湘潭大學(xué)人工智能課件知識(shí)表示方法part4

ArtificialIntelligence(AI)

人工智能第二章：知識(shí)表示與推理ArtificialIntelligence(AI)

人內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理一、知識(shí)表示方法二、確定性推理內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理一、知識(shí)表示方法二、確定性推理內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理1.狀態(tài)空間法2.問題歸約法3.謂詞邏輯法4.語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法5.其他方法一、知識(shí)表示方法內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理1.狀態(tài)空間法2.問題歸約法3其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法框架表示法框架表示法：框架表示法是在框架理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)化知識(shí)表示方法。

框架理論：框架理論是明斯基于1975年作為理解視覺、自然語(yǔ)言對(duì)話及其它復(fù)雜行為的一種基礎(chǔ)提出來的?？蚣芾碚撜J(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)遇到一個(gè)新事物時(shí)，就從記憶中找出一個(gè)合適的框架，并根據(jù)新的情況對(duì)其細(xì)節(jié)加以修改、補(bǔ)充，從而形成對(duì)這個(gè)新事物的認(rèn)識(shí)。框架表示法框架表示法：框架表示法是在框架理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來框架表示法框架理論：框架：是人們認(rèn)識(shí)事物的一種通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。即當(dāng)新情況發(fā)生時(shí)，人們只要把新的數(shù)據(jù)加入到該通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中便可形成一個(gè)具體的實(shí)體(類)，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為框架。實(shí)例框架：對(duì)于一個(gè)框架，當(dāng)人們把觀察或認(rèn)識(shí)到的具體細(xì)節(jié)填入后，就得到了該框架的一個(gè)具體實(shí)例，框架的這種具體實(shí)例被稱為實(shí)例框架?？蚣芟到y(tǒng)：在框架理論中，框架是知識(shí)的基本單位，把一組有關(guān)的框架連結(jié)起來便可形成一個(gè)框架系統(tǒng)?？蚣芟到y(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來完成。

框架表示法框架理論：框架表示法框架結(jié)構(gòu)：<框架名>槽名1：

側(cè)面名11

值111，值112，……

側(cè)面名12

值121，值122，…………槽名2：

側(cè)面名21

值211，值212，……

側(cè)面名22

值221，值222，………………槽名n：

側(cè)面名n1

值n11，值n12，……

側(cè)面名n2

值n21，值n22，…………框架表示法框架結(jié)構(gòu)：<框架名>框架表示法框架結(jié)構(gòu)：每個(gè)框架都有框架名，代表某一類對(duì)象一個(gè)框架由若干個(gè)槽（項(xiàng)目）組成，用于表示對(duì)象的某個(gè)方面的屬性有時(shí)一個(gè)槽（屬性）還要從不同的側(cè)面來描述，每個(gè)側(cè)面可具有一個(gè)或多個(gè)值。框架表示法框架結(jié)構(gòu)：框架表示法框架表示法的例子：一個(gè)描述教師的框架框架名：<教師>

姓名：?jiǎn)挝唬ㄐ?、名?/p>

年齡：?jiǎn)挝唬q）

性別：范圍（男、女）

缺?。耗?/p>

職稱：范圍（教授、副教授、講師、助教）

缺?。褐v師部門：?jiǎn)挝唬ㄔ?、系、教研室?/p>

住址：<住址框架>

電話：辦公電話：?jiǎn)挝唬娫捥?hào)碼）家庭電話：?jiǎn)挝唬娫捥?hào)碼）……槽名側(cè)面名“單位”指出填寫槽值時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)限制“范圍”指出槽值時(shí)只能在指定的范圍內(nèi)挑選“缺省”表示當(dāng)相應(yīng)槽值不填寫時(shí)的默認(rèn)值槽值或側(cè)面值可以是另外一個(gè)框架的實(shí)例框架框架表示法框架表示法的例子：一個(gè)描述教師的框架框架名：<教框架表示法

槽（側(cè)面）類型：

值Default

繼承If-Needed

四種側(cè)面填寫方式：

由已知情況或物體屬性提供

通過默認(rèn)隱含

由繼承獲得

對(duì)附加過程側(cè)面通過執(zhí)行附加過程實(shí)現(xiàn)Default：當(dāng)其所在槽沒有填入槽值時(shí)，系統(tǒng)就以此側(cè)面值作為該槽的默認(rèn)值。If-Needed：當(dāng)某個(gè)槽不能提供統(tǒng)一的默認(rèn)值時(shí)，可在該槽增加一個(gè)If-Needed側(cè)面，系統(tǒng)通過調(diào)用該側(cè)面提供的過程，產(chǎn)生相應(yīng)的屬性值。（賦值）框架表示法 四種側(cè)面填寫方式：Defa框架表示法

框架中的槽與側(cè)面可任意定義槽與側(cè)面也可以是另一框架，形成框架網(wǎng)絡(luò)框架表示法框架中的槽與側(cè)面可任意定義框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)知識(shí)比較復(fù)雜時(shí)，往往需要通過多個(gè)框架之間的橫向或縱向聯(lián)系形成一種框架網(wǎng)絡(luò)?？蚣苤g的縱向聯(lián)系：是指那種具有繼承關(guān)系的上下層框架之間的聯(lián)系。框架之間的縱向聯(lián)系通過預(yù)定義槽名AKO或ISA等來實(shí)現(xiàn)。框架之間的橫向聯(lián)系是指那種以另外一個(gè)框架名作為一個(gè)槽的槽值或側(cè)面值所建立起來的框架之間的聯(lián)系?？蚣鼙硎痉蚣芫W(wǎng)絡(luò)：框架表示法Frame<Student>Name:Unit(Lastname,Firstname)Sex:Area(male,female)Age:Unit(Years)If-Needed:Ask-AgeAddress:<S-Address>Telephone:HomeUnit(Number)MobileUnit(Number)If-Needed:Ask-TelephoneFrame<Master>

AKO:<Student>Major:Unit(Major)If-Needed:Ask-MajorIf-Added:Check-MajorField:Unit(Field)If-Needed:Ask-FieldAdvisor:Unit(Lastname,Firstname)If-Needed:Ask-VisorProject:Area(National,Provincial,Other)Default:NationalPaper:Area(SCI,EI,Core,General)Default:Core學(xué)生框架：碩士生框架：描述了碩士生的個(gè)性，并繼承“Student”框架的所有屬性。框架表示法Frame<Student>Frame<Mas框架表示法Frame<Master-1>IAS:<Master>Name:YangYeSex:femaleMajor:ComputerField:Web-IntelligenceAdvisor:LinHaiProject:Provincial

碩士生-1框架：框架表示法Frame<Master-1>碩士生-1框架：框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)：縱向聯(lián)系橫向聯(lián)系框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)：縱向聯(lián)系橫向聯(lián)系框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)的例子：一般來講，教師的工作態(tài)度是認(rèn)真，行為舉止大方得體，計(jì)算機(jī)系教師一般來講性格內(nèi)向，喜歡操作計(jì)算機(jī)。方園是計(jì)算機(jī)系教師，他性格內(nèi)向，但工作不刻苦。問他的興趣和舉止如何？框架表示為：框架名：<教師>類屬：<職業(yè)>態(tài)度：認(rèn)真舉止：大方得體框架名：<計(jì)算機(jī)系教師>

類屬：<教師>

性格：內(nèi)向興趣：操作計(jì)算機(jī)框架名：<方園>類屬：<計(jì)算機(jī)系教師>性格：內(nèi)向態(tài)度：不刻苦興趣：？舉止：？推理框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)的例子：一般來講，教師的工作態(tài)度是認(rèn)真，行框架表示法框架的推理：在框架網(wǎng)絡(luò)中，問題求解主要是通過對(duì)框架的繼承與匹配來實(shí)現(xiàn)的。繼承下層框架從上層框架繼承相關(guān)屬性、屬性值、條件匹配框架通常只能與現(xiàn)實(shí)做到部分匹配，完全匹配是一個(gè)特殊情況。因?yàn)榭蚣苁菍?duì)一類事物的完整或典型的描述，待匹配的具體個(gè)體不可能做到完全一致。不匹配的情況：某個(gè)屬性不存在，或與規(guī)定的屬性值不符，或?qū)傩灶愋筒环蚣鼙硎痉蚣艿耐评恚涸诳蚣芫W(wǎng)絡(luò)中，問題求解主要是通過對(duì)框架框架表示法框架表示法的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)性：最突出特點(diǎn)是善于表示結(jié)構(gòu)性知識(shí)，它能夠把知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系以及知識(shí)間的特殊聯(lián)系表示出來。深層性：

框架表示法不僅可以從多個(gè)方面、多重屬性表示知識(shí)，而且還可以通過ISA、AKO等槽以嵌套結(jié)構(gòu)分層地對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示，因此能用來表達(dá)事物間復(fù)雜的深層聯(lián)系。繼承性：在框架網(wǎng)絡(luò)中，下層框架可以繼承上層框架的槽值，也可以進(jìn)行補(bǔ)充和修改，這樣既減少知識(shí)冗余，又較好地保證了知識(shí)的一致性。自然性：框架能把與某個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w集相關(guān)特性都集中在一起，從而高度模擬了人腦對(duì)實(shí)體多方面、多層次的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，直觀自然，易于理解?？蚣鼙硎痉蚣鼙硎痉ǖ膬?yōu)點(diǎn)：框架表示法框架表示法的不足：缺乏框架的形式理論：至今，還沒有建立框架的形式理論，其推理和一致性檢查機(jī)制并非基于良好定義的語(yǔ)義。缺乏過程性知識(shí)表示：框架網(wǎng)絡(luò)不便于表示過程性知識(shí)，缺乏如何使用框架中知識(shí)的描述能力?？蚣芡评磉^程需要用到一些與領(lǐng)域無關(guān)的推理規(guī)則，而這些規(guī)則在框架網(wǎng)絡(luò)中又很難表達(dá)。清晰性難以保證：由于各框架本身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一定相同，從而框架網(wǎng)絡(luò)的清晰性很難保證。

框架表示法框架表示法的不足：其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法劇本表示法：劇本表示法（又稱為腳本表示法）是夏克（R.C.Schank）依據(jù)他的概念依賴?yán)碚撎岢龅囊环N知識(shí)表示方法，時(shí)間約在1975年。概念依賴?yán)碚摰幕舅枷耄喊讶祟惿钪懈黝惞适虑楣?jié)的基本概念抽取出來，構(gòu)成一組原子概念，確定這些原子概念的相互依賴關(guān)系，然后把所有故事情節(jié)都用這組原子概念及其依賴關(guān)系表示出來。劇本是框架的一種特殊形式，它用一組槽來描述某些事件的發(fā)生序列，就像劇本中的事件序列一樣，故稱為“劇本”表示法。劇本表示法劇本表示法：劇本表示法劇本的構(gòu)成開場(chǎng)條件：給出在劇本中描述的事件發(fā)生的前提條件。角色：用來表示在劇本所描述的事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)人物的一些槽。道具：

這是用來表示在劇本所描述的事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)物體的一些槽。場(chǎng)景：描述事件發(fā)生的真實(shí)順序，可以由多個(gè)場(chǎng)景組成，每個(gè)場(chǎng)景又可以是其它的劇本。結(jié)果：給出在劇本所描述的事件發(fā)生以后通常所產(chǎn)生的結(jié)果。劇本表示法劇本的構(gòu)成劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本開場(chǎng)條件(a)顧客餓了，需要進(jìn)餐。(b)顧客有足夠的錢。角色

顧客，服務(wù)員，廚師，老板。

道具食品，桌子，菜單，錢。

場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景場(chǎng)景1：進(jìn)入餐廳(a)顧客走入餐廳。(b)尋找桌子。(c)在桌子旁坐下場(chǎng)景2：點(diǎn)菜(a)服務(wù)員給顧客菜單。(b)顧客點(diǎn)菜。(c)顧客把菜單還給服務(wù)員。(d)顧客等待服務(wù)員送菜。劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景場(chǎng)景3：等待(a)服務(wù)員把顧客所點(diǎn)的菜告訴廚師。(b)廚師做菜。

場(chǎng)景4：吃菜(a)廚師把做好的菜給服務(wù)員。(b)服務(wù)員給顧客送菜。(c)顧客吃菜。

劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景場(chǎng)景5：離開(a)服務(wù)員拿來帳單。(b)顧客付錢給服務(wù)員。

(c)顧客離開餐廳。結(jié)果(a)顧客吃了飯，不餓了。(b)顧客花了錢。(c)老板掙了錢。(d)餐廳食品少了。劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本的推理：一旦劇本被啟用，則可以應(yīng)用它來進(jìn)行推理。其中最重要的是運(yùn)用劇本可以預(yù)測(cè)沒有明顯提及的事件的發(fā)生。例如：對(duì)于以下情節(jié)：“昨晚，約翰到了餐廳。他點(diǎn)了牛排。當(dāng)他要付款時(shí)發(fā)現(xiàn)錢已用光。因?yàn)殚_始下雨了，所以他趕緊回家了“。推理：“昨晚，約翰吃飯了嗎？”雖然上面的情節(jié)中沒有提到約翰吃沒吃飯的問題，但借助于餐廳劇本，可以回答：他吃了。因?yàn)閱⒂昧瞬蛷d劇本，情節(jié)中的所有事件與劇本中所預(yù)測(cè)的事件序列相對(duì)應(yīng)，可以推斷出整個(gè)事件正常進(jìn)行時(shí)所得出的結(jié)果。劇本表示法劇本的推理：劇本表示法劇本的推理：但是，一旦一個(gè)典型的事件被中斷，也就是給定情節(jié)中的某個(gè)事件與劇本中的事件不能對(duì)應(yīng)時(shí)，則劇本便不能預(yù)測(cè)被中斷以后的事件了。例如：如下情節(jié)：“約翰走進(jìn)餐廳。他被帶到餐桌旁。點(diǎn)了一大塊牛排之后，他坐在那兒等了許久。于是，他生氣走了?！痹撉楣?jié)中，因?yàn)橐玫龋约s翰走了，這一事件改變了餐廳腳本中所預(yù)測(cè)的事件序列，因而被中斷了，這時(shí)就不能推斷約翰是否付了帳等情節(jié)，但仍然可以推斷出他看了菜單，這是因?yàn)榭床藛问录l(fā)生在中斷之前。劇本表示法劇本的推理：劇本表示法劇本表示法的特點(diǎn)劇本表示法與框架表示法相比，比較呆板，知識(shí)表達(dá)的范圍也很窄。人類日常的行為有各種各樣，很難用一個(gè)劇本就理解各種各樣的情節(jié)。劇本表示法對(duì)于表達(dá)預(yù)先構(gòu)思好的特定知識(shí)，如理解故事情節(jié)等，是非常有效的。目前劇本表示法主要在自然語(yǔ)言理解方面獲得了一些應(yīng)用。劇本表示法劇本表示法的特點(diǎn)其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法過程表示法過程表示法：過程性知識(shí)表示是將有關(guān)某一問題領(lǐng)域的知識(shí)，連同如何使用這些知識(shí)的方法，均隱式地表示為一個(gè)求解問題的過程。

過程式不像陳述式那樣具有固定的形式，如何描述知識(shí)完全取決于具體的問題。過程表示法的例子：八數(shù)碼問題過程表示法過程表示法：過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題我們用一個(gè)3×3的方格陣來表示該問題的一個(gè)狀態(tài)，用a～i來標(biāo)記這9個(gè)方格，如下圖所示。12384765

(a)狀態(tài)描述(b)目標(biāo)狀態(tài)abcdefghi過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題12384765過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題當(dāng)任意給定一初始狀態(tài)后，求解該問題的過程如下：(1)首先移動(dòng)棋牌，使得棋子1和空格均不在位置c上。

(2)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿下圖(a)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到棋子1位于a為止。abcdefghi

(a)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題abcdefghi(過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(3)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(b)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼2位于b為止。若這時(shí)剛好數(shù)碼3在位置c，則轉(zhuǎn)(6)。(4)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(c)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼3位于e為止。這時(shí)空格剛好在位置d。

(b)

(c)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(b)(c)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題經(jīng)過以上4步，得到的狀態(tài)如右圖Step(4)所示。其中"×"表示除空格以外的任何棋牌。(5)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(d)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到空格又回到了d為止。此時(shí)狀態(tài)如右圖Step(5)所示。

(d)12×3××××123×××××

Step(4)

Step(5)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(d)12×3×××過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(6)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(e)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼4在位置f為止，如圖Step(6)中所示。若這時(shí)剛好數(shù)碼5在位置i則轉(zhuǎn)(9)。(7)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(f)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼5位于e為止。這時(shí)空格剛好在位置d。

(e)123×4×××

Step(6)

(f)

Step(7)12354×××過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(e)123×4××過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(8)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(g)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到空格回到位置d為止，如圖Step(8)。(9)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(h)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼6在位置h為止，若這時(shí)數(shù)碼7、8分別在位置g和d，則問題得解，否則，說明由所給初始狀態(tài)達(dá)不到所要求的目標(biāo)狀態(tài)。

(g)123×4××5

Step(8)

(h)

Step(9)123×4×65過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(g)123×4××過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題過程表示法過程表示法的優(yōu)點(diǎn)：表示效率高：過程表示法是用程序來表示知識(shí)的，而程序能準(zhǔn)確的表明先做什么，后作什么以及怎樣做，并直接嵌入一些啟發(fā)式的控制信息，因此，可以避免選擇及匹配那些無關(guān)的知識(shí)，也不需要跟蹤那些不必要的路徑，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率?？刂葡到y(tǒng)容易實(shí)現(xiàn)：由于控制性質(zhì)是已嵌入到程序中，因而控制系統(tǒng)就比較容易設(shè)計(jì)。過程表示法的不足：不易修改及添加新知識(shí)，而且當(dāng)對(duì)某一過程進(jìn)行修改時(shí)，又可能影響到其它過程，對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)帶來不便。過程表示法過程表示法的優(yōu)點(diǎn)：本章小結(jié)第二章：知識(shí)表示方法1.狀態(tài)空間法2.問題歸約法3.謂詞邏輯法4.語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法5.其他方法本章小結(jié)第二章：知識(shí)表示方法1.狀態(tài)空間法2.問題歸約法3.本章小結(jié)本章所討論的知識(shí)表示問題是人工智能研究的核心問題之一。知識(shí)表示方法很多，本章介紹了其中的7種，有圖示法和公式法，陳述式表示和過程式表示等。狀態(tài)空間法：是一種基于解答空間的問題表示和求解方法，它是以狀態(tài)和操作符為基礎(chǔ)的。在利用狀態(tài)空間圖表示時(shí)，我們從某個(gè)初始狀態(tài)開始，每次加一個(gè)操作符，遞增地建立起操作符的試驗(yàn)序列，直到達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)為止。由于狀態(tài)空間法需要擴(kuò)展過多的節(jié)點(diǎn)，容易出現(xiàn)"組合爆炸"，因而只適用于表示比較簡(jiǎn)單的問題。本章小結(jié)本章所討論的知識(shí)表示問題是人工智能研究的核心問題之一本章小結(jié)問題歸約法：從目標(biāo)(要解決的問題)出發(fā)，逆向推理，通過一系列變換把初始問題變換為子問題集合和子-子問題集合，直至最后歸約為一個(gè)平凡的本原問題集合。這些本原問題的解可以直接得到從而解決了初始問題，用與或圖來有效地說明問題歸約法的求解途徑。謂詞邏輯法：采用謂詞合式公式和一階謂詞演算把要解決的問題變?yōu)橐粋€(gè)有待證明的問題，然后采用消解定理和消解反演來證明一個(gè)新語(yǔ)句是從已知的正確語(yǔ)句導(dǎo)出的，從而證明這個(gè)新語(yǔ)句也是正確的。

本章小結(jié)問題歸約法：從目標(biāo)(要解決的問題)出發(fā)，逆向推理，通本章小結(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：是知識(shí)的一種圖解表示，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?？蚣埽菏且环N結(jié)構(gòu)化表示方法?？蚣芡ǔＳ芍付ㄊ挛锔鱾€(gè)方面的槽組成，每個(gè)槽擁有若干個(gè)側(cè)面，而每個(gè)側(cè)面又可擁有若干個(gè)值。大多數(shù)實(shí)用系統(tǒng)必須同時(shí)使用許多框架，并可把它們聯(lián)成一個(gè)框架系統(tǒng)。劇本表示法：是框架的一種特殊形式，它使用一組槽來描述事件的發(fā)生序列。劇本表示特別適用于描述順序性動(dòng)作或事件，但使用不如框架靈活，因此應(yīng)用范圍也不如框架那么廣泛。本章小結(jié)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：是知識(shí)的一種圖解表示，它由節(jié)點(diǎn)和弧線或鏈線本章小結(jié)過程表示法：是一種知識(shí)的過程式表示，它將某一有關(guān)問題領(lǐng)域知識(shí)同這些使用方法一起，隱式地表示為一個(gè)問題求解過程。過程表示用程序來描述問題，具有很高的問題求解效率。由于知識(shí)隱含在程序中難以操作，所以適用范圍較窄。本章小結(jié)過程表示法：是一種知識(shí)的過程式表示，它將某一有關(guān)問題問題？問題？ArtificialIntelligence(AI)

人工智能第二章：知識(shí)表示與推理ArtificialIntelligence(AI)

人內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理一、知識(shí)表示方法二、確定性推理內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理一、知識(shí)表示方法二、確定性推理內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理1.狀態(tài)空間法2.問題歸約法3.謂詞邏輯法4.語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法5.其他方法一、知識(shí)表示方法內(nèi)容提要第二章：知識(shí)表示與推理1.狀態(tài)空間法2.問題歸約法3其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法框架表示法框架表示法：框架表示法是在框架理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)化知識(shí)表示方法。

框架理論：框架理論是明斯基于1975年作為理解視覺、自然語(yǔ)言對(duì)話及其它復(fù)雜行為的一種基礎(chǔ)提出來的。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)遇到一個(gè)新事物時(shí)，就從記憶中找出一個(gè)合適的框架，并根據(jù)新的情況對(duì)其細(xì)節(jié)加以修改、補(bǔ)充，從而形成對(duì)這個(gè)新事物的認(rèn)識(shí)?？蚣鼙硎痉蚣鼙硎痉ǎ嚎蚣鼙硎痉ㄊ窃诳蚣芾碚摰幕A(chǔ)上發(fā)展起來框架表示法框架理論：框架：是人們認(rèn)識(shí)事物的一種通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。即當(dāng)新情況發(fā)生時(shí)，人們只要把新的數(shù)據(jù)加入到該通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中便可形成一個(gè)具體的實(shí)體(類)，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為框架。實(shí)例框架：對(duì)于一個(gè)框架，當(dāng)人們把觀察或認(rèn)識(shí)到的具體細(xì)節(jié)填入后，就得到了該框架的一個(gè)具體實(shí)例，框架的這種具體實(shí)例被稱為實(shí)例框架?？蚣芟到y(tǒng)：在框架理論中，框架是知識(shí)的基本單位，把一組有關(guān)的框架連結(jié)起來便可形成一個(gè)框架系統(tǒng)?？蚣芟到y(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來完成。

框架表示法框架理論：框架表示法框架結(jié)構(gòu)：<框架名>槽名1：

側(cè)面名11

值111，值112，……

側(cè)面名12

值121，值122，…………槽名2：

側(cè)面名21

值211，值212，……

側(cè)面名22

值221，值222，………………槽名n：

側(cè)面名n1

值n11，值n12，……

側(cè)面名n2

值n21，值n22，…………框架表示法框架結(jié)構(gòu)：<框架名>框架表示法框架結(jié)構(gòu)：每個(gè)框架都有框架名，代表某一類對(duì)象一個(gè)框架由若干個(gè)槽（項(xiàng)目）組成，用于表示對(duì)象的某個(gè)方面的屬性有時(shí)一個(gè)槽（屬性）還要從不同的側(cè)面來描述，每個(gè)側(cè)面可具有一個(gè)或多個(gè)值。框架表示法框架結(jié)構(gòu)：框架表示法框架表示法的例子：一個(gè)描述教師的框架框架名：<教師>

姓名：?jiǎn)挝唬ㄐ?、名?/p>

年齡：?jiǎn)挝唬q）

性別：范圍（男、女）

缺?。耗?/p>

職稱：范圍（教授、副教授、講師、助教）

缺?。褐v師部門：?jiǎn)挝唬ㄔ骸⑾?、教研室?/p>

住址：<住址框架>

電話：辦公電話：?jiǎn)挝唬娫捥?hào)碼）家庭電話：?jiǎn)挝唬娫捥?hào)碼）……槽名側(cè)面名“單位”指出填寫槽值時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)限制“范圍”指出槽值時(shí)只能在指定的范圍內(nèi)挑選“缺省”表示當(dāng)相應(yīng)槽值不填寫時(shí)的默認(rèn)值槽值或側(cè)面值可以是另外一個(gè)框架的實(shí)例框架框架表示法框架表示法的例子：一個(gè)描述教師的框架框架名：<教框架表示法

槽（側(cè)面）類型：

值Default

繼承If-Needed

四種側(cè)面填寫方式：

由已知情況或物體屬性提供

通過默認(rèn)隱含

由繼承獲得

對(duì)附加過程側(cè)面通過執(zhí)行附加過程實(shí)現(xiàn)Default：當(dāng)其所在槽沒有填入槽值時(shí)，系統(tǒng)就以此側(cè)面值作為該槽的默認(rèn)值。If-Needed：當(dāng)某個(gè)槽不能提供統(tǒng)一的默認(rèn)值時(shí)，可在該槽增加一個(gè)If-Needed側(cè)面，系統(tǒng)通過調(diào)用該側(cè)面提供的過程，產(chǎn)生相應(yīng)的屬性值。（賦值）框架表示法 四種側(cè)面填寫方式：Defa框架表示法

框架中的槽與側(cè)面可任意定義槽與側(cè)面也可以是另一框架，形成框架網(wǎng)絡(luò)框架表示法框架中的槽與側(cè)面可任意定義框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)知識(shí)比較復(fù)雜時(shí)，往往需要通過多個(gè)框架之間的橫向或縱向聯(lián)系形成一種框架網(wǎng)絡(luò)?？蚣苤g的縱向聯(lián)系：是指那種具有繼承關(guān)系的上下層框架之間的聯(lián)系?？蚣苤g的縱向聯(lián)系通過預(yù)定義槽名AKO或ISA等來實(shí)現(xiàn)?？蚣苤g的橫向聯(lián)系是指那種以另外一個(gè)框架名作為一個(gè)槽的槽值或側(cè)面值所建立起來的框架之間的聯(lián)系?？蚣鼙硎痉蚣芫W(wǎng)絡(luò)：框架表示法Frame<Student>Name:Unit(Lastname,Firstname)Sex:Area(male,female)Age:Unit(Years)If-Needed:Ask-AgeAddress:<S-Address>Telephone:HomeUnit(Number)MobileUnit(Number)If-Needed:Ask-TelephoneFrame<Master>

AKO:<Student>Major:Unit(Major)If-Needed:Ask-MajorIf-Added:Check-MajorField:Unit(Field)If-Needed:Ask-FieldAdvisor:Unit(Lastname,Firstname)If-Needed:Ask-VisorProject:Area(National,Provincial,Other)Default:NationalPaper:Area(SCI,EI,Core,General)Default:Core學(xué)生框架：碩士生框架：描述了碩士生的個(gè)性，并繼承“Student”框架的所有屬性?？蚣鼙硎痉‵rame<Student>Frame<Mas框架表示法Frame<Master-1>IAS:<Master>Name:YangYeSex:femaleMajor:ComputerField:Web-IntelligenceAdvisor:LinHaiProject:Provincial

碩士生-1框架：框架表示法Frame<Master-1>碩士生-1框架：框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)：縱向聯(lián)系橫向聯(lián)系框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)：縱向聯(lián)系橫向聯(lián)系框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)的例子：一般來講，教師的工作態(tài)度是認(rèn)真，行為舉止大方得體，計(jì)算機(jī)系教師一般來講性格內(nèi)向，喜歡操作計(jì)算機(jī)。方園是計(jì)算機(jī)系教師，他性格內(nèi)向，但工作不刻苦。問他的興趣和舉止如何？框架表示為：框架名：<教師>類屬：<職業(yè)>態(tài)度：認(rèn)真舉止：大方得體框架名：<計(jì)算機(jī)系教師>

類屬：<教師>

性格：內(nèi)向興趣：操作計(jì)算機(jī)框架名：<方園>類屬：<計(jì)算機(jī)系教師>性格：內(nèi)向態(tài)度：不刻苦興趣：？舉止：？推理框架表示法框架網(wǎng)絡(luò)的例子：一般來講，教師的工作態(tài)度是認(rèn)真，行框架表示法框架的推理：在框架網(wǎng)絡(luò)中，問題求解主要是通過對(duì)框架的繼承與匹配來實(shí)現(xiàn)的。繼承下層框架從上層框架繼承相關(guān)屬性、屬性值、條件匹配框架通常只能與現(xiàn)實(shí)做到部分匹配，完全匹配是一個(gè)特殊情況。因?yàn)榭蚣苁菍?duì)一類事物的完整或典型的描述，待匹配的具體個(gè)體不可能做到完全一致。不匹配的情況：某個(gè)屬性不存在，或與規(guī)定的屬性值不符，或?qū)傩灶愋筒环蚣鼙硎痉蚣艿耐评恚涸诳蚣芫W(wǎng)絡(luò)中，問題求解主要是通過對(duì)框架框架表示法框架表示法的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)性：最突出特點(diǎn)是善于表示結(jié)構(gòu)性知識(shí)，它能夠把知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系以及知識(shí)間的特殊聯(lián)系表示出來。深層性：

框架表示法不僅可以從多個(gè)方面、多重屬性表示知識(shí)，而且還可以通過ISA、AKO等槽以嵌套結(jié)構(gòu)分層地對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示，因此能用來表達(dá)事物間復(fù)雜的深層聯(lián)系。繼承性：在框架網(wǎng)絡(luò)中，下層框架可以繼承上層框架的槽值，也可以進(jìn)行補(bǔ)充和修改，這樣既減少知識(shí)冗余，又較好地保證了知識(shí)的一致性。自然性：框架能把與某個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w集相關(guān)特性都集中在一起，從而高度模擬了人腦對(duì)實(shí)體多方面、多層次的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，直觀自然，易于理解?？蚣鼙硎痉蚣鼙硎痉ǖ膬?yōu)點(diǎn)：框架表示法框架表示法的不足：缺乏框架的形式理論：至今，還沒有建立框架的形式理論，其推理和一致性檢查機(jī)制并非基于良好定義的語(yǔ)義。缺乏過程性知識(shí)表示：框架網(wǎng)絡(luò)不便于表示過程性知識(shí)，缺乏如何使用框架中知識(shí)的描述能力?？蚣芡评磉^程需要用到一些與領(lǐng)域無關(guān)的推理規(guī)則，而這些規(guī)則在框架網(wǎng)絡(luò)中又很難表達(dá)。清晰性難以保證：由于各框架本身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一定相同，從而框架網(wǎng)絡(luò)的清晰性很難保證。

框架表示法框架表示法的不足：其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法劇本表示法：劇本表示法（又稱為腳本表示法）是夏克（R.C.Schank）依據(jù)他的概念依賴?yán)碚撎岢龅囊环N知識(shí)表示方法，時(shí)間約在1975年。概念依賴?yán)碚摰幕舅枷耄喊讶祟惿钪懈黝惞适虑楣?jié)的基本概念抽取出來，構(gòu)成一組原子概念，確定這些原子概念的相互依賴關(guān)系，然后把所有故事情節(jié)都用這組原子概念及其依賴關(guān)系表示出來。劇本是框架的一種特殊形式，它用一組槽來描述某些事件的發(fā)生序列，就像劇本中的事件序列一樣，故稱為“劇本”表示法。劇本表示法劇本表示法：劇本表示法劇本的構(gòu)成開場(chǎng)條件：給出在劇本中描述的事件發(fā)生的前提條件。角色：用來表示在劇本所描述的事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)人物的一些槽。道具：

這是用來表示在劇本所描述的事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)物體的一些槽。場(chǎng)景：描述事件發(fā)生的真實(shí)順序，可以由多個(gè)場(chǎng)景組成，每個(gè)場(chǎng)景又可以是其它的劇本。結(jié)果：給出在劇本所描述的事件發(fā)生以后通常所產(chǎn)生的結(jié)果。劇本表示法劇本的構(gòu)成劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本開場(chǎng)條件(a)顧客餓了，需要進(jìn)餐。(b)顧客有足夠的錢。角色

顧客，服務(wù)員，廚師，老板。

道具食品，桌子，菜單，錢。

場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景場(chǎng)景1：進(jìn)入餐廳(a)顧客走入餐廳。(b)尋找桌子。(c)在桌子旁坐下場(chǎng)景2：點(diǎn)菜(a)服務(wù)員給顧客菜單。(b)顧客點(diǎn)菜。(c)顧客把菜單還給服務(wù)員。(d)顧客等待服務(wù)員送菜。劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景場(chǎng)景3：等待(a)服務(wù)員把顧客所點(diǎn)的菜告訴廚師。(b)廚師做菜。

場(chǎng)景4：吃菜(a)廚師把做好的菜給服務(wù)員。(b)服務(wù)員給顧客送菜。(c)顧客吃菜。

劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本場(chǎng)景：5個(gè)場(chǎng)景場(chǎng)景5：離開(a)服務(wù)員拿來帳單。(b)顧客付錢給服務(wù)員。

(c)顧客離開餐廳。結(jié)果(a)顧客吃了飯，不餓了。(b)顧客花了錢。(c)老板掙了錢。(d)餐廳食品少了。劇本表示法劇本表示法的例子：餐廳劇本劇本表示法劇本的推理：一旦劇本被啟用，則可以應(yīng)用它來進(jìn)行推理。其中最重要的是運(yùn)用劇本可以預(yù)測(cè)沒有明顯提及的事件的發(fā)生。例如：對(duì)于以下情節(jié)：“昨晚，約翰到了餐廳。他點(diǎn)了牛排。當(dāng)他要付款時(shí)發(fā)現(xiàn)錢已用光。因?yàn)殚_始下雨了，所以他趕緊回家了“。推理：“昨晚，約翰吃飯了嗎？”雖然上面的情節(jié)中沒有提到約翰吃沒吃飯的問題，但借助于餐廳劇本，可以回答：他吃了。因?yàn)閱⒂昧瞬蛷d劇本，情節(jié)中的所有事件與劇本中所預(yù)測(cè)的事件序列相對(duì)應(yīng)，可以推斷出整個(gè)事件正常進(jìn)行時(shí)所得出的結(jié)果。劇本表示法劇本的推理：劇本表示法劇本的推理：但是，一旦一個(gè)典型的事件被中斷，也就是給定情節(jié)中的某個(gè)事件與劇本中的事件不能對(duì)應(yīng)時(shí)，則劇本便不能預(yù)測(cè)被中斷以后的事件了。例如：如下情節(jié)：“約翰走進(jìn)餐廳。他被帶到餐桌旁。點(diǎn)了一大塊牛排之后，他坐在那兒等了許久。于是，他生氣走了?！痹撉楣?jié)中，因?yàn)橐玫?，所以約翰走了，這一事件改變了餐廳腳本中所預(yù)測(cè)的事件序列，因而被中斷了，這時(shí)就不能推斷約翰是否付了帳等情節(jié)，但仍然可以推斷出他看了菜單，這是因?yàn)榭床藛问录l(fā)生在中斷之前。劇本表示法劇本的推理：劇本表示法劇本表示法的特點(diǎn)劇本表示法與框架表示法相比，比較呆板，知識(shí)表達(dá)的范圍也很窄。人類日常的行為有各種各樣，很難用一個(gè)劇本就理解各種各樣的情節(jié)。劇本表示法對(duì)于表達(dá)預(yù)先構(gòu)思好的特定知識(shí)，如理解故事情節(jié)等，是非常有效的。目前劇本表示法主要在自然語(yǔ)言理解方面獲得了一些應(yīng)用。劇本表示法劇本表示法的特點(diǎn)其他知識(shí)表示方法框架表示法劇本表示法過程表示法……其他知識(shí)表示方法框架表示法過程表示法過程表示法：過程性知識(shí)表示是將有關(guān)某一問題領(lǐng)域的知識(shí)，連同如何使用這些知識(shí)的方法，均隱式地表示為一個(gè)求解問題的過程。

過程式不像陳述式那樣具有固定的形式，如何描述知識(shí)完全取決于具體的問題。過程表示法的例子：八數(shù)碼問題過程表示法過程表示法：過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題我們用一個(gè)3×3的方格陣來表示該問題的一個(gè)狀態(tài)，用a～i來標(biāo)記這9個(gè)方格，如下圖所示。12384765

(a)狀態(tài)描述(b)目標(biāo)狀態(tài)abcdefghi過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題12384765過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題當(dāng)任意給定一初始狀態(tài)后，求解該問題的過程如下：(1)首先移動(dòng)棋牌，使得棋子1和空格均不在位置c上。

(2)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿下圖(a)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到棋子1位于a為止。abcdefghi

(a)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題abcdefghi(過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(3)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(b)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼2位于b為止。若這時(shí)剛好數(shù)碼3在位置c，則轉(zhuǎn)(6)。(4)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(c)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼3位于e為止。這時(shí)空格剛好在位置d。

(b)

(c)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(b)(c)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題經(jīng)過以上4步，得到的狀態(tài)如右圖Step(4)所示。其中"×"表示除空格以外的任何棋牌。(5)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(d)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到空格又回到了d為止。此時(shí)狀態(tài)如右圖Step(5)所示。

(d)12×3××××123×××××

Step(4)

Step(5)過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(d)12×3×××過程表示法過程表示法的例子：八數(shù)碼問題(6)依次移動(dòng)棋牌，使得空格位置沿圖(e)所示的箭頭方向移動(dòng)，直到數(shù)碼4在位置f為止，如圖Step(6)中所示。若這時(shí)剛好數(shù)碼5在位置i則轉(zhuǎn)(9)