知識(shí)表示和推理

人工智能導(dǎo)論劉春陽機(jī)器人與智能接口研究所第3章知識(shí)表示和推理

人類進(jìn)行的“聰明”行動(dòng)，是在對(duì)許多已知事實(shí)（知識(shí)）進(jìn)行綜合，或者說進(jìn)行加工（推理）的基礎(chǔ)上形成的.為了能用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)這種“聰明”行動(dòng)，怎樣表示知識(shí)，怎樣進(jìn)行推理就成了需要解決的問題.人類進(jìn)行的推理是非常復(fù)雜的，現(xiàn)在只有一部分推理方法是清楚的.本章將針對(duì)在計(jì)算機(jī)上能夠?qū)崿F(xiàn)的，而且已經(jīng)實(shí)用化了的方法進(jìn)行介紹.

3.1知識(shí)與推理中的關(guān)系

為了用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)人類的智能行動(dòng)，用計(jì)算機(jī)能做些什么事情就可以了呢？人類運(yùn)用已獲得的知識(shí)認(rèn)識(shí)事物、判斷情況，并且設(shè)想出一些新事物。即人們要表示知識(shí)、處理知識(shí)，進(jìn)而利用知識(shí).為了讓計(jì)算機(jī)去作同樣的事情，知識(shí)的表示方法以及對(duì)其進(jìn)行處理用的推理方法，就成為必要的了.

因?yàn)橐话闱闆r下，知識(shí)只是以所謂的事實(shí)、法則和原理的形式表示出來，所以對(duì)他們的處理推理也會(huì)變得相當(dāng)復(fù)雜.因此，這里只限于以實(shí)用化為目的的專家系統(tǒng)的處理范圍內(nèi)，對(duì)其推理結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹.

與以前的軟件系統(tǒng)比較，專家系統(tǒng)具有下列特點(diǎn).1：處理龐大的未加整理的知識(shí)人類具有數(shù)量龐大的知識(shí)，但是未必全都經(jīng)過處理.

例如，乘坐電車的所有知識(shí)雖然已經(jīng)公布了，但是能夠完全地陳述所有這些知識(shí)的人還是不多，不過當(dāng)提出“要乘坐電車需要做些什么？”，“如何通過自動(dòng)售票機(jī)買票？”之類的一些問題時(shí)，多數(shù)人是能夠回答的.

這種對(duì)知識(shí)進(jìn)行處理的方法是必要的.

從前，對(duì)于這種情況，當(dāng)對(duì)知識(shí)進(jìn)行整理但又不能明確地知道處理的流程等時(shí)，是不能開發(fā)軟件的.

2:能夠與知識(shí)的追加，修正和清除進(jìn)行簡(jiǎn)單地對(duì)應(yīng)

人類具有的知識(shí)，隨著對(duì)象領(lǐng)域的變化，以及新信息的獲得，而相應(yīng)地發(fā)生著變化.

例如，當(dāng)電車的預(yù)置模式卡在應(yīng)用上成為可能時(shí)，隨之便增加了為使用該預(yù)置模式卡所需要的知識(shí).這樣，能簡(jiǎn)單地進(jìn)行追加、修正和清除，就是必要的了.

以前的軟件，因?yàn)槊慨?dāng)進(jìn)行追加、修正和清除時(shí)，都必須考慮程序的構(gòu)造，處理的流程等，這已經(jīng)成為一項(xiàng)非常困難的作業(yè).

3:適用于規(guī)則和數(shù)據(jù)具有模糊度的場(chǎng)合

人類具有的知識(shí)，不能說全部都是完全正確的.

例如，“黑色的鳥是烏鴉”這個(gè)知識(shí)就不是完全正確的.

因?yàn)槌秊貘f以外，還有其他黑色的鳥和雞等.

此外，完全黑的鳥是不是存在也還是一個(gè)問題.

這是一個(gè)數(shù)據(jù)和對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行表示時(shí)具有模糊度的例子，實(shí)際上規(guī)則本身也存在有模糊度.

對(duì)于由某種原因或某一理由產(chǎn)生的現(xiàn)象，雖然多數(shù)情況下能夠予以正確描述，但是相反的情況卻會(huì)造成困難.

例如，患流行性感冒的人，其癥狀可以描述為“發(fā)燒、咳嗽”等，但是因?yàn)椤鞍l(fā)燒、咳嗽”這種癥狀也會(huì)出現(xiàn)在其他疾病中，所以不能得出一定是流行性感冒的結(jié)論.

因此，對(duì)這種具有模糊度的問題進(jìn)行處理的方法是必要的.

知識(shí)表示與對(duì)其進(jìn)行處理的推理密切相關(guān).

在3.2節(jié)中，我們將對(duì)其產(chǎn)生式系統(tǒng)的表示法和推理方法進(jìn)行說明，這些方法在專家系統(tǒng)中得到了有效的利用.

產(chǎn)生式系統(tǒng)可以用來應(yīng)付在上述1、2項(xiàng)中遇到的困難.

3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)3.2.1產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)造

產(chǎn)生式系統(tǒng)（productionsystem）是1973年由紐厄爾（Newell）提出的，它是用計(jì)算機(jī)構(gòu)成的一種系統(tǒng)，這種系統(tǒng)具有模仿人解決問題的行為機(jī)構(gòu).

與人類具有的長期存儲(chǔ)器（longtermmemory）和短期存儲(chǔ)器（shorttermmemory）相對(duì)應(yīng)，產(chǎn)生式系統(tǒng)的記憶場(chǎng)所也采用了兩種類型.

長期存儲(chǔ)器被稱為知識(shí)庫，它是收藏被長期保存的知識(shí)的地方.

在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，將if-then規(guī)則儲(chǔ)備在知識(shí)的收藏場(chǎng)所.

短期存儲(chǔ)器，在作業(yè)領(lǐng)域被稱為工作存儲(chǔ)器（WM），它是暫時(shí)的數(shù)據(jù)收藏場(chǎng)所.

在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，由外部給予的數(shù)據(jù)和從推理中獲得的結(jié)果將會(huì)被記憶.

因此，產(chǎn)生式系統(tǒng)基本上將具有圖3.1所示的構(gòu)造.下面我們通過例子對(duì)上述系統(tǒng)中的各個(gè)部分進(jìn)行說明.

1.作業(yè)領(lǐng)域

收藏?cái)?shù)據(jù)（事實(shí)的集合）和假設(shè)（目標(biāo)）等.

例如，設(shè)在動(dòng)物園中的某個(gè)獸籠前，對(duì)生活在籠中的動(dòng)物進(jìn)行觀察.

假設(shè)對(duì)籠中名字為“太郎”的動(dòng)物得到了下列數(shù)據(jù)，標(biāo)記在數(shù)據(jù)前面的Dх（x為數(shù)字）稱為標(biāo)識(shí)符，x為數(shù)據(jù)形成時(shí)順序分配的序號(hào).

即數(shù)字越大，數(shù)據(jù)越新，這是顯而易見的.

以下的表示方法，是一種意義容易理解的表示方法，它與在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上的表示是不同的.

【例】

D1（太郎身上有毛）

D2（太郎有尖銳的牙齒）

D3（太郎有鋒利的爪子）

D4（太郎身體的顏色是黃褐色）

D5（太郎身上有黑色斑點(diǎn)）

2知識(shí)庫用下面表示的規(guī)則的形式把知識(shí)存儲(chǔ)起來，稱之為規(guī)則庫.條件部是條件文字行列，實(shí)行部是實(shí)行文字行列.【形式】

規(guī)則名If條件部

Then實(shí)行部下面表示了一個(gè)規(guī)則的例子.下面的表示方法也與數(shù)據(jù)的表示方法一樣，它和在實(shí)際的計(jì)算機(jī)上的表示方法是不同的.這里X為變量，可以用任意的文字行列代入.規(guī)則內(nèi)相同的變量用相同的值代入，在不同的規(guī)則內(nèi)，即使是相同的變量名，也要用不同的值代入.

例如，當(dāng)把規(guī)則R1的條件（X身上有毛）與（太郎身上有毛）相對(duì)照時(shí)，就會(huì)知道應(yīng)往X中代入“太郎”，R1的實(shí)行部變成為“追加（太郎是哺乳動(dòng)物）”.但是，其他規(guī)則的X的值不受影響.

另外，同樣的規(guī)則也可以再次使用，在其他的場(chǎng)合中X要用其他的值代入.

在實(shí)行文方面，可以利用的操作應(yīng)針對(duì)作業(yè)領(lǐng)域進(jìn)行，“進(jìn)行追加”和“進(jìn)行清除”都是可能利用的。R1If(X身上有毛)

Then追加（X是哺乳動(dòng)物）R2If（X喂奶）

Then追加（X是哺乳動(dòng)物）R3If（X會(huì)飛翔）（X產(chǎn)卵）

Then追加（X是鳥類）R4If（X有翅膀）（X不是企鵝）

Then追加（X會(huì)飛翔）R5If(X是哺乳動(dòng)物)（X吃肉）

Then追加（X是食肉動(dòng)物）R6If（X是哺乳動(dòng)物）（X有尖銳的牙齒）（X有鋒利的爪子）

Then追加（X是食肉動(dòng)物）R7If（X是哺乳動(dòng)物）（X有蹄子）

Then追加（X是有蹄動(dòng)物）R8If（X是食肉動(dòng)物）（X的身體顏色是黃褐色）（X有黑色條紋）

Then追加（X是老虎）R9If（X是食肉動(dòng)物）（X的身體顏色是黃褐色）（X有黑色斑點(diǎn)）

Then追加（X是獵豹）

3推理機(jī)構(gòu)推理機(jī)構(gòu)是產(chǎn)生式系統(tǒng)的一部分，它從知識(shí)庫中獲得滿足作業(yè)領(lǐng)域表示的狀態(tài)條件的規(guī)則，并從這些規(guī)則中選取一種規(guī)則予以執(zhí)行。推理方法大體上可區(qū)分為前向推理和后向推理。前向推理是在新的事實(shí)被加進(jìn)數(shù)據(jù)時(shí)，利用知識(shí)庫中規(guī)則，求出什么樣的事項(xiàng)可以作為結(jié)論的這樣一種推理方法。另一方面，后向推理則是從想要證明的事項(xiàng)開始，然后利用能使上述事項(xiàng)成為結(jié)論的規(guī)則和數(shù)據(jù)，試探地進(jìn)行證明的一種推理方法。下面針對(duì)這兩種方法說明推理機(jī)構(gòu)的運(yùn)行情況。

3.2.2推理機(jī)構(gòu)的運(yùn)行

1.前向推理前向推理的運(yùn)行，是直到得到求證的結(jié)果以前，或者說直到能被使用的規(guī)則用完以前，反復(fù)地進(jìn)行下面表示的認(rèn)識(shí)行動(dòng)的循環(huán)過程：第1步：匹配（matching）。求出具有下列條件部的所有規(guī)則的集合（沖突集合），該條件部被作業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的數(shù)據(jù)所滿足；第2步：沖突消解（conflictresolution）。根據(jù)選擇標(biāo)準(zhǔn)，從沖突集合中選擇一個(gè)特定的規(guī)則。第3步：進(jìn)行推理（action）。實(shí)現(xiàn)被選擇規(guī)則的結(jié)論部，更新作業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)容。

2.沖突消解在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，一般來說，根據(jù)作業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)滿足條件部的規(guī)則有多個(gè)。但是，對(duì)于規(guī)則來說，基本上不可能同時(shí)對(duì)幾個(gè)進(jìn)行處理，所以有必要確定使用哪一個(gè)規(guī)則。為此，首先要構(gòu)成沖突集合，然后考慮從集合中選擇一個(gè)規(guī)則的方法。所謂沖突集合，就是人們所說的規(guī)則與滿足其條件部的作業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)組集合。另外，從這種沖突集合中選擇一個(gè)規(guī)則的方法就稱為沖突消解。為了進(jìn)行沖突消解所采用的方針稱為沖突消解策略。沖突消解中使用的信息是規(guī)則的條件部與數(shù)據(jù)的關(guān)系。下面我們來介紹在確定沖突消解時(shí)，經(jīng)常使用的一些要素。

?規(guī)則的重要程度給每個(gè)規(guī)則標(biāo)注上重要程度，重要程度高的規(guī)則優(yōu)先進(jìn)行選擇。

?規(guī)則條件部的詳細(xì)程度條件部的描敘（條件文字）多的規(guī)則（詳細(xì)的規(guī)則），優(yōu)先進(jìn)行選擇。

?規(guī)則的使用時(shí)刻考慮現(xiàn)在時(shí)刻與最后被使用時(shí)刻之差（未使用的時(shí)間）。

?差值大的規(guī)則優(yōu)先盡量不使用同一規(guī)則。

?差值小的規(guī)則優(yōu)先有益的規(guī)則要多使用。?數(shù)據(jù)的生成時(shí)刻考慮被作業(yè)領(lǐng)域追加的時(shí)刻。新規(guī)則優(yōu)先的情況居多。

現(xiàn)在來介紹使用上述要素實(shí)施沖突消解策略的例子。根據(jù)編號(hào)順序進(jìn)行操作，在規(guī)則變?yōu)橐粋€(gè)的時(shí)刻，結(jié)束處理。另外，在（1）中沖突集合變空時(shí)，結(jié)束處理。

[LEX策略（lexicographicsort）](a)把已經(jīng)執(zhí)行過的一組規(guī)則從沖突集合中消除。

(b)

選擇具有更新數(shù)據(jù)的一組規(guī)則。

(c)

選擇規(guī)則條件部詳細(xì)程度大的一組規(guī)則。

(d)

選擇任意一組規(guī)則。這里在（c）中提到的條件部的詳細(xì)程度大，約定為條件部文字的數(shù)量多?，F(xiàn)在我們利用上述數(shù)據(jù)和規(guī)劃，對(duì)前向推理的運(yùn)行進(jìn)行說明。這里我們來考慮動(dòng)物園中獸籠前存在的狀況。假設(shè)我們看到了籠中的動(dòng)物。但是很不幸，在獸籠子中沒有設(shè)置有關(guān)籠中動(dòng)物的說明。于是我們給籠中的動(dòng)物起了個(gè)名字“太郎”，并對(duì)其進(jìn)行觀察。設(shè)已經(jīng)得到前面的數(shù)據(jù)D1-D5?，F(xiàn)在讓我們利用這些數(shù)據(jù)和規(guī)則R1-R9，分析太郎是哪一種動(dòng)物。

根據(jù)數(shù)據(jù)，能滿足條件部的規(guī)則只能是規(guī)則R1。即沖突集合只能是R1與D1的組合。R1與數(shù)據(jù)D1（太郎身上有毛）相適合，所以X=太郎。因此，把R1的結(jié)論部（太郎是哺乳動(dòng)物）作為數(shù)據(jù)D6加入到作業(yè)領(lǐng)域。至此，最初的匹配、沖突消解和執(zhí)行的循環(huán)過程結(jié)束。在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，緊接著就要進(jìn)入更深入一步的認(rèn)識(shí)行動(dòng)循環(huán)過程。在這個(gè)循環(huán)中，將規(guī)則R6和數(shù)據(jù)D2，D3，D6的組合加進(jìn)最初的組合中。當(dāng)選擇R6的組合時(shí)（太郎是食肉動(dòng)物）的這一數(shù)據(jù)作為D7被追加進(jìn)作業(yè)領(lǐng)域。這樣，在下一個(gè)循環(huán)中，規(guī)則R6和數(shù)據(jù)D7，D4，D5的組合也將被追加到作業(yè)領(lǐng)域，如果選擇規(guī)則R9的組合，則其結(jié)論（太郎是獵豹）被追加進(jìn)作業(yè)領(lǐng)域，于是得到求解結(jié)果。

3后向推理后向推理是檢查給出假設(shè)后，能否用數(shù)據(jù)和規(guī)則進(jìn)行說明的一種推理。在能對(duì)假設(shè)完全說明（能驗(yàn)證）之前，重復(fù)進(jìn)行下列循環(huán)過程。在下列循環(huán)中，采用AND/OR樹進(jìn)行推理，能同時(shí)滿足的假設(shè)被設(shè)為AND關(guān)系，用來說明某一假設(shè)的候補(bǔ)規(guī)則被設(shè)為OR關(guān)系。候補(bǔ)規(guī)則中條件部的條件被設(shè)成了AND關(guān)系，并以樹的形式表示了出來。最初，能驗(yàn)證的假設(shè)是作為AND/OR樹的根（root）給出來的。

第1步：匹配（matching）

從AND/OR樹的葉中選擇一種未經(jīng)驗(yàn)證的描述，并將其設(shè)為假設(shè)。求在結(jié)論部中具有AND假設(shè)適應(yīng)的描述的規(guī)則集合（沖突集合），將各規(guī)則的條件部的條件設(shè)為與關(guān)系，并將各個(gè)與關(guān)系樹設(shè)為或關(guān)系，作為假設(shè)的子假設(shè)增加進(jìn)去。如果找不到規(guī)則，則這種假設(shè)就不能進(jìn)行驗(yàn)證。因此，由于以這種假設(shè)的驗(yàn)證為惟一依存的父假設(shè)（如果不能驗(yàn)證這種假設(shè),則不能說明父假說）已變得不在需要，所以可以從AND/OR樹中清除。受到這種清除影響的假設(shè)也被清除。

第2步：規(guī)則的選擇（ruleselection）.從AND/OR樹中選擇有葉的AND關(guān)系，即選擇一種規(guī)則。如果沒有能被選擇的規(guī)則，則推理是失敗的。第3步：驗(yàn)證（verification）

我們來檢驗(yàn)被選規(guī)則的條件部中記述的條件，即AND關(guān)系中的子成分是否滿足作業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)。滿足的記述條件，即被得到檢驗(yàn)。AND關(guān)系中的所有子成分全部被驗(yàn)證，則其父成分也就被驗(yàn)證。即如果條件部的所有記述均被滿足，則被選規(guī)則的結(jié)論部就得到了驗(yàn)證。這時(shí)，其父成分和存在于與關(guān)系中的所有假設(shè)如果全被驗(yàn)證，則這些子假設(shè)的父假設(shè)也就得到了驗(yàn)證。按這種方式進(jìn)行，如果AND/OR樹的根得到驗(yàn)證，則推理即獲得成功。

利用在前向推理中用過的同一例子，說明這時(shí)的運(yùn)行情況。最初給出的假設(shè)是“太郎是獵豹”。與推理相關(guān)的所有內(nèi)容都在圖3.2上的AND/OR樹中表示了出來。另外，虛線表示存在于作業(yè)領(lǐng)域的記述，實(shí)線表示最終得到的AND/OR樹。只有R9才是在結(jié)論部中具有適合于假設(shè)的規(guī)則。在規(guī)則的條件部中，有三個(gè)條件，即“太郎是食肉動(dòng)物”，“太郎的身體顏色是黃褐色”和“太郎身上有黑色斑點(diǎn)”。在驗(yàn)證的步驟中，基于對(duì)作業(yè)領(lǐng)域的檢驗(yàn)可以得知第二項(xiàng)和第三項(xiàng)條件滿足數(shù)據(jù)D4和D5，只有第一項(xiàng)條件不能得到滿足。

在下一個(gè)循環(huán)中，尋找結(jié)論部中具有適合于“太郎是食肉動(dòng)物”的記述的規(guī)則。這時(shí)，選擇了規(guī)則R5和R6，并且作為OR關(guān)系被添加到AND/OR樹中。在規(guī)則的選擇中，假設(shè)選定了R5。能用來進(jìn)行檢驗(yàn)的數(shù)據(jù)這時(shí)為“太郎是哺乳動(dòng)物”和“太郎吃肉”。因?yàn)檫@兩個(gè)數(shù)據(jù)在作業(yè)領(lǐng)域都沒有，所以可以作為AND關(guān)系添加到AND/OR樹中。

其次，作為假設(shè)，假定選擇了“太郎是哺乳動(dòng)物”。在結(jié)論部中，具有適合于這種假設(shè)的記述的規(guī)則是R1和R2。設(shè)這兩個(gè)規(guī)則中各自的條件構(gòu)成“與”關(guān)系，然后又把它們作為“或”關(guān)系添加到與/或（AND/OR）樹中。設(shè)在規(guī)則的選擇步驟中，選定了R1。R1的條件是“太郎身上有毛”，這個(gè)條件存在于作業(yè)領(lǐng)域，所以得到驗(yàn)證。因此，“太郎是哺乳動(dòng)物”也得到驗(yàn)證。但是，R5的另一個(gè)條件（太郎吃肉）因?yàn)槲茨艿玫津?yàn)證，所以仍然予以保留。然后設(shè)“太郎吃肉”為假設(shè)。因?yàn)檎也坏皆诮Y(jié)論部中具有這種記述的規(guī)則，所以未能驗(yàn)證。因此，由于在“太郎是食肉動(dòng)物”的驗(yàn)證中不能予以使用，所以可以從與/或樹中清除。在規(guī)則的選擇步驟中，R6被選中。這項(xiàng)規(guī)則的條件部由“太郎是哺乳動(dòng)物”，“太郎有尖銳的牙齒”和“太郎有鋒利的爪子”組成。在驗(yàn)證步驟中，根據(jù)對(duì)作業(yè)領(lǐng)域的檢驗(yàn)，可以得知第二項(xiàng)和第三項(xiàng)條件滿足數(shù)據(jù)D2和D3。只有第一項(xiàng)條件不能得到滿足。

在下面的循環(huán)中，選擇了“太郎是哺乳動(dòng)物”作為假設(shè)。在結(jié)論部中，具有適合于這種假設(shè)的記述的規(guī)則是R1和R2。在規(guī)則的選擇步驟中，若假設(shè)選定了R1，則與前面的討論相同，“太郎是哺乳動(dòng)物”也得到驗(yàn)證。據(jù)此，R6的條件也滿足，于是其結(jié)論（太郎是食肉動(dòng)物）也得到了驗(yàn)證。因?yàn)樽詈蟮倪@個(gè)條件被滿足，所以最初的假設(shè)（太郎是獵豹）就得到了驗(yàn)證。

3.2.3理由（Why）和方法（How）

表示由推理得到的數(shù)據(jù)與規(guī)則之間關(guān)系的圖稱為推理網(wǎng)絡(luò)。在圖3.3中，表示了在前一節(jié)求出的推理網(wǎng)絡(luò)。利用這個(gè)推理網(wǎng)絡(luò)，可以與對(duì)該推理內(nèi)容的質(zhì)問相對(duì)應(yīng)。這里介紹的方法，對(duì)前向推理和后向推理兩方面都能夠適用。另外，為了這種方法在推理過程中也能應(yīng)用，系統(tǒng)能夠一面與使用者進(jìn)行對(duì)話，一面在推理進(jìn)行的情況下回答使用的質(zhì)問。

11為什么需要這些數(shù)據(jù)？對(duì)于表示出的結(jié)論，推理系統(tǒng)能夠借助于推理網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)從其數(shù)據(jù)向假設(shè)方向的追蹤，以及在規(guī)則的情況下，根據(jù)從條件向結(jié)論方向的追蹤，說明某個(gè)數(shù)據(jù)的必要程度。例如，針對(duì)“為什么檢驗(yàn)‘太郎是食肉動(dòng)物’是必要的？“這樣一個(gè)問題，根據(jù)叢”太郎是食肉動(dòng)物“開始到假設(shè)方向的追蹤檢驗(yàn)，即對(duì)規(guī)則R9的檢驗(yàn)，可以構(gòu)成以下回答：“‘太郎身體的顏色是黃褐色’和‘太郎身體尚有黑色斑點(diǎn)’是明確的。根據(jù)規(guī)則R9，如果明確了‘太郎是食肉動(dòng)物’，則一定能判定太郎是獵豹?！?．可以得到怎樣的結(jié)論？對(duì)于生成的結(jié)論，推理系統(tǒng)能夠借助于推理網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)從其根部向葉部的追蹤，以及在規(guī)則的情況下，根據(jù)從結(jié)論向條件方向的追蹤，說明是怎樣進(jìn)行推理的。例如，針對(duì)“怎樣做才能判定‘太郎是食肉動(dòng)物’”這個(gè)問題，可以根據(jù)從“太郎是食肉動(dòng)物”到數(shù)據(jù)方向的檢驗(yàn)，即對(duì)規(guī)則R1和R6的檢驗(yàn)，構(gòu)成一下回答?！笆紫?，有數(shù)據(jù)‘太郎身上有毛’和規(guī)則R1可以得知‘太郎是乳動(dòng)物’而且根據(jù)規(guī)則R1的結(jié)論，和數(shù)據(jù)‘太郎有尖銳的牙齒’，‘太郎有鋒利的爪子’，以及規(guī)則R6,可以得知‘太郎是肉食動(dòng)物’”。3.2.4產(chǎn)生是系統(tǒng)的特征針對(duì)產(chǎn)生式系統(tǒng)的指示性質(zhì)，該系統(tǒng)具有下列有效特征。

1適于作業(yè)領(lǐng)域狀況的規(guī)則的選擇產(chǎn)生式系統(tǒng)自動(dòng)地選擇適于作業(yè)領(lǐng)域狀況的規(guī)則，并且用其中人們認(rèn)為最適當(dāng)?shù)囊?guī)則進(jìn)行推理。因此，沒有必要考慮規(guī)則的順序和關(guān)系，適于處理為經(jīng)整理的龐大的知識(shí)。

2規(guī)則相互獨(dú)立規(guī)則只是表示條件和結(jié)論間的關(guān)系，對(duì)于其他的規(guī)則只能直接利用，無法對(duì)它們有區(qū)別地進(jìn)行稱謂。因此，在以前的程序進(jìn)行變更時(shí)，沒有必要考慮處理與程序中的場(chǎng)所的關(guān)系，因此對(duì)規(guī)則的追加、修正和清除可以自由地進(jìn)行，所以能夠簡(jiǎn)單地與知識(shí)的追加、修正和清除相對(duì)應(yīng)。3.3框架在3.2節(jié)中，作為因知識(shí)龐大而不易整理的知識(shí)的一種處理方法，介紹了產(chǎn)生式系統(tǒng)。另一方面，也存在著經(jīng)過巧妙整理的知識(shí)。即也存在著典型形式的知識(shí)（典型的知識(shí)）和表示層次關(guān)系的知識(shí)（階層知識(shí)）。進(jìn)而存在著與依附于事態(tài)的運(yùn)行和處理相關(guān)的知識(shí)（程序式的知識(shí)）?？蚣芫褪菫楸硎具@樣的知識(shí)而提出的一種方法。

圖3.4表示了為實(shí)現(xiàn)框架概念的一種構(gòu)造例子。這種表示是一種用圖表示的直觀上容易理解的框架，不是在計(jì)算機(jī)上的實(shí)際表示。欲表示的事態(tài)作為框架名記述，與事態(tài)有關(guān)的屬性作為槽名進(jìn)行表示，對(duì)屬性的知識(shí)，在槽中作了記述。側(cè)面表示了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)定的信息。例如，數(shù)據(jù)表示事實(shí)、假想事態(tài)、程序的啟動(dòng)方式等。

3.3.1典型知識(shí)與框架作為典型知識(shí)的表達(dá)的例子，在圖3.5中示出了一種框架的例子，這個(gè)框架表示了一次以人工智能系統(tǒng)開發(fā)為主題的一種人工智能（AI）會(huì)議。通常，會(huì)議的必要信息是時(shí)間、會(huì)議地址、會(huì)議目的和會(huì)議的出席者，在圖3.5所示框架中，記述了這些內(nèi)容，作為記述場(chǎng)所的槽（slot）應(yīng)予以關(guān)注。這樣一來，對(duì)于某一個(gè)事項(xiàng)。一般都能夠簡(jiǎn)單地定義出它的必要情況和屬性，從而可供人們參閱。

因?yàn)榭蚣茉谏鲜鲱愋椭斜硎镜氖瞧诖臓顩r，所以當(dāng)考慮的有關(guān)人類的行為和對(duì)象改變時(shí)，也應(yīng)變換成其他類型的框架?，F(xiàn)在以三角錐為例進(jìn)行說明。圖3.6（a）中表示了一種能夠看到的三角錐的情景。當(dāng)觀察點(diǎn)向這個(gè)三角錐的上方移動(dòng)時(shí)，看到的情景將如圖3.6(b)所示。

三角錐及其被看到情景的框架表示于圖3.7中。若從正面看三角錐，則看到的情景像（a）那樣，若從正上方看三角錐，則看到的情景像(b)那樣。在看到的情景(a)中，只能看到三角形A和B,C被隱藏起來。在表示兩種看到的情景的框架時(shí)，三角形A,B,C作為值，是共有的。但是，被分配的槽是不同的。這種方法表示了同一物體從不同角度看到的情景，而從某一框架向另一框架的變換表示了觀察點(diǎn)的變換。我們觀看物體時(shí)，設(shè)被看到的物體如圖3.6(a)所示。因?yàn)檫m合于三角錐的被看到的情形（a）的框架，所以假設(shè)判斷這個(gè)物體為三角錐。因?yàn)槿切蜟被隱藏，所以看不見。當(dāng)把觀察點(diǎn)向物體的上方移動(dòng)時(shí)，看到的情形如果與圖3.6(b)相匹配，則上述假設(shè)就會(huì)變成正確的判斷。但是，如果出現(xiàn)了圖3.6(c)那種情景，則與三角錐被看到的情景(b)框架的匹配就會(huì)失敗。在這種匹配失敗的情況下，根據(jù)信息檢索網(wǎng)絡(luò)，依照三角錐的情況，進(jìn)一步選擇出適合于情景的框架，并予以應(yīng)用。在這種情況下，與四角錐相關(guān)的框架得到了應(yīng)用。

3.3.2階層知識(shí)與特征的繼承知識(shí)不只是具體的事項(xiàng)，由于在知識(shí)中匯集著事物的共同性質(zhì)，所以它是以抽象化了的事物存在的?？蚣苓m于表示具有分類學(xué)階層構(gòu)造