補(bǔ)充知識(shí)庫系統(tǒng)

會(huì)計(jì)學(xué)1補(bǔ)充知識(shí)庫系統(tǒng)2基本概念什么是知識(shí)這里所談的知識(shí)是知識(shí)處理的特殊對(duì)象，與日常生活的知識(shí)有較大的區(qū)別。知識(shí)是以各種不同方式把多個(gè)信息關(guān)聯(lián)在一起的信息結(jié)構(gòu)?；蛘弑磉_(dá)為“知識(shí)是多個(gè)信息之間的關(guān)聯(lián)”。如果把“不與任何其他信息關(guān)聯(lián)”即單獨(dú)的一個(gè)信息也被認(rèn)為是一種特殊的關(guān)聯(lián)方式（不關(guān)聯(lián)），則單個(gè)的信息也可以看做是知識(shí)的特例，將此稱之為“原子事實(shí)”。如：“他是軍人”，“穿軍裝”等。如果把這兩種信息用“如果…則…”這種因果關(guān)系聯(lián)系起來就成了一條知識(shí)（規(guī)則），即“如果他是軍人，則穿軍裝”。第1頁/共70頁3基本概念知識(shí)的分類事實(shí)：是指人類對(duì)客觀事物的值或狀態(tài)的描述。這種知識(shí)一般不包含任何變量，可以用一個(gè)值為真的命題陳述或一種狀態(tài)的描述來表達(dá)。如今天天氣很熱，他今年50歲等，都表示一個(gè)事實(shí)。它描述了客觀事物在某種條件下各種屬性或狀態(tài)的真實(shí)值。規(guī)則：指可以分為前提（條件）和結(jié)論兩部分，用來表達(dá)因果關(guān)系的知識(shí)。它的一般形式為：如果A則B。A表示前提，B表示結(jié)論或應(yīng)采取的動(dòng)作。規(guī)律：上述的規(guī)則知識(shí)一般還可以分為不帶變量和帶變量的規(guī)則兩種。把帶變量的規(guī)則稱為規(guī)律。規(guī)律中的變量一旦被實(shí)例化為一個(gè)具體的值，則規(guī)律就變成了一條具體的不帶變量的規(guī)則。因此由規(guī)律可以引出許多具體的規(guī)則。第2頁/共70頁4基本概念知識(shí)的屬性真實(shí)性相對(duì)性不完全性模糊性可表示性表示方式：各種符號(hào)的邏輯組合，用圖形表示，物理表示方式引申另外三種屬性：可存儲(chǔ)性、可傳遞性和可處理性。第3頁/共70頁5基本概念什么是知識(shí)表示所謂知識(shí)表示實(shí)際上就是對(duì)知識(shí)的一種描述，即用一些約定的符號(hào)把知識(shí)編碼成一組計(jì)算機(jī)可以接受的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。第4頁/共70頁62.知識(shí)表示方法產(chǎn)生式規(guī)則語義網(wǎng)絡(luò)第5頁/共70頁7知識(shí)表示方法知識(shí)表示方法有：一階謂詞邏輯、產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、框架理論、面向?qū)ο蟮榷喾N表示方法。第6頁/共70頁82.1產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則的出現(xiàn)產(chǎn)生式(Production)一詞，首先是由美國(guó)數(shù)學(xué)家波斯特（E.Post）提出來的。波斯特根據(jù)替換規(guī)則提出了一種稱為波斯特機(jī)的計(jì)算模型，模型中的每一條規(guī)則當(dāng)時(shí)被稱為一個(gè)產(chǎn)生式。后來，這一術(shù)語幾經(jīng)修改擴(kuò)充，被用到許多領(lǐng)域。例如，形式語言中的文法規(guī)則就稱為產(chǎn)生式。產(chǎn)生式也稱為產(chǎn)生式規(guī)則，或簡(jiǎn)稱規(guī)則。第7頁/共70頁9產(chǎn)生式的一般形式前件→后件（P→Q）其中，前件就是前提，后件是結(jié)論或動(dòng)作，前件和后件可以是由邏輯運(yùn)算符AND、OR、NOT組成的表達(dá)式。產(chǎn)生式規(guī)則的語義是：如果前提滿足，則可得結(jié)論或者執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作，即后件由前件來觸發(fā)。所以，前件是規(guī)則的執(zhí)行條件，后件是規(guī)則體。

產(chǎn)生式規(guī)則第8頁/共70頁10例如，下面就是幾個(gè)產(chǎn)生式規(guī)則：(1)如果銀行存款利率下調(diào)，那么股票價(jià)格上漲。(2)如果爐溫超過上限，則立即關(guān)閉風(fēng)門。(3)如果鍵盤突然失靈，且屏幕上出現(xiàn)怪字符，則是病毒發(fā)作。(4)如果膠卷感光度為200，光線條件為晴天，目標(biāo)距離不超過5米，則快門速度取250，光圈大小取f16。一條產(chǎn)生式規(guī)則就是一條知識(shí)。用產(chǎn)生式可以實(shí)現(xiàn)推理和操作，產(chǎn)生式規(guī)則是知識(shí)表示形式。產(chǎn)生式規(guī)則第9頁/共70頁11產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則的與或樹表示一組產(chǎn)生式規(guī)則可形象地用一棵“與或樹”表示如圖：這里用帶弧線的表示“與”關(guān)系，不帶弧線的表示“或”關(guān)系。第10頁/共70頁12產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則組：B1，B2→A；B3，B4，B5→A；

C1，C2→B1；C3→B2；

C4，C5，C6→B3；C7→B4；

C8→B4；C9，C10→B5D1，D2→C5；

D3→C5；

D4，D5，D6→C8；AB5B4B3B2B1C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10D1D2D3D4D5D6第11頁/共70頁13產(chǎn)生式規(guī)則產(chǎn)生式規(guī)則的左右端都可以為空→后件：表示后件是一個(gè)無條件成立的結(jié)論（即一個(gè)事實(shí)）或是一個(gè)無條件執(zhí)行的動(dòng)作。前件→：表示一個(gè)問題，什么情況下會(huì)使前件成立（為真）。第12頁/共70頁14產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成產(chǎn)生式系統(tǒng)由三部分組成：產(chǎn)生式規(guī)則庫、推理機(jī)和動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，其結(jié)構(gòu)如圖所示。產(chǎn)生式規(guī)則第13頁/共70頁15

產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

產(chǎn)生式規(guī)則庫推理機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫產(chǎn)生式規(guī)則庫亦稱產(chǎn)生式規(guī)則集，由領(lǐng)域規(guī)則組成，在機(jī)器中以某種動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。推理機(jī)亦稱控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它是一個(gè)程序模塊，負(fù)責(zé)產(chǎn)生式規(guī)則的前提條件測(cè)試或匹配，規(guī)則的調(diào)度與選取，規(guī)則體的解釋和執(zhí)行。即推理機(jī)實(shí)施推理，并對(duì)推理進(jìn)行控制，它也就是規(guī)則的解釋程序。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來存放初始事實(shí)數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最后結(jié)果等。第14頁/共70頁16產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行過程產(chǎn)生式系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，除了需要規(guī)則庫以外，還需要有初始事實(shí)(或數(shù)據(jù))和目標(biāo)條件。目標(biāo)條件是系統(tǒng)正常結(jié)束的條件，也是系統(tǒng)的求解目標(biāo)。產(chǎn)生式系統(tǒng)啟動(dòng)后，推理機(jī)就開始推理，按所給的目標(biāo)進(jìn)行問題求解。推理機(jī)的一次推理過程，可如圖所示。產(chǎn)生式規(guī)則第15頁/共70頁17推理機(jī)的一次推理過程

從規(guī)則庫中取一個(gè)條規(guī)則，將其前提同當(dāng)前動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的事實(shí)/數(shù)據(jù)進(jìn)行模式匹配匹配成功否把該規(guī)則的結(jié)論放入當(dāng)前動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫：或執(zhí)行規(guī)則所規(guī)定的動(dòng)作NY產(chǎn)生式規(guī)則第16頁/共70頁18產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行過程一個(gè)實(shí)際的產(chǎn)生式系統(tǒng)，其目標(biāo)條件一般不會(huì)只經(jīng)一步推理就可滿足，往往要經(jīng)過多步推理才能滿足或者證明問題無解。產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行過程就是從初始事實(shí)出發(fā)，尋求到達(dá)目標(biāo)條件的通路的過程。所以，產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行過程也是一個(gè)搜索的過程，但一般把產(chǎn)生式系統(tǒng)的整個(gè)運(yùn)行過程也稱為推理。

產(chǎn)生式規(guī)則第17頁/共70頁19控制策略與常用算法產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理可分為正向推理和反向推理兩種基本方式。正向推理就是從初始事實(shí)數(shù)據(jù)出發(fā)，正向使用規(guī)則進(jìn)行推理（即用規(guī)則前提與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的事實(shí)匹配，或用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)測(cè)試規(guī)則的前提條件，然后產(chǎn)生結(jié)論或動(dòng)作），朝目標(biāo)方向前進(jìn)。下面我們給出產(chǎn)生式系統(tǒng)正向推理和反向推理的常用算法。產(chǎn)生式規(guī)則第18頁/共70頁20正向推理算法：步1：將初始事實(shí)/數(shù)據(jù)置入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫；步2：用動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的事實(shí)/數(shù)據(jù)，匹配/測(cè)試目標(biāo)條件，若目標(biāo)條件滿足，則推理成功，結(jié)束。步3：用規(guī)則庫中各規(guī)則的前提匹配動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中的事實(shí)/數(shù)據(jù)，將匹配成功的規(guī)則組成待用規(guī)則集；步4：若待用規(guī)則集為空，則運(yùn)行失敗，退出。步5：用某種策略，從待用規(guī)則集中選取一條規(guī)則，將其結(jié)論加入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，或者執(zhí)行其動(dòng)作，撤消待用規(guī)則集，轉(zhuǎn)步2。規(guī)則的選擇策略成為沖突消解策略。產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理方式、搜索策略及沖突消解策略等，一般統(tǒng)稱為推理控制策略，簡(jiǎn)稱控制策略?？刂撇呗泽w現(xiàn)在推理機(jī)的算法描述中。產(chǎn)生式規(guī)則第19頁/共70頁21正向推理的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫推理控制策略與常用算法可以看出，隨著推理的進(jìn)行，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容或者狀態(tài)在不斷變化。如果把動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫的每一個(gè)狀態(tài)作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)的話，則上述推理過程就是一個(gè)從初始狀態(tài)（初始事實(shí)或數(shù)據(jù)）到目標(biāo)狀態(tài)（目標(biāo)條件）的狀態(tài)圖搜索過程。產(chǎn)生式規(guī)則第20頁/共70頁22控制策略與常用算法例：動(dòng)物分類問題的產(chǎn)生式系統(tǒng)描述及其求解。設(shè)由下列動(dòng)物識(shí)別規(guī)則組成一個(gè)規(guī)則庫，推理機(jī)采用上述正向推理算法，建立一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)。該產(chǎn)生式系統(tǒng)就是一個(gè)小型動(dòng)物分類知識(shí)庫系統(tǒng)。規(guī)則如下：

產(chǎn)生式規(guī)則第21頁/共70頁23r1：若某動(dòng)物有奶，則它是哺乳動(dòng)物。r2：若某動(dòng)物有毛發(fā)，則它是哺乳動(dòng)物。r3：若某動(dòng)物有羽毛，則它是鳥。r4：若某動(dòng)物會(huì)飛且生蛋，則它是鳥。r5：若某動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且有爪且有犬齒且目盯前方，則它是食肉動(dòng)物。r6：若某動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且吃肉，則它是食肉動(dòng)物。r7：若某動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且有蹄，則它是有蹄動(dòng)物。r8：若某動(dòng)物是有蹄動(dòng)物且反芻食物，則它是偶蹄動(dòng)物。產(chǎn)生式規(guī)則第22頁/共70頁24r9：若某動(dòng)物是食肉動(dòng)物且黃褐色且有黑色條紋，則它是老虎。r10：若某動(dòng)物是食肉動(dòng)物且黃褐色且有黑色斑點(diǎn)，則它是金錢豹。r11：若某動(dòng)物是有蹄動(dòng)物且長(zhǎng)腿且長(zhǎng)脖子且黃褐色且有暗斑點(diǎn)，則它是長(zhǎng)頸鹿。r12：若某動(dòng)物是有蹄動(dòng)物且白色且有黑色條紋，則它是斑馬。r13：若某動(dòng)物是鳥且不會(huì)飛且長(zhǎng)腿且長(zhǎng)脖子且黑白色，則它是駝鳥。r14：若某動(dòng)物是鳥且不會(huì)飛且會(huì)游泳且黑白色，則它是企鵝。r15：若某動(dòng)物是鳥且善飛且不怕風(fēng)浪，則它是海燕。產(chǎn)生式規(guī)則第23頁/共70頁25再給出初始事實(shí)：f1：某動(dòng)物有毛發(fā)。f2：吃肉。f3：黃褐色。f4：有黑色條紋。目標(biāo)條件為：該動(dòng)物是什么？易見，該系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果為：該動(dòng)物是老虎。其推理樹如圖所示。產(chǎn)生式規(guī)則第24頁/共70頁26動(dòng)物分類正向推理樹老虎食肉動(dòng)物哺乳動(dòng)物有毛發(fā)吃肉黃褐色有黑色條紋第25頁/共70頁27控制策略與常用算法反向推理算法

反向推理就是從目標(biāo)出發(fā)，反向使用規(guī)則進(jìn)行推理（即用規(guī)則結(jié)論與目標(biāo)匹配，又產(chǎn)生新的目標(biāo)，然后對(duì)新目標(biāo)再作同樣的處理），朝初始事實(shí)或數(shù)據(jù)方向前進(jìn)。產(chǎn)生式規(guī)則第26頁/共70頁28產(chǎn)生式規(guī)則控制策略與常用算法反向推理算法：步1：將要求證的目標(biāo)（稱為假設(shè)）構(gòu)成一個(gè)假設(shè)集。步2：從假設(shè)集中選出一個(gè)假設(shè)，檢查該假設(shè)是否在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫中，如在，則該假設(shè)成立，此時(shí)，若假設(shè)集為空，則成功退出，否則仍執(zhí)行步２；若該假設(shè)不在數(shù)據(jù)庫中，則執(zhí)行下一步。步3：檢查該假設(shè)是否可由規(guī)則庫的某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出。若不能由某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，則詢問用戶該假設(shè)是否為可由用戶證實(shí)的原始事實(shí)，若是，該假設(shè)成立，并將其放入動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫，再重新尋找新的假設(shè)，若不是，則轉(zhuǎn)入步5；若能由某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，則執(zhí)行下一步。第27頁/共70頁29產(chǎn)生式規(guī)則控制策略與常用算法反向推理算法：步4：將規(guī)則庫中可以導(dǎo)出該假設(shè)的所有知識(shí)構(gòu)成一個(gè)可用知識(shí)集。步5：檢查可用知識(shí)集是否為空，若空，失敗退出；否則執(zhí)行下一步。步6：按沖突消解策略從可用知識(shí)集中取出一個(gè)知識(shí)，繼續(xù)執(zhí)行下一步。在推理的某一步，如果知識(shí)庫中有多條知識(shí)可用，則稱發(fā)生了沖突。步7：將該知識(shí)的前提中的每個(gè)子條件都作為新的假設(shè)放入假設(shè)集，轉(zhuǎn)入步2.可以看出，上述反向推理算法的推理過程也是一個(gè)圖搜索過程，而且一般是一個(gè)與或樹搜索如下圖所示的反向推理樹。第28頁/共70頁30動(dòng)物分類反向推理樹

老虎食肉動(dòng)物黃褐色有黑色條紋有爪有犬齒哺乳動(dòng)物目盯前方有奶有毛發(fā)吃肉第29頁/共70頁31可以看出，與正向推理不同，這次的推理樹是從上而下擴(kuò)展而成的，而且推理過程中還發(fā)生過回溯。反向推理也稱為后向推理、反向鏈、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的推理等。從上面的兩個(gè)算法可以看出，正向推理是自底向上的綜合過程，而反向推理則是自頂向下的分析過程。除了正向推理和反向推理外，產(chǎn)生式系統(tǒng)還可進(jìn)行雙向推理。雙向推理就是同時(shí)從初始數(shù)據(jù)和目標(biāo)條件出發(fā)進(jìn)行推理，如果在中間某處相遇，則推理搜索成功。

產(chǎn)生式規(guī)則第30頁/共70頁32產(chǎn)生式系統(tǒng)的應(yīng)用由上述產(chǎn)生式系統(tǒng)與圖搜索的關(guān)系可見，產(chǎn)生式系統(tǒng)完全可以作為問題求解的表示模型和求解模型，而且可作為人工智能問題求解系統(tǒng)的通用模型。用產(chǎn)生式系統(tǒng)也可實(shí)現(xiàn)基于謂詞邏輯的演繹推理和證明。事實(shí)上，當(dāng)一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)中的規(guī)則是邏輯蘊(yùn)含式時(shí)，其運(yùn)行過程就是演繹推理（假言推理或三段論）的過程。這時(shí)目標(biāo)值已知時(shí)就是證明，當(dāng)目標(biāo)值未知時(shí)就是推理求值。由于產(chǎn)生式系統(tǒng)既可用于操作性問題求解，也可用于推理性問題求解。因此，產(chǎn)生式系統(tǒng)也是專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式。用它既可實(shí)現(xiàn)規(guī)劃型專家系統(tǒng)，也可實(shí)現(xiàn)結(jié)論型專家系統(tǒng)。產(chǎn)生式規(guī)則第31頁/共70頁33產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實(shí)現(xiàn)上面我們對(duì)產(chǎn)生式的討論，只是用自然語言進(jìn)行描述并僅在概念層次上進(jìn)行闡述，而并未涉及它的具體結(jié)構(gòu)和程序語言實(shí)現(xiàn)問題?，F(xiàn)在討論產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實(shí)現(xiàn)問題。首先，討論產(chǎn)生式規(guī)則的結(jié)構(gòu)問題。一般來講，產(chǎn)生式規(guī)則的前提和結(jié)論部分可以是一個(gè)復(fù)雜的邏輯表達(dá)式，但為了使表達(dá)簡(jiǎn)單規(guī)范，且便于推理，在實(shí)踐中人們往往把規(guī)則的前提部分作成形如：

產(chǎn)生式規(guī)則第32頁/共70頁34產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實(shí)現(xiàn)條件1AND條件2AND…AND條件n

或條件1OR條件2OR…OR條件m的形式（其中的條件可以帶否定詞）；把規(guī)則結(jié)論部分作成形如：斷言1/動(dòng)作1AND斷言2/動(dòng)作2AND…AND斷言k/動(dòng)作k

或斷言1/動(dòng)作1OR斷言2/動(dòng)作2OR…OR斷言k/動(dòng)作k的形式，或者進(jìn)一步簡(jiǎn)化成

斷言/動(dòng)作即僅有一項(xiàng)的形式。2.2產(chǎn)生式規(guī)則第33頁/共70頁35產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實(shí)現(xiàn)由于含OR關(guān)系的規(guī)則也可以分解為幾個(gè)不含OR關(guān)系的規(guī)則，所以，產(chǎn)生式規(guī)則也可僅取下面的一種形式：條件1AND條件2AND…AND條件n→斷言/動(dòng)作即前件是若干與關(guān)系的條件，后件僅有一個(gè)斷言或動(dòng)作。

產(chǎn)生式規(guī)則第34頁/共70頁36產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實(shí)現(xiàn)如上例給出的產(chǎn)生式規(guī)則用PROLOG的規(guī)則可表示如下：

animal-is("老虎"):-it-is("食肉動(dòng)物"),fact("黃褐色"),fact("有黑色條紋").it-is("食肉動(dòng)物"):-it-is1("哺乳動(dòng)物"),fact("有爪"),fact("有犬齒"),fact("目盯前方").

產(chǎn)生式規(guī)則第35頁/共70頁37產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實(shí)現(xiàn)

it-is("食肉動(dòng)物"):-it-is1("哺乳動(dòng)物"),fact("吃肉").It--is1("哺乳動(dòng)物"):-fact("有奶").It--is1(“哺乳動(dòng)物”):-fact(“有毛發(fā)”).

對(duì)于這種規(guī)則表示形式，可以不用再編寫推理機(jī)程序，而可直接利用PROLOG自身的推理機(jī)，進(jìn)行推理。例如，當(dāng)再給出如下的事實(shí)：

fact("黃褐色").fact("有黑色條紋").fact("吃肉").fact("有奶").產(chǎn)生式規(guī)則第36頁/共70頁38產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實(shí)現(xiàn)和目標(biāo)：animal--is(Y).則程序運(yùn)行后的結(jié)果就是:Y＝老虎但如果把上面的規(guī)則表示成如下的形式:rule(［"食肉動(dòng)物","黃褐色","有黑色條紋"］,"老虎").rule(［"哺乳動(dòng)物","有爪","有犬齒","目盯前方"］,"食肉動(dòng)物").rule(［"哺乳動(dòng)物","吃肉"］,"食肉動(dòng)物").rule(［"有奶"］,"哺乳動(dòng)物").rule(［"有毛發(fā)"］,"哺乳動(dòng)物").

則就需要用PROLOG語言編寫一個(gè)推理機(jī)程序。否則，無法實(shí)施基于上述規(guī)則的推理。產(chǎn)生式規(guī)則第37頁/共70頁39產(chǎn)生式規(guī)則練習(xí)1：有如下規(guī)則：R1：35~55歲的人稱為中年人；R2：中年人是老練的；R3：中年人是細(xì)心的R4：老練而細(xì)心并有駕駛技術(shù)的人是不會(huì)出交通事故的事實(shí)：F1：吳先生43歲；F2：吳先生有駕駛技術(shù)；目標(biāo)條件為：吳先生會(huì)出交通事故嗎？利用正向推理求證上述假設(shè)。第38頁/共70頁40產(chǎn)生式規(guī)則吳先生43歲中年人老練細(xì)心吳先生有駕駛技術(shù)不會(huì)出交通事故第39頁/共70頁41產(chǎn)生式規(guī)則練習(xí)2：規(guī)則：R1：如果你丟了自行車鑰匙，并且車胎沒氣，那么自行車不能騎R2：如果自行車不能騎，并且你只有步行去學(xué)校，那么你上課會(huì)遲到事實(shí)：F1：你丟了自行車鑰匙F2：車胎沒氣目標(biāo)條件：你上課會(huì)遲到嗎？利用反向推理求證“你上課會(huì)遲到”這一假設(shè)。第40頁/共70頁42產(chǎn)生式規(guī)則習(xí)題3R1：如果總成績(jī)>350,則可以非定向R2：如果是非定向，且單科成績(jī)>55,則可以錄取。R3：如果總成績(jī)>320,則可以委培。R4：如果是委培，且單科成績(jī)>50,則可以錄取。如果是免試生，則可以直接錄取。事實(shí)：F1：總成績(jī)400分F2：?jiǎn)慰瞥煽?jī)最低52分。目標(biāo)條件：該生可以錄取嗎。利用正反推理求證上述假設(shè)。第41頁/共70頁432.2語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)是一種采用網(wǎng)絡(luò)的形式表示人類知識(shí)的方法。它是由節(jié)點(diǎn)和邊（也稱有向?。┙M成的一種有向圖。其中節(jié)點(diǎn)表示事物、對(duì)象、概念、行為、性質(zhì)、狀態(tài)等；有向弧表示節(jié)點(diǎn)之間的某種聯(lián)系或關(guān)系。如下圖就是一個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)。其中，弧上的標(biāo)記就是弧的語義。第42頁/共70頁44蘋果的語義網(wǎng)絡(luò)

第43頁/共70頁45語義網(wǎng)絡(luò)鳥的語義網(wǎng)絡(luò)示意圖鳥動(dòng)物生物企鵝烏鴉是是不能飛能游泳喜寒冷是是有生命有翼能飛吃腐肉黑色更可愛是第44頁/共70頁46語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)的概念最先是由Quillian提出來的，他于1968年在他的博士論文中，把語義網(wǎng)絡(luò)作為人類聯(lián)想記憶的一個(gè)顯式心理模型。所以，語義網(wǎng)絡(luò)也稱聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在，語義網(wǎng)絡(luò)的理論已經(jīng)有了長(zhǎng)足的發(fā)展。有人把它劃分為五個(gè)級(jí)別：執(zhí)行級(jí)、邏輯級(jí)、認(rèn)識(shí)論級(jí)、概念級(jí)和語言學(xué)級(jí)。并分為七種類型：語義網(wǎng)絡(luò)第45頁/共70頁47(1)命題語義網(wǎng)（包括分塊聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)）；(2)數(shù)據(jù)語義網(wǎng)：以數(shù)據(jù)為中心的語義網(wǎng)絡(luò)；(3)語言語義網(wǎng)：用于自然語言的分析和理解；(4)結(jié)構(gòu)語義網(wǎng)：描述客觀事物的結(jié)構(gòu)，常見于模式識(shí)別和機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域；(5)分類語義網(wǎng)：描述抽象概念及其層次；(6)推理語義網(wǎng)：是一種命題網(wǎng)，但它已在某種程度上規(guī)范化，更適于推理；(7)框架語義網(wǎng)：與框架相結(jié)合的語義網(wǎng)。語義網(wǎng)絡(luò)已成為一種重要的知識(shí)表示形式，廣泛地應(yīng)用于人工智能、專家系統(tǒng)，特別是自然語言理解領(lǐng)域中。第46頁/共70頁48如下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)，就表示了專家系統(tǒng)這個(gè)事物（的內(nèi)涵），同時(shí)也可以看作是表示了專家系統(tǒng)與“智能系統(tǒng)”、“專家知識(shí)”、“專家思維”及“困難問題”這幾個(gè)事物之間的關(guān)系或聯(lián)系。語義網(wǎng)絡(luò)第47頁/共70頁49專家系統(tǒng)的語義網(wǎng)絡(luò)

智能系統(tǒng)專家思維專家知識(shí)困難問題專家系統(tǒng)是一種能解決具有能模擬第48頁/共70頁50語義網(wǎng)絡(luò)幾種關(guān)系型的語義網(wǎng)絡(luò)抽象地說，語義網(wǎng)絡(luò)可表示事物之間的關(guān)系。因此，關(guān)系（或聯(lián)系）型的知識(shí)和能化為關(guān)系型的知識(shí)都可以用語義網(wǎng)絡(luò)來表示。下面我們就給出常見的幾種：第49頁/共70頁511.實(shí)例關(guān)系實(shí)例關(guān)系表示類與其實(shí)例（個(gè)體）之間的關(guān)系。這是最常見的一種語義關(guān)系。例如，“小華是一個(gè)大學(xué)生”就可表示為圖所示。其中，關(guān)系“是一個(gè)”一般標(biāo)識(shí)為“is-a”

，或ISA。AISAB：表示A是B的一個(gè)特例。B是比A更抽象的一個(gè)概念，所以從A到B是一個(gè)抽象化的過程。通過”ISA“關(guān)系，可以實(shí)現(xiàn)層層抽象化。表示實(shí)例關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)

小華大學(xué)生是一個(gè)第50頁/共70頁522.分類（或從屬、泛化）關(guān)系分類關(guān)系是指事物間的類屬關(guān)系，下圖就是一個(gè)描述分類關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)。在圖中，下層概念節(jié)點(diǎn)除了可繼承、細(xì)化、補(bǔ)充上層概念節(jié)點(diǎn)的屬性外，還出現(xiàn)了變異的情況：鳥是鴕鳥的上層概念節(jié)點(diǎn)，其屬性是“有羽毛”、“會(huì)飛”，但鴕鳥的屬性只是繼承了“有羽毛”這一屬性，而把鳥的“會(huì)飛”變更為“不會(huì)飛”。其中，關(guān)系“是一種”一般標(biāo)識(shí)為“a-kind-of”或AKO。AAKOB表示A是一種B，A與B之間有屬性繼承和屬性更改權(quán)。第51頁/共70頁53表示分類關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)

第52頁/共70頁543.組裝關(guān)系如果下層概念是上層概念的一個(gè)方面或者一部分，則稱它們的關(guān)系是組裝關(guān)系。例如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)就是一種組裝關(guān)系。其中，關(guān)系“一部分”一般標(biāo)識(shí)為“a-part-of”。xA-part-ofX：表示x是X的一部分（部件）。桌子桌腿桌面一部分一部分表示組裝關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)

第53頁/共70頁554.屬性關(guān)系屬性關(guān)系表示對(duì)象的屬性及其屬性值。例如，圖表示simon是一個(gè)人，男性，40歲，職業(yè)是教師。表示屬性關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)

第54頁/共70頁56表示集合—成員關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)

張三計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)是成員5.集合與成員關(guān)系意思是“是……的成員”，它表示成員（或元素）與集合之間的關(guān)系。例如，“張三是計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員”可表示為下圖。其中，關(guān)系“是成員”一般標(biāo)識(shí)為“a-member-of”。xa-member-ofX表示x是X的一個(gè)成員（元素）。x是一個(gè)特定的個(gè)體，X是一個(gè)類或集合。他們之間也有屬性繼承權(quán)與屬性更改權(quán)。第55頁/共70頁576.邏輯關(guān)系如果一個(gè)概念可由另一個(gè)概念推出，兩個(gè)概念間存在因果關(guān)系，則稱它們之間是邏輯關(guān)系。如下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)邏輯關(guān)系。

表示邏輯關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)

雨天外出ANDOR帶雨披帶雨傘則第56頁/共70頁587.方位關(guān)系在描述一個(gè)事物時(shí)，經(jīng)常需要指出它發(fā)生的時(shí)間、位置，或者指出它的組成、形狀等等，此時(shí)可用相應(yīng)的方位關(guān)系語義網(wǎng)絡(luò)表示。例如事實(shí)：張宏是石油學(xué)院的一名助教；石油學(xué)院位于西安市電子二路；張宏今年25歲。可用下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示。

第57頁/共70頁59表示方位關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)電子2路石油學(xué)院張宏助教西安市區(qū)25歲位于工作在職務(wù)屬于年齡第58頁/共70頁608.所屬關(guān)系所屬關(guān)系表示“具有”的意思。例如“狗有尾巴”可表示為下圖所示。表示所屬關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)

狗尾巴have第59頁/共70頁61幾種關(guān)系型的語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)中的語義關(guān)系是多種多樣的，一般根據(jù)實(shí)際關(guān)系定義。如常見的還有before、after、at等表示時(shí)間次序關(guān)系和located-on、located-under等表示位置關(guān)系。進(jìn)一步，還可對(duì)帶有全稱量詞和存在量詞的謂詞公式的語義加以表示。由上所述可以看出，語義網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一種復(fù)合的二元關(guān)系圖。網(wǎng)絡(luò)中的一條邊就是一個(gè)二元關(guān)系，而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以看作是由這些二元關(guān)系拼接而成。語義網(wǎng)絡(luò)第60頁/共70頁62語句角度的語義網(wǎng)絡(luò)

上面我們是從關(guān)系角度考察語義網(wǎng)的表達(dá)力的。下面我們從語句角度來考察語義網(wǎng)。例如，對(duì)于如下的語句(或事件)：小王送給小李一本書。用語義網(wǎng)絡(luò)可表示為下圖所示，其中S代表整個(gè)語句。這種表示被稱為是自然語言語句的深層結(jié)構(gòu)表示。語義網(wǎng)絡(luò)第61頁/共70頁63語句(事件)的語義網(wǎng)絡(luò)

送書小王小李書giverrecipientSobject第62頁/共70頁64基于語義網(wǎng)絡(luò)的推理基于語義網(wǎng)絡(luò)的推理也是繼承。繼承也是通過匹配、搜索實(shí)現(xiàn)的。問題求解過程：首先根據(jù)待求問題的要求構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片斷中有些節(jié)點(diǎn)是空的，稱為詢問處，它反映待求解的問題。然后在知識(shí)庫中查找可與之匹配的語義網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)片斷中的詢問部分與知識(shí)庫中的某網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)匹配時(shí)，則與詢問處匹配的事實(shí)，就是問題的解。

語義網(wǎng)絡(luò)第63頁/共70頁65語義網(wǎng)絡(luò)張華張-2張-1經(jīng)理職員22歲長(zhǎng)城公司32歲上海浦東是工作在是工作在年齡年齡位于姓名姓名受騁于張華張-2職員？是工作在姓名語義網(wǎng)絡(luò)示意圖求解張華所在公司的語義網(wǎng)絡(luò)片斷第64頁/共70頁66語義網(wǎng)絡(luò)的程序語言實(shí)現(xiàn)由于語義網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)二元關(guān)系圖，所以用PROLOG可方便地實(shí)現(xiàn)語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示。例如，如圖所示的語義網(wǎng)