際際方法和和方式上上。在知知識建模模方法論論語境中中，我們們使用例例子來說說明不同同的技巧巧和工具具是怎樣樣在一起起協(xié)調(diào)。知識抽取取的特征征知識抽取取可以為為知識建建模提供供素材。這些素素材不全

9、全是“未未加工”的，使使用抽取取技術(shù)后后的結(jié)果果通常是是得到一一種結(jié)構(gòu)構(gòu)化的數(shù)數(shù)據(jù)，例例如，標(biāo)標(biāo)記、圖圖表、術(shù)術(shù)語表、公式和和非正式式的規(guī)則則等。意意識到脫脫離了抽抽取技巧巧，一個個人就無無法得到到真正且且正式的的描述是是很重要要的。在在抽取上上強加正正式的表表示將會會在抽取取過程中中導(dǎo)致偏偏見，甚甚至經(jīng)常常會得到到錯誤的的數(shù)據(jù)。抽取應(yīng)應(yīng)該要集集中化和和結(jié)構(gòu)化化，但是是也要盡盡可能的的開放。將抽取取的原材材料轉(zhuǎn)化化成問題題解決過過程中更更正式的的描述是是知識建建模的一一個任務(wù)務(wù)。執(zhí)行知識識抽取和和知識分分析的知知識工程程師（或者叫叫知識分分析員）實質(zhì)上上不需要要掌握很很深的應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域域知識。在

10、大多數(shù)數(shù)情況下下，他（她）實實際上需需要請教教資深專專家。這這也許是是因為當(dāng)當(dāng)時沒有有可用的的文檔，或者他他們意識識到在從從事的領(lǐng)領(lǐng)域中真真正的專專家來自自與實踐踐，而不不是死讀讀書本。以下兩個個問題在在知識抽抽取過程程中相當(dāng)當(dāng)突出（1）我們怎怎樣讓專專家們告告訴我們們或者給給我們演演示他們們做什么么？（2）我們怎怎樣決定定他們解解決問題題的能力力是由什什么形成成的？這個任務(wù)務(wù)是非常常艱巨的的，特別別是在大大的應(yīng)用用語境中中顯得尤尤為突出出。有很很多情況況會使問問題變得得更加難難以處理理。許多多技術(shù)知知識是從從多年積積累的經(jīng)經(jīng)驗中獲獲得的，并且是是以直觀觀推斷的的形式表表示的。直觀推推斷是一一

11、種經(jīng)驗驗規(guī)則或或者是一一種已證證明了的的方法這這些規(guī)則則和方法法可以用用來獲得得特定信信息的結(jié)結(jié)果。通通常，專專業(yè)技術(shù)術(shù)變得如如此墨守守成規(guī)，以至于于專家們們都無法法知道他他們做什什么或者者為什么么做。知識庫(KB)知識庫管管理系統(tǒng)統(tǒng)(KBMS)要用計算算機進行行知識處處理和智智能處理理，則必必須要有有個“能能對知識識進行系系統(tǒng)化地地組織與與管理、能存儲儲、增、刪、改改、查詢詢和檢索索知識的的機構(gòu)，這就是是知識庫庫和知識識庫管理理系統(tǒng)的的功能。因此，研究、開發(fā)知知識庫相相知識庫庫管理系系統(tǒng)就是是迫切而而又必須須要做的的事情。知識的系系統(tǒng)化組組織與管管理所謂知識識，是人人們對自自然現(xiàn)象象的認(rèn)識識

12、和從中中總結(jié)出出規(guī)律、經(jīng)驗。人類的的知識是是極其豐豐富與龐龐雜的，如何規(guī)規(guī)范地描描述這些些認(rèn)識、規(guī)律、經(jīng)驗，一直是是人們所所探討的的問題。至今還還沒有一一個統(tǒng)一一的格式式，但常常用KF十R十C模式來表表達，其其中；K表式知識識項(Knowledge)，F(xiàn)表事實(Fact)，R表示規(guī)則則(Rules)，C表示概念念(Concepts)。這里的概概念主要要指術(shù)語語的含義義、規(guī)則則的語義義說明等等。知識的系系統(tǒng)化的的組織與與管理機機制包括括：知識的結(jié)結(jié)構(gòu)化的的存儲。由于人人類的知知識太龐龐雜了，首先要要對知識識進行分分類，再再進行結(jié)結(jié)構(gòu)化處處理，抽抽象出來來，以便便能由計計算機進進行有效效的存儲儲，

13、這要要與所用用的知識識表示的的方式結(jié)結(jié)合起來來，在知知識表示示里大家家可能已已經(jīng)知道道了，但但還要考考慮知識識庫的存存儲結(jié)構(gòu)構(gòu)，在下下面小節(jié)節(jié)里將對對此進行行介紹。技術(shù)工具具（方法法、硬件件、軟件件、系統(tǒng)統(tǒng)）包括括：對知識庫庫里存放放的知識識進行快快速有效效的查詢詢與檢索索，對用用戶提供供行之有有效的查查詢與檢檢索工具具，是知知識庫最最基本的的功能。還應(yīng)考考慮在查查詢中用用戶提出出的各種種約束條條件的處處理，這這個過程程就包含含了推理理的因素素，所以以有人把把這稱為為“智能能性查詢詢”。是是有道理理的。對知識庫庫進行增增、刪、改操作作，這是是知識庫庫的生命命力的體體現(xiàn)。因因為人類類的知識識的變

14、化化與更新新是很頻頻繁的，對知識識庫里存存放的知知識進行行增、刪刪、改的的操作是是不可避避免的，而且操操作的次次數(shù)還不不會少，因此，向用戶戶提供方方便的增增、刪、改操作作就顯得得特別重重要了。在對知識識庫的增增、刪、改操作作過程中中必然會會發(fā)生矛矛盾，即即非一致致性問題題。還會會出現(xiàn)知知識的不不完整性性問題，這就要要進行一一致性與與完整性性處理，這是保保證知識識庫所提提供知識識的正確確性、完完整性的的重要措措施。對知識進進行結(jié)構(gòu)構(gòu)化處理理的方法法引入“元元規(guī)則”(MetaRu1e)，即闡述規(guī)規(guī)則的規(guī)規(guī)則，用用來指導(dǎo)導(dǎo)規(guī)則的的存儲；構(gòu)成具具有層次次結(jié)構(gòu)的的規(guī)則庫庫，以便便于查詢詢、檢索索和運用用

15、；組成“樹樹形結(jié)構(gòu)構(gòu)”，如如馬里蘭蘭大學(xué)的的CSA系統(tǒng)，將將規(guī)則組組成“激激發(fā)樹”；采用“樹樹形結(jié)構(gòu)構(gòu)”，如如利用語語義網(wǎng)絡(luò)絡(luò)方法來來表達和和存儲知知識；適當(dāng)?shù)胤址诸惤M織織知識，如卡內(nèi)內(nèi)基梅隆大學(xué)學(xué)的AM系統(tǒng)，將將數(shù)學(xué)核核心概念念知識以以框架方方式存放放在事實實庫中；采用數(shù)據(jù)據(jù)庫技術(shù)術(shù)，利用用各種索索引、目目錄、詞詞典等技技術(shù)，提提高存儲儲、檢索索效率。下面介紹紹的一種種規(guī)則連連接表和和謂詞規(guī)則索索引技術(shù)術(shù)的方法法，就是是一種在在一階謂謂詞邏輯輯的表示示形式下下，利用用關(guān)系數(shù)數(shù)據(jù)庫提提供的存存儲與管管理數(shù)據(jù)據(jù)的功能能來對規(guī)規(guī)則、事事實、概概念進行行有效管管理的一一種方法法。在一階謂謂詞邏輯輯中

16、，謂謂詞是最最基本的的語句表表示單位位，所有有的規(guī)則則和事實實都是用用謂詞表表達的。因此，通過謂謂詞將規(guī)規(guī)則庫和和知識庫庫聯(lián)系起起來，能能改變知知識庫的的組織化化程度，提高知知識檢索索的效率率。假設(shè)知識識庫KB中所有的的謂詞集集合為P(1)事實庫FB可表示成成：FBf(Pi)，Pi屬于P其中，(f(Pi)表示所有有的以謂謂詞Pi打頭的事事實；(2)規(guī)則庫RB可表示為為：RBr(pi);Pi屬于P其中r(Pi)(Pi，ci1，ci2，cin)表示以pi為結(jié)論謂謂詞，以以cil，ci2，cin為條件謂謂詞的一一條規(guī)則則：r(Pi)表示所有有的以謂謂詞Pi為結(jié)論謂謂詞的規(guī)規(guī)則；規(guī)規(guī)定規(guī)則則連接圖圖的

17、結(jié)點點表示規(guī)規(guī)則庫中中的一條條規(guī)則。若ci是規(guī)則r(Q)的一個條條件謂詞詞。并且且r(ci)屬于RB，則在規(guī)則則連接圖圖中，從從結(jié)點r(Q)到結(jié)點r(ci)畫條有向弧弧。這樣樣，就可可以建立立起對應(yīng)應(yīng)于規(guī)則則庫RB的規(guī)則連連接圖RcG;同時，建建立從結(jié)結(jié)論謂詞詞到規(guī)則則的謂詞詞規(guī)則則索引，就可以以一次性性地快速速檢索出出與某謂謂詞有關(guān)關(guān)的所有有事實和和規(guī)則。根據(jù)這些些謂詞很很容易從從事實庫庫中找出出所有以以它們打打頭的事事實來。用這種種方法，可以快快速、一一次性地地找出所所有與某某謂詞有有關(guān)的事事實和規(guī)規(guī)則來。即使出出現(xiàn)遞歸歸的情況況，也不不會影響響算法的的正確性性和效率率，因此此，這是是一種

18、非非常有效效的知識識檢索算算法。知識庫和和知識庫庫管理系系統(tǒng)的功功能知識表示示功能；應(yīng)能提提供用戶戶一種或或多種知知識表示示方法，目前已已有的知知識表示示方法有有謂詞邏邏輯方法法、以框框架為基基礎(chǔ)的知知識表示示方法、產(chǎn)生式式規(guī)則、語義網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)方法法、腳本本方法等等等。常常用的是是謂詞邏邏輯方法法(尤以一階階謂詞邏邏輯用得得最為普普遍)、框架方方式和產(chǎn)產(chǎn)生式規(guī)規(guī)則。2對知識識有系統(tǒng)統(tǒng)化的、組織管管理機制制，包括括事實管管理，規(guī)規(guī)則管理理，及概概念管理理，還有有知識字字典的管管理工作作。大容容量知識識的存儲儲與管理理是人們們必須重重視的。3知識庫庫的操作作：知識識庫的建建立與撤撤消，知知識的插插入、

19、刪刪除和修修改，知知識庫的的重組工工作。4能向用用戶提供供對知識識項進行行查問、檢索的的功能，例如“知識查查詢語言言”，還還應(yīng)能對對用戶的的查詢請請求進行行語法檢檢查，并并給出出出錯信息息。將來來，系統(tǒng)統(tǒng)會用聲聲、圖、文的形形式與用用戶進行行交互活活功。5知識的的獲取與與學(xué)習(xí)功功能，知知識的編編輯功能能，在獲獲取新知知識的過過程中要要對知識識的完整整性、新新舊知識識的一致致性進行行處理。6知識庫庫與知識識庫管理理系統(tǒng)的的維護與與診斷，包括日日常的系系統(tǒng)事務(wù)務(wù)管理、出錯處處理等等等。7知識庫庫和知識識庫管理理系統(tǒng)的的安全控控制用戶戶的使用用權(quán)限管管理。知識模型型組件“知識”與“信信息”緊緊密相關(guān)

20、關(guān)，我們們說：一一個患者者體溫達達到39.0C的事實是是一條信信息,但但內(nèi)科醫(yī)醫(yī)生有相相應(yīng)的知知識推斷斷出是否否患者發(fā)發(fā)燒。從從系統(tǒng)工工程的觀觀點來看看：知識識最可能能被看作作是一種種特殊類類型的信信息，叫叫做“關(guān)關(guān)于信息息的信息息”。知知識告訴訴我們關(guān)關(guān)于特定定信息的的事情。將知識識整合到到一個子子類體系系中，這這通常會會成為知知識建模模的工具具。兩類類之間子子類鏈接接提供這這兩類的的信息。因此知知識具有有典型的的“關(guān)于于”特征征：它告告訴我們們關(guān)于理理解一些些其他信信息的方方式：四、知識識系統(tǒng)的的開發(fā)步步驟進入與知知識建模模相關(guān)的的詳細(xì)內(nèi)內(nèi)容之前前，我們們先來看看一個簡簡單例子子。試想想一

21、個提提供貸款款的財務(wù)務(wù)應(yīng)用。這個領(lǐng)領(lǐng)域中的的兩個類類和其他他一些典典型屬性性如圖4.1所示。該該圖還表表示了信信息和知知識的區(qū)區(qū)別。信息通常常是一個個某人X有一筆貸貸款Y。我們用一一個信息息type（類型）做做這個信信息的模模型，在在這個例例予中，在person（人）和loan（貸款）之之間有has_loan（借貸）關(guān)關(guān)系。圖中還包包含被我我們直覺覺地稱為為知識的的三個陳陳述。例例如，所所有申請請貸款者者至少18周歲。知識作為為“關(guān)于于信息的的信息”的觀點點在這里里得到支支持。這些陳述述告訴我我們一些些關(guān)于上上面所列列信息的的一些情情況。這這些知識識片斷告告訴我們們關(guān)于人人和貸款款的一般般信息

22、，而不僅僅僅是關(guān)關(guān)于特定定的人-貸款實例例。 借貸人年齡收入貸款數(shù)量利息信息John有$1750貸款Harry有$2500貸款知識貸款人年年齡至少少滿18歲收入達到到$10000的人可貸貸款的最最高限額額為$2000收入在$10000到$20000之間的人人貸款最最高限額額為$3000知識模型型知識模型型本身是是一個幫幫助我們們闡明知知識-密集型信信息-處理任務(wù)務(wù)結(jié)構(gòu)的的工具。一個應(yīng)應(yīng)用的知知識模型型可提供供應(yīng)用所所需要的的數(shù)據(jù)和和知識結(jié)結(jié)構(gòu)的規(guī)規(guī)范說明明。模型型開發(fā)成成為分析析過程的的一部分分。因此此它在應(yīng)應(yīng)用詞匯匯中表示示，包含含領(lǐng)域（如汽車車、房屋屋、船舶舶）和推推理任務(wù)務(wù)（如評評估、配

23、配置、診診斷）兩層意思思。知識模型型在本質(zhì)質(zhì)上與軟軟件工程程中傳統(tǒng)統(tǒng)分析模模型具有有相似的的結(jié)構(gòu).推理任任務(wù)通過過對函數(shù)數(shù)或“過過程”的的層次分分解來描描述。功功能操作作的數(shù)據(jù)據(jù)和知識識類型通通過一個個類似于于數(shù)據(jù)模模型或?qū)ο竽Ｐ托偷姆桨赴竵砻枋鍪?。這些些概念與與其他現(xiàn)現(xiàn)代方法法所采取取的概念念在目的的上是相相似的。當(dāng)然也也有許多多關(guān)鍵的的區(qū)別。一個知識識模型包包括三部部分每一部分分包含一一組相關(guān)關(guān)的知識識結(jié)構(gòu)。我們將將每一部部分稱為為知識范范疇。第一個范范疇稱為為領(lǐng)域知識識。這個范范疇詳細(xì)細(xì)說明特特定領(lǐng)域域知識和和在一個個應(yīng)用中中我們所所討論的的信息類類型。例例如，一一個涉及及醫(yī)療診診斷應(yīng)

24、用用的領(lǐng)域域知識將將會包含含相關(guān)疾病、癥癥狀和檢檢驗以及這些些類型之之間關(guān)系系的定義義。一個個領(lǐng)域知知識的描描述在某某種程度度上類似似于軟件件工程中中的“數(shù)數(shù)據(jù)模型型”或“對象模模型”。知識模型型的第二二個范疇疇包含推理知識識。推理知識識描述了了使用領(lǐng)領(lǐng)域知識識的基本本推理步步驟。最最好是將將這些推推理看作作推理機機的構(gòu)件件。在軟軟件工程程術(shù)語中中，推理理表示功功能分解解的最低低水平。在醫(yī)療療診斷應(yīng)應(yīng)用中的的兩個推推理的例例子，是是將癥狀和和某種可可能疾病病相聯(lián)系系的“假假設(shè)”推推理和用用于確定定某種特特定疾病病確實是是引起所所看到的的癥狀的的因素的的試驗的的“檢驗驗”推理理。知識模型型的第三

25、三個范疇疇是任務(wù)知識識。任務(wù)知知識描述述一個應(yīng)應(yīng)用所要要達到的的目標(biāo)是是什么以以及如何何通過將將任務(wù)分分解成子子任務(wù)和和推理來來實現(xiàn)這這些目標(biāo)標(biāo)。這個個“如何何”包含了任任務(wù)的動動態(tài)行為為描述，即它們們的內(nèi)在在控制。例如，一個簡簡單的醫(yī)醫(yī)療診斷斷應(yīng)用可將DIAGNOSIS（診斷）作作為其最最高層任任務(wù)，并并且認(rèn)為為這個診診斷可以以通過一一連串重重復(fù)執(zhí)行行的“假假設(shè)”和和“檢驗驗”推理理來實現(xiàn)現(xiàn)。任務(wù)務(wù)知識類類似于軟軟件工程程中功能能分解的的較高水水平，但但還包含含對相關(guān)關(guān)功能的的控制。三個知識識范疇的的簡要概概括和每每個范疇疇的一些些實例知知識元素素任務(wù)知識識與任務(wù)務(wù)方法推理總有有一個“原因”

26、。換句句活說，知識的的一個重重要方面面是我們們想用它它做什么么。我們們想應(yīng)用用知識達達到什么么目標(biāo)？我們下面面就提出出知識的的典型目目標(biāo)：我們想評評估一個個貸款應(yīng)應(yīng)用，將將損失的的風(fēng)險最最小化。我們想找找到復(fù)印印機的故故障原因因，以盡盡快恢復(fù)復(fù)服務(wù)。我們想給給新建筑筑設(shè)計電電梯。任務(wù)和任任務(wù)方法法可分別別理解為為關(guān)于推推理任務(wù)務(wù)的“需需要做什什么”和和“怎樣樣做”。任務(wù)定義義復(fù)雜推推理功能能。高層層任務(wù)通通常與任任務(wù)模型型中定義義的任務(wù)務(wù)一致。任務(wù)規(guī)規(guī)范說明明告訴我我們?nèi)蝿?wù)務(wù)的輸入入和輸出出時什么么。例如如，醫(yī)療療診斷任任務(wù)的輸輸出不是是：“疾疾病”，而是類類似“錯錯誤范疇疇”之類類的抽象象名

27、稱。知識模型型模板1.任務(wù)摸板板任務(wù)模板板形成了了一種有有關(guān)模型型元素的的可復(fù)用用組合的的公共類類型。一個任務(wù)務(wù)模板就就是一個個部分的的知識模模型，其其中已經(jīng)經(jīng)指定了了推理知知識和任任務(wù)知識識。任務(wù)模模板給知知識工程程師提供供解決某某個問題題的典型型的推理理和任務(wù)務(wù)。此外外，任務(wù)務(wù)模板還還規(guī)定一一種任務(wù)務(wù)觀點所所要求的的典型的的領(lǐng)域模模式。知知識工程程師可用用任務(wù)模模板作為為一個新新應(yīng)用的的模板，進行支支持自頂頂向下的的知識分分析。2.任務(wù)類型型一般來說說，當(dāng)知知識工程程同軟件件工程相相比時，其優(yōu)點點就在任任務(wù)類型型的范圍圍有限。在認(rèn)知知心理學(xué)學(xué)專著中中給出了了有關(guān)知知識密集集（人類類）型的的

28、推理任任務(wù)的任任務(wù)類型型學(xué)。許許多作者者已經(jīng)采采用并進進行了細(xì)細(xì)化以應(yīng)應(yīng)用在知知識工程程中。我們將任任務(wù)分成成兩類：分析（analytic）任務(wù)和和綜合（syntheic）任務(wù)。分析任務(wù)務(wù)一一個很有有名的分分析任務(wù)務(wù)類型就就是classfication（分類）。 圖4.7所示的任任務(wù)層次次結(jié)構(gòu)分析任務(wù)務(wù)類型一一覽分析任務(wù)務(wù)分析任務(wù)務(wù)一一個很有有名的分析任務(wù)務(wù)類型就就是classfication（分類）。這種任任務(wù)類型型的原型型例子是是動物和和植物的的分類。在分類類中，一一個對象象需要用用他所屬屬的類別別來描述述其特征征?；A(chǔ)礎(chǔ)知識通通常為每每一類別別提供對對對象特特征值的的約束。分類經(jīng)經(jīng)常涉及

29、及到“自自然的”（而不不是人造造的）對對象。Diagnosis(診斷) 和分分類的不不同之處處在于診診斷想要要得到的的輸出是是該系統(tǒng)統(tǒng)的一個個故障。該任務(wù)務(wù)類型的的一個例例子是診診斷某個個電路網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中的的故障。在診斷斷時，基基礎(chǔ)知識識一般都都包含于于析系統(tǒng)統(tǒng)行為的的知識。例如一一個因果果關(guān)系模模型。診診斷的輸輸出（故故障類別別）有很很多種形形式：它它可以是是一個故故障組件件，一個個故障狀狀態(tài)，一一個因果果關(guān)系鏈鏈，甚至至一個抽抽象的標(biāo)標(biāo)簽，而而這個標(biāo)標(biāo)簽沒有有任何內(nèi)內(nèi)部系統(tǒng)統(tǒng)含義。診斷任任務(wù)經(jīng)常常出現(xiàn)在在技術(shù)系系統(tǒng)領(lǐng)域域。Assessment(評估估)這這個任務(wù)務(wù)類型經(jīng)經(jīng)常在財財政和社社會服務(wù)

30、務(wù)領(lǐng)域出出現(xiàn)。評估的目目標(biāo)是用用一個決決策的類類別來描描述一個個案例的的特征。例如，在在貸款評評估時，任務(wù)的的輸入是是一個關(guān)關(guān)于某人人申請貸貸款的案案例，輸輸出是一一個諸如如“是否需需要更多多信息”之類的的決策類類別，以以顯示是是否給該該人發(fā)放放貸款?；A(chǔ)知知識一般般都包括括一個用用于評估估的規(guī)范范集或標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)集。monitor(監(jiān)控控)時，被分析析的系統(tǒng)統(tǒng)具有動動態(tài)的性性質(zhì)，一一般都有有一個正正在進行行的過程程。核電電廠監(jiān)控控和一個個軟件項項目的監(jiān)監(jiān)控都是是監(jiān)控任任務(wù)的例例子。每個監(jiān)控控周期看看起來都都像一個個評估任任務(wù)。主要區(qū)別別是在監(jiān)監(jiān)控時，輸出只只是一個個差異（系系統(tǒng)是否否工作正正常？）

31、而不是一一個決策策類別。前一周周期的數(shù)數(shù)據(jù)可以以用在新新的周期期中。雖然prediction (預(yù)預(yù)測)有有一些綜綜合任務(wù)務(wù)的特性性，但是是我們還還是把他他歸于分分析任務(wù)務(wù)這一類類。在預(yù)測時時，可以以分析現(xiàn)現(xiàn)在的系系統(tǒng)行為為以便描描述系統(tǒng)統(tǒng)在將來來某個時時間點的的狀態(tài)。天氣預(yù)報報就是一一個預(yù)測測任務(wù)。預(yù)測任任務(wù)經(jīng)常常出現(xiàn)在在教學(xué)系系統(tǒng)（如如物理學(xué)學(xué)）的知知識密集集型模塊塊中。與與預(yù)測任任務(wù)相反反的任務(wù)務(wù)也存在在，即回回推（retrodiction）大爆炸炸理論就就是一個個著名的的例子。綜合任務(wù)務(wù)綜合任務(wù)務(wù) design（設(shè)設(shè)計）就就是一個個綜合任任務(wù)，其其中要構(gòu)構(gòu)建的系系統(tǒng)是一一些物理理制品。

32、設(shè)計任任務(wù)的一一個例子子是設(shè)計計一輛汽汽車。設(shè)計任務(wù)務(wù)一般包包括組件件的創(chuàng)造造性設(shè)計計，就像汽汽車設(shè)計計一樣。創(chuàng)造性性設(shè)計對對現(xiàn)在的的知識技技術(shù)來說說是個非非常難解解決的問問題。為為了使系系統(tǒng)構(gòu)建建可行，我們假假設(shè)制品品所有的的組件預(yù)預(yù)先定義義好了這這種設(shè)計計的子類類型稱為為配置設(shè)設(shè)計（configuration design）.用一系系列Lego木木塊造造一條船船就是一一個配置置設(shè)計的的任務(wù)的的著名例例子。另另外一個個例子是是計算機機系統(tǒng)的的配置。assignment（分配配）是一個相相對比較較簡單的的綜合任任務(wù)，其中有兩兩個對象象集，我我們需要要在它們們之間建建立一個個（部分分的）映映射。

33、比比如給職職員分配配辦公室室、給飛飛機分配配跑道都都是分配配的例子子。分配配必須同同約束保保持一致致（“波波音747”不不能放在在3538的的跑道上上），也也要符合合偏好（荷蘭航航空公司司的飛機機應(yīng)該停停靠在航航空集散散站1）。planning（規(guī)規(guī)劃）有有許多和和設(shè)計一一樣的特特性，主主要區(qū)別別在于所所構(gòu)建的的系統(tǒng)類類型。設(shè)設(shè)計主要要關(guān)注物物理對象象的構(gòu)建建，而規(guī)劃則關(guān)關(guān)注活動動和它們們的時間間依賴性性。規(guī)劃任任務(wù)的例例子有旅旅行規(guī)劃劃和建筑筑活動的的規(guī)劃。而且，規(guī)劃任任務(wù)的自自動化只只有在基基本的規(guī)規(guī)劃都預(yù)預(yù)先定義義好了才才可行。因為它它們之間間存在相相似性，所以設(shè)設(shè)計模型型有時能能用于規(guī)

34、規(guī)劃，反反之亦然然。scheduling （調(diào)調(diào)度）經(jīng)常放在在規(guī)劃之之后。規(guī)劃交交付一系系列活動動；在在調(diào)度時時，需要要在一定定的時間間間隔里里給這些些活動（“作業(yè)業(yè)”）分分配好資資源。輸輸出是一一個在活活動和時時間槽之之間的映映射，同同時遵守守約束（A必必須在B之之前）而而且盡可可能滿足足偏好（C的的講座更更適合安安排在星星期五）因此，調(diào)度同同分配有有密切的的關(guān)系，主要的的區(qū)別在在于調(diào)度度具有面面向時間間的特征征。調(diào)度度的例子子有大學(xué)學(xué)某個系系的講座座調(diào)度和和某工廠廠生產(chǎn)線線的工作作休休息調(diào)度度。為了保持持完整性性，我們們把modelling（建模）也作為為一種綜綜合任務(wù)務(wù)。在建模時時，我們

35、們構(gòu)建一一個系統(tǒng)統(tǒng)的抽象象描述以以便解釋釋和預(yù)測測該系統(tǒng)統(tǒng)的屬性性或現(xiàn)象象。知識建建模本身身就是建建模任務(wù)務(wù)的一個個例子。另外一一個例子子是構(gòu)建建一個核核事故的的模擬模模型。建建模任務(wù)務(wù)很少在在系統(tǒng)中中自動運運行，但但是有時時也用在在知識管管理的語語境中。 我們們所涉及及的一個個實際例例子是構(gòu)構(gòu)建一個個核事故故模擬領(lǐng)領(lǐng)域退休休專家的的建模專專門技術(shù)術(shù)的知識識模型。分類目標(biāo)分類主要要是為一一個對象象確定正正確的類類別（或或者種類類）。對對象能夠夠用于檢檢查。分分類以對對象的特特征為基基礎(chǔ)。典型例子子蘋果的分分類。一一塊巖石石中礦物物質(zhì)的分分類術(shù)語對象：要要找到類類別或種種類的那那個物體體，比如如

36、某個蘋蘋果。類別：一組特征征相似的的對象，比如一一種GrannySmith蘋果。屬性：一個能能被觀察察或推測測的特征征，比如如蘋果的的顏色。特性：某個對象象具有的的一個屬屬性-值對，如“顏顏色綠綠色”輸入需要確定定類別的的對象。輸出找到的類類別。特性分類是最最簡單的的分析任任務(wù)之一一，并包包含了許許多方法法。其他他的分析析任務(wù)有有時可以以簡化為為一個分分類問題題。尤其其是診斷斷任務(wù)經(jīng)經(jīng)?？梢砸赃M行這這樣的簡簡化：完完整的診診斷需要要關(guān)于因因果行為為的知識識，但是是如果將將它簡化化為癥狀狀和故障障的直接接關(guān)聯(lián)，它就可可以被看看成是一一個分類類問題。默認(rèn)方法法首先要做做的一個個決定是是是否選選擇一

37、種種數(shù)據(jù)驅(qū)驅(qū)動或者者方案驅(qū)驅(qū)動的方方法。數(shù)數(shù)據(jù)驅(qū)動動的方法法從一些些初始特特性開始始，這些些特征用用來產(chǎn)生生一組候候選方案案。方案案的驅(qū)動動方法從從所有可可能的方方案集合合開始，然后在在所收集集的信息息的基礎(chǔ)礎(chǔ)上盡量量簡化這這個集合合。指定屬性性專家們一一般可以以提供這這種類型型的屬性性順序信信息。規(guī)范知知識則以以一棵決決策樹的的形式呈呈現(xiàn)。更更復(fù)雜的的方法是是計算有有最高信信息潛能能的屬性性。有許許多用于于該方法法的算法法。最后后一種方方法非常常有效，但是可可能導(dǎo)致致與用戶戶和專家家相悖的的系統(tǒng)行行為（雖雖然在理理論上是是最優(yōu)的的）。獲取特性性一般要讓讓用戶輸輸入一個個“未知知”值。有時，也有領(lǐng)領(lǐng)域知識識建議某某些屬性性應(yīng)該一一起或得得。匹配這個推理理要為每每一個候候選方案案執(zhí)行，并產(chǎn)生生一個真真值來指指示候選