人工智能導(dǎo)論-第4章

第四章知識表示概述表示方法第四章知識表示方法概述表示方法概述人工智能研究中最基本的問題之一在知識處理中總要問到：“如何表示知識？”，“知識是用什么來表示的?”。怎樣使機(jī)器能懂，能對之進(jìn)行處理，并能以一種人類能理解的方式將處理結(jié)果告訴人們。

在AI系統(tǒng)中，給出一個(gè)清晰簡潔的描述是很困難的。有研究報(bào)道認(rèn)為。嚴(yán)格地說AI對知識表示的認(rèn)真、系統(tǒng)的研究才剛剛開始。

概述知識的定義（難以給出明確的定義只能從不同側(cè)面加以理解）Feigenbaum：知識是經(jīng)過消減、塑造、解釋和轉(zhuǎn)換 的信息。Bernstein：知識是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程 組成的。Hayes-roth：知識是事實(shí)、信念和啟發(fā)式規(guī)則。知識庫的觀點(diǎn)：知識是某領(lǐng)域中所涉及的各有關(guān)方 面的一種符號表示。概述知識的種類事實(shí)性知識：采用直接表示的形式 如：凡是猴子都有尾巴過程性知識：描述做某件事的過程 如：電視維修法行為性知識：不直接給出事實(shí)本身，只給出它在某方面的行為 如：微分方程、（事物的內(nèi)涵）……..概述知識的種類……..實(shí)例性知識：只給出一些實(shí)例，知識藏在實(shí)例中。類比性知識:即不給出外延，也不給出內(nèi)涵，只給出它與其它事物的某些相似之處 如：比喻、謎語元知識：有關(guān)知識的知識。最重要的元知識是如何使用知識的知識，如何從知識庫中找到想要的知識。概述知識的要素事實(shí)：事物的分類、屬性、事物間關(guān)系、科學(xué)事實(shí)、客觀事實(shí)等。（最低層的知識）

規(guī)則：事物的行動(dòng)、動(dòng)作和聯(lián)系的因果關(guān)系知識。（啟發(fā)式規(guī)則）?？刂疲寒?dāng)有多個(gè)動(dòng)作同時(shí)被激活時(shí)，選擇哪一個(gè)動(dòng)作來執(zhí)行的知識。（技巧性）

元知識：高層知識。怎樣實(shí)用規(guī)則、解釋規(guī)則、校驗(yàn)規(guī)則、解釋程序結(jié)構(gòu)等知識。概述知識表示的定義知識表示研究用機(jī)器表示知識的可行性、有效性的一般方法。知識表示是理智推理的部分理論。知識表示是有效計(jì)算的載體知識表示是交流的媒介（如語義網(wǎng)絡(luò)）概述選取知識表示的因素表示范圍是否廣泛是否適于推理是否適于計(jì)算機(jī)處理是否有高效的算法能否表示不精確知識能否模塊化總之………知識和元知識能否用統(tǒng)一的形式表示是否加入啟發(fā)信息過程性表示還是說明性表示表示方法是否自然概述選取知識表示的因素………..總之，人工智能問題的求解是以知識表示為基礎(chǔ)的。如何將已獲得的有關(guān)知識以計(jì)算機(jī)內(nèi)部代碼形式加以合理地描述、存儲、有效地利用便是表示應(yīng)解決的問題。概述研究內(nèi)容表示觀的研究： 認(rèn)識論、本體論、知識工程表示方法的研究：

直接法、代替法(局部、分布，…….)概述知識表示研究的特點(diǎn)智能行為特有的靈活性?！俺ＷR問題”不能概括為一類簡潔的理論，是大量小理論的集合。AI的任務(wù)受到計(jì)算裝置的約束。這導(dǎo)致了所采用的“表示”必須同時(shí)滿足“刻畫智能現(xiàn)象”與“計(jì)算裝置可以接受”，這兩個(gè)有時(shí)是矛盾的條件。第四章知識表示方法概述表示方法第四章知識表示方法概述表示方法表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒?/p>

—概述表示方法可以分成2類替代表示法局部表示類：最充分也是正統(tǒng)AI最經(jīng)常使用的分布表示法：對局部表示法在智能行為表述尚不夠充分而作的補(bǔ)充。直接表示法： 正在引起越來越多AI研究者的注意。（不可完全獨(dú)立：考慮到“任何表示方法必須被計(jì)算機(jī)所接受”這個(gè)先決條件，直接表示需要借助局部或部分表示形式。

表示方法

—概述表示方法直接表示局部表示分布表示陳述性表示過程性表示語義網(wǎng)絡(luò)表示產(chǎn)生式表示邏輯表示框架表示腳本表示替代表示表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ǜ攀鲋苯颖硎具壿嫳硎井a(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒?/p>

—直接表示1963年由Gelernter提出的。用于基于傳統(tǒng)歐氏幾何證明的幾何定理證明器。它的輸入是對前提和目標(biāo)的陳述以及圖示（圖示是用一系列坐標(biāo)來表示的）。在證明過程中，證明器把圖示作為啟發(fā)式信息，排除在圖示中不正確的子目標(biāo)。從而大大地減少了搜索空間。但……..表示方法

—直接表示但，長期以來直接表示沒有得到長足發(fā)展。原因如下：計(jì)算機(jī)對直接表示的信息難以處理。直接表示難以表示定量信息（語言設(shè)計(jì)失?。┲苯颖硎静荒苊枋鲎匀皇澜绲娜啃畔?/p>

這兩年直接表示有所發(fā)展，因?yàn)?，現(xiàn)在認(rèn)識到，可以用其它媒體表示的方法去補(bǔ)充直接表示的不足?！獙⒈话l(fā)展成多媒體。引申的研究是臨場AI與臨境技術(shù)。近幾年AI對自主智能系統(tǒng)研究（完全機(jī)器做人不干預(yù)）的失望，導(dǎo)致對建立人機(jī)一體智能系統(tǒng)的嘗試。這樣系統(tǒng)所需環(huán)境的要求是直接表示興起的原因之一。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ǜ攀鲋苯颖硎具壿嫳硎井a(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ā壿嫳硎痉ㄒ浑A謂詞邏輯是謂詞邏輯中最直觀的一種邏輯。它以謂詞形式來表示動(dòng)作的主題、客體?？腕w可以多個(gè)。

如：張三與李四打網(wǎng)球（ZhangandLiplaytennis），可寫為：play(Zhang,Li,tennis)

這里謂詞是play，動(dòng)詞主體是Zhang和Li，而客體是tennis。謂詞邏輯規(guī)范表達(dá)式：

P(x1,x2,x3,…)，這里P是謂詞,xi是主體與客體。表示方法—邏輯表示法謂詞比命題更加細(xì)致地刻畫知識：表達(dá)能力強(qiáng)如：北京是個(gè)城市，City(x)

把城市這個(gè)概念分割出來。把“城市”與“北京”兩個(gè)概念連接在一起，而且說明“北京”是“城市”的子概念。（有層）謂詞可以代表變化的情況如：City(北京),真。City(煤球)，假在不同的知識之間建立聯(lián)系……….表示方法—邏輯表示法在不同的知識之間建立聯(lián)系如：Human(x)→Lawed(x)，人人都受法律管制，x是同一個(gè)人。

Commit(x)→Punished(x)，x不一定是人也可以是動(dòng)物。 而，{[Human(x)→Lawed(x)]→[commit(x)→Punished(x)]}，

意為如果由于某個(gè)x是人而受法律管制，則這個(gè)人犯了罪就一定要受到懲罰。表示方法—邏輯表示法謂詞邏輯法是應(yīng)用最廣的方法之一，其原因是：謂詞邏輯與數(shù)據(jù)庫，特別是關(guān)系數(shù)據(jù)庫就有密切的關(guān)系。在關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，邏輯代數(shù)表達(dá)式是謂詞表達(dá)式之一。因此，如果采用謂詞邏輯作為系統(tǒng)的理論背景，則可將數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)擴(kuò)展改造成知識庫。一階謂詞邏輯具有完備的邏輯推理算法。如果對邏輯的某些外延擴(kuò)展后，則可把大部分的知識表達(dá)成一階謂詞邏輯的形式。（知識易表達(dá)）………..表示方法

—邏輯表示法謂詞邏輯法是應(yīng)用最廣的方法之一，其原因是：………..謂詞邏輯本身具有比較扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，知識的表達(dá)方式?jīng)Q定了系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)。因此，對知識表達(dá)方式的嚴(yán)密科學(xué)性要求就比較容易得到滿足。這樣對形式理論的擴(kuò)展導(dǎo)致了整個(gè)系統(tǒng)框架的發(fā)展。邏輯推理是公理集合中演繹而得出結(jié)論的過程。由于邏輯及形式系統(tǒng)具有的重要性質(zhì)，可以保證知識庫中新舊知識在邏輯上的一致性（或通過相應(yīng)的一套處理過程檢驗(yàn)）、和所演繹出來的結(jié)論的正確性。而其它的表示方法在這點(diǎn)上還不能與其相比。表示方法—邏輯表示法用邏輯（謂詞）表示知識實(shí)質(zhì)上是把人類關(guān)于世界的認(rèn)識變成一個(gè)包含個(gè)體、函數(shù)和謂詞的概念化形式。基本步驟：給出有關(guān)世界的個(gè)體、函數(shù)和謂詞構(gòu)造一階謂詞公式（集）對公式（集）給出解釋，使該解釋是相應(yīng)公式（集）的一個(gè)模型。表示方法—邏輯表示法為此邏輯表示法在實(shí)際人工智能系統(tǒng)上得到應(yīng)用。

邏輯表示例例：一個(gè)房間里，有一機(jī)器人Robot，一個(gè)積木塊Box，兩個(gè)桌子A和B，

怎樣用邏輯法描述從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的機(jī)器人操作過程？先引入謂詞：

Table(A) 表示A是桌子

EmptyHanded(Robot) 機(jī)器人Robot雙手空空

At(Robot,A) 表示機(jī)器人Robot在A旁

Holds(Robot,Box) 機(jī)器人Robot拿著Box On(Box,A) 積木塊Box在A上設(shè)定初始狀態(tài)：

EmptyHanded(Robot) On(Box,A) Table(A) Table(B)目標(biāo)狀態(tài)是：

EmptyHanded(Robot) On(Box,B) Table(A) Table(B)例（續(xù)）

機(jī)器人的每個(gè)操作的結(jié)果所引起的狀態(tài)變化，可用對原狀態(tài)的增添表和刪除表來表示。如機(jī)器人有初始狀態(tài)是把Box從A桌移到B桌上，然后仍回到Alcove，這時(shí)同初始狀態(tài)相比有： 增添表 On（Box，B）

刪除表 On（Box，A）

又如機(jī)器人從初始狀態(tài)，走近A桌，然后拿起B(yǎng)ox。這時(shí)同初始狀態(tài)相比有： 增添表 At（Robot，A）

Holds（Robot，Box）

刪除表 At（Robot，Alcove） EmptyHanded(Robot) On（Box，A）進(jìn)一步說，機(jī)器人的每一操作還需要先決條件。如機(jī)器人拿起A桌上的Box這一操作，先決條件：

On（Box，A）（Box在A上）

At(Robot，A)（機(jī)器人在A旁邊）

EmptyHanded（robot）（機(jī)器人手空空）例（續(xù)）先決條件成立與否的驗(yàn)證可以使用歸結(jié)法。如將初始狀態(tài)視作已知條件，而將要驗(yàn)證的先決條件作為結(jié)論，便可使用歸結(jié)法了。歸結(jié)過程如下：1）At(Robot,A)2）EmptyHanded(Robot)3）On(Box,A)4）Table(A)5）Table(B)6）～On(Box,A)∨～At(Robot,A)∨～EmptyHanded(Robot)（先決條件之否定）7）～At(Robot,A)∨～EmptyHanded(Robot) 3，68)～EmptyHanded(Robot) 1，79)NULL 2，8于是驗(yàn)證了先決條件的成立。

表示方法—邏輯表示法

存在問題： 謂詞表示越細(xì)，推力越慢、效率越低，但表示清楚。實(shí)際中是要折衷的。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ǜ攀鲋苯颖硎具壿嫳硎井a(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒āa(chǎn)生式規(guī)則表示法美國數(shù)學(xué)家Post，1943年提出了一種計(jì)算形式體系里所使用的術(shù)語。主要是使用類似文法的規(guī)則，對符號串做替換運(yùn)算。這就是最早的一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)。到了60年代，產(chǎn)生式系統(tǒng)成為認(rèn)知心理學(xué)研究人類心理活動(dòng)中信息加工過程的基礎(chǔ)，由此心理學(xué)家認(rèn)為，人腦對知識的存儲就是產(chǎn)生式形式。因此，用它來建立人類認(rèn)知模型。到目前為止，產(chǎn)生式系統(tǒng)已發(fā)展成為人工智能系統(tǒng)中最典型最普遍的一種結(jié)構(gòu)。產(chǎn)生式表示方法是專家系統(tǒng)的第一選擇的知識表達(dá)方式。表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法表示形式

事實(shí)的表示：可看成是斷言一個(gè)語言變量的值或是多個(gè)語言變量間的關(guān)系的陳述句，語言變量的值或語言變量間的關(guān)系可以是一個(gè)詞，不一定是數(shù)字。例1：香蕉是黃色的。語言變量——香蕉，值——黃色的例2：小李喜歡小莉。語言變量——小李、小莉， 關(guān)系值——喜歡一般用三元組（對象，屬性，值）或 （關(guān)系，對象1，對象2）例：（Li,Age,25）,(Friend,Li,Chang)表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本特征：

一組規(guī)則，即產(chǎn)生式本身。每個(gè)規(guī)則分左邊右邊。 如：天上下雨→地上濕

→中國的首都是北京 一般左邊表示情況，即什么條件。發(fā)生時(shí)產(chǎn)生式被調(diào)用。通常用匹配方法和式情況。匹配成功時(shí)，執(zhí)行右邊規(guī)定的動(dòng)作?！硎痉椒āa(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本特征：…………數(shù)據(jù)庫 存放的數(shù)據(jù)是構(gòu)成產(chǎn)生式的基本元素，又是產(chǎn)生式作用的對象。這里的數(shù)據(jù)是廣義的常量、變量、多元組謂詞、表、圖像等。往往事實(shí)或斷言——知識元一個(gè)解釋程序 從匹配成功的規(guī)則（可能不止一個(gè)）中選出一個(gè)加以執(zhí)行。表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)推理機(jī)數(shù)據(jù)庫規(guī)則庫知識庫產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)工作存儲器(數(shù)據(jù)庫)：存放當(dāng)前已知的數(shù)據(jù)，包括推理過程中形成的中間結(jié)論。數(shù)據(jù)是廣義的，可以是常量、多元數(shù)組、謂詞、表示結(jié)構(gòu)等。產(chǎn)生式規(guī)則：每條產(chǎn)生式規(guī)則分為左右兩個(gè)部分。左部表示激活該產(chǎn)生式規(guī)則的條件，右部表示調(diào)用該產(chǎn)生式規(guī)則后所作的動(dòng)作。條件是一組復(fù)雜的模式，規(guī)則之間的控制也不是語句的傳遞，而且滿足條件的規(guī)則被激活但不一定立即執(zhí)行，取決于產(chǎn)生式系統(tǒng)的沖突消解策略?！?表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法產(chǎn)生式系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)…….規(guī)則解釋程序匹配器：判斷規(guī)則條件是否成立。沖突消解器：選擇可調(diào)用的規(guī)則。解釋器：執(zhí)行規(guī)則的動(dòng)作。并且在滿足結(jié)束條件時(shí)終止產(chǎn)生式系統(tǒng)運(yùn)行。表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法推理方法： 正向、 反向、 雙向， 與或樹。例：表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法正向推理方法： 從已知事實(shí)出發(fā)，逐步推導(dǎo)出最后結(jié)論。其推理過程大致是：用工作存儲器中的事實(shí)與產(chǎn)生式規(guī)則的前提條件進(jìn)行匹配。按沖突消解策略從匹配的規(guī)則中選擇一條規(guī)則。執(zhí)行選中規(guī)則的動(dòng)作（依次）。修改工作存儲器。用更新后的工作存儲器，重復(fù)上述工作，直到得出結(jié)論或工作存儲器不再發(fā)生變化為止。表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法反向推理方法： 首先提出假設(shè)，然后驗(yàn)證這些假設(shè)的真假性，找到假設(shè)成立的所有證據(jù)或事實(shí)。其推理過程大致是：看假設(shè)是否存在于工作存儲器中，若在，則假設(shè)成立，推理結(jié)束。找出結(jié)論與此假設(shè)匹配的規(guī)則。按沖突消解策略從匹配的規(guī)則實(shí)例中選擇一條規(guī)則。將選中的規(guī)則的前提條件作為新的假設(shè)，重復(fù)上述工作，直到假設(shè)的真假性被驗(yàn)證或不存在激活的規(guī)則。表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法雙向推理方法： 即自頂向下、又自底向上作雙向推理，直至某個(gè)中間界面上兩方向結(jié)果相符便成功結(jié)束。

該方法較正向或反向推理所形成的推理網(wǎng)絡(luò)小，從而推理效果更高。與或樹.核果梨果蘋果桃果肉乳黃色肉質(zhì)脆無石細(xì)胞外有縱溝果實(shí)扁圓果皮有毛李亞科蘋果亞科薔薇科花兩性花托杯形雙子葉綱網(wǎng)狀葉脈雙子葉胚花瓣5枚表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法推理方法的選擇 推理方法的選擇取決于推理的目標(biāo)和搜索空間的形狀。如果目標(biāo)是從一組給定事實(shí)出發(fā)，找出所有可能的結(jié)論，那么，通常使用正向推理。如果目標(biāo)是證實(shí)或否定某一特定結(jié)論，那么，通常使用反向推理，否則，從一組初始事實(shí)出發(fā)盲目地正向推理，可能得出許多和所要證實(shí)的結(jié)論無關(guān)的結(jié)論。表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法特點(diǎn)用產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)求解問題的過程和人類求解問題時(shí)的思維很相像。因而可以用它來模擬人類求解問題的思維過程?？梢园旬a(chǎn)生式系統(tǒng)作為人工智能系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)單元或基本模型看待。就好像是積木世界中的積木塊一樣。因而研究產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本問題就具有一般意義。表示的格式固定、形式單一、規(guī)則間相互獨(dú)立,所以建立容易；推理方式單純、知識庫與推理機(jī)分離，修改方便、容易理解。表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法優(yōu)點(diǎn)模塊性。 規(guī)則與規(guī)則之間相互獨(dú)立靈活性。 知識庫易于增加、修改、刪除自然性。 方便地表示專家的啟發(fā)性知識與經(jīng)驗(yàn)透明性。 易于保留動(dòng)作所產(chǎn)生的變化、軌跡表示方法—產(chǎn)生式規(guī)則表示法缺點(diǎn)：知識庫維護(hù)難。效率低。為了模塊一致性。理解難。由于規(guī)則一致性彼此之間不能調(diào)用。應(yīng)用實(shí)例：用于化工工業(yè)測定分子結(jié)構(gòu)的DENDRAL用于診斷腦膜炎和血液病毒感染的MYCIN估計(jì)礦藏的PROSPECTOR表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ǜ攀鲋苯颖硎具壿嫳硎井a(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒āZ義網(wǎng)絡(luò)表示法概述1968年Quillian的博士論文建議用一種語義網(wǎng)絡(luò)來描述人對事物的認(rèn)知，實(shí)際上是對人腦功能的模擬。邏輯和產(chǎn)生式表示方法常用于表示有關(guān)領(lǐng)域中各個(gè)不同狀態(tài)間的關(guān)系。然而用于表示一個(gè)事物同其各個(gè)部分間的分類知識就不方便了。槽和填槽表示方法便于表示這種分類知識。這種表示方法包括語義網(wǎng)絡(luò)、框架、概念從屬和腳本。語義網(wǎng)絡(luò)方法的特點(diǎn)就在于提出了槽和填槽的結(jié)構(gòu)。語義網(wǎng)絡(luò)同一階邏輯有相同的能力。多用于自然語言處理。表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法表示形式每一個(gè)要表達(dá)的事實(shí)用一個(gè)“結(jié)點(diǎn)”表示，而事實(shí)之間的關(guān)系用“弧線”表示。即，有向圖表示的三元組，（結(jié)點(diǎn)1，弧，結(jié)點(diǎn)2）連接而成。表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法

類屬關(guān)系類屬關(guān)系是指具體有共同屬性的不同事物間的分類關(guān)系、成員關(guān)系或?qū)嵗P(guān)系。注：它體現(xiàn)的是“具體與抽象”、“個(gè)體與集體”的概念。類屬關(guān)系的一個(gè)最主要特征是屬性的繼承性，處在具體層的結(jié)點(diǎn)可以繼承抽象層結(jié)點(diǎn)的所有屬性。常用的屬性有：

A-Kind-of:表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一種類型

A-Member-of:表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的成員

Is-a:表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的實(shí)例類屬關(guān)系實(shí)例注：在類屬關(guān)系中，具體層的結(jié)點(diǎn)除了具有抽象層結(jié)點(diǎn)的所有屬性外，還可以增加一些自己的個(gè)性。

表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法

包含關(guān)系

包含關(guān)系也稱為聚類關(guān)系，是指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系。 注：它和類屬關(guān)系的最主要的區(qū)別就是包含關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。 常用的包含關(guān)系的有：

Part_of:表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一部分

包含關(guān)系實(shí)例表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法

屬性關(guān)系

屬性關(guān)系是指事物和其屬性之間的關(guān)系。 常用的屬性的關(guān)系有：

Have：表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)具有另一個(gè)結(jié)點(diǎn)所描述的屬性

Can：表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)能做另一個(gè)結(jié)點(diǎn)的事情 例：鳥有翅膀

屬性關(guān)系實(shí)例

表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法

位置關(guān)系

位置關(guān)系是指不同事物在位置方面的關(guān)系。 常用的位置關(guān)系：

Located-on: 一物在另一物之上

Located-at: 一物在何位置

Located-under: 一物在另一物之下

Located-inside: 一物在另一物之中

Located-outside: 一物在另一物之外表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法

相近關(guān)系

相近關(guān)系是指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似和接近。 常用的相近關(guān)系：

Similar-to: 相似

Near-to: 接近

表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法

時(shí)間關(guān)系

是指不同事件在其發(fā)生時(shí)間方面的先后關(guān)系。 常用的時(shí)間關(guān)系有：

Before：表示一個(gè)事件在一個(gè)事件之前發(fā)生

After：表示一個(gè)事件在一個(gè)事件之后發(fā)生。 例如：香港回歸之后，澳門也會(huì)回歸了。

表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法多元邏輯關(guān)系 例如AC米蘭隊(duì)和國際米蘭隊(duì)在一場足球比賽中的成績?yōu)?：1，邏輯表示法為SCORE(AC-MILAN,INTER-MILAN,0:1),可以通過加入附加結(jié)點(diǎn)的辦法將其改成語義網(wǎng)絡(luò)表示法，其根本方法是將多元關(guān)系表示成二元關(guān)系的組合或合取。本例通過加入附加結(jié)點(diǎn)G22。多元邏輯關(guān)系語義網(wǎng)絡(luò)實(shí)例從圖中可以看出，原來的多元關(guān)系都變成了G22結(jié)點(diǎn)屬性。

例MichealisanemployeeandJackishisboss.SomedayMichealkickedhisboss.語義描述表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法推理方法網(wǎng)絡(luò)匹配：結(jié)構(gòu)上的匹配，包括結(jié)點(diǎn)和弧的匹配繼承推理：利用如：成員聯(lián)系、特征聯(lián)系、相互作用聯(lián)系、集合聯(lián)系、合成聯(lián)系、因果聯(lián)系、活動(dòng)方式聯(lián)式、活動(dòng)目標(biāo)聯(lián)系、蘊(yùn)含聯(lián)系等具有繼承性質(zhì)的語義聯(lián)系建立一些并不一定顯示存在于網(wǎng)絡(luò)知識庫中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。語義網(wǎng)絡(luò)上的推理：網(wǎng)絡(luò)上的搜索過程，正向、逆向、雙向。表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法繼承的一般規(guī)則：IFX(AKO)YandY(AKO)ZthenX(AKO)ZIFX(ISA)YandY(AKO)ZthenX(ISA)ZIFX(AKO)YandY(屬性)ZthenX(屬性)ZIFX(ISA)YandY(屬性)ZthenX(屬性)ZIFX(屬性)YandY(AKO)ZthenX(屬性)ZIFX(屬性)YandY(ISA)ZthenX(屬性)Z表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法推理特點(diǎn)不十分明了，有繼承規(guī)則。可以用關(guān)系如：成員聯(lián)系、特征聯(lián)系、相互作用聯(lián)系、集合聯(lián)系、合成聯(lián)系、因果聯(lián)系、活動(dòng)方式聯(lián)式、活動(dòng)目標(biāo)聯(lián)系、蘊(yùn)含聯(lián)系等。還可以將語義網(wǎng)絡(luò)引入邏輯含義。表示∧，∨，～關(guān)系。用歸結(jié)推理法。表示方法—語義網(wǎng)絡(luò)表示法結(jié)論語義網(wǎng)絡(luò)圖的好處是直觀、清晰缺點(diǎn)是表達(dá)范圍有限。如，一旦有十個(gè)結(jié)點(diǎn)，而且各結(jié)點(diǎn)之間又有聯(lián)系，則這個(gè)網(wǎng)絡(luò)就很難辨請了。

表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ǜ攀鲋苯颖硎具壿嫳硎井a(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ā蚣鼙硎痉ǜ攀?975年Minsky在論文中提出了框架理論。他從心理學(xué)的證據(jù)出發(fā)，認(rèn)為人的知識以框架結(jié)構(gòu)記存在人腦中。當(dāng)人們面臨新的情況，或?qū)栴}的看法有重要變化時(shí)，總是從自己的記憶中找出一個(gè)合適的框架，然后根據(jù)細(xì)節(jié)加以修改補(bǔ)充，從而形成對新觀察到的事物的認(rèn)識。人類對于一件事的了解，表現(xiàn)在對于這件實(shí)物的諸方面，即屬性的了解。掌握了事物的屬性，也就有了關(guān)于事物的知識，知識表示是從屬性描述開始的。表示方法—框架表示法定義框架是由若干個(gè)結(jié)點(diǎn)和關(guān)系（統(tǒng)稱為槽）構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。是語義網(wǎng)絡(luò)的一般化形式的一種結(jié)構(gòu)。同語義網(wǎng)絡(luò)沒有本質(zhì)的區(qū)別。如書上的所示如將語音網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)間弧上的標(biāo)注也放到槽內(nèi)就成了框架表示形式。表示形式：由框架名、槽名、側(cè)面、值組成推理方法：沒有固定的推理機(jī)理。但和語義網(wǎng)絡(luò)一樣遵循匹配和繼承的原理。表示方法—框架表示法性質(zhì)對事物進(jìn)行描述。而且對其中某些細(xì)節(jié)做進(jìn)一步描述。則可將其擴(kuò)充為另外一些框架。如：汽車載貨或人可以通過它對一些從感官中沒有直接得到的信息進(jìn)行預(yù)測，對于人來說這種功能是很強(qiáng)的。如：一想到桌子就可以想到它腿的形狀與位置?？梢栽谒A(chǔ)上進(jìn)行判斷推理?？赏ㄟ^它來認(rèn)識某一類事物?？梢酝ㄟ^一系列實(shí)例來修正框架對某些事物的不完整描述。（填充空的框架，修改默認(rèn)值）表示方法—框架表示法表示方法—框架表示法簡單框架的例子：

Micheal Gender： man Profession: singer Height: 185cm Weight: 79kg Age: 27表示方法—框架表示法（附加過程）例如，要確定一個(gè)人的性別，已匹配的知識庫中的框架為【槽名

Gender NIL Ifneeded ASK Ifadded CHECK】啟動(dòng)過程如下：

1）如果沒有默認(rèn)值，ifneeded條件滿足

2）啟動(dòng)ASK，向用戶查詢并等待輸入

3）若有輸入（ifadded），執(zhí)行CHECK，檢查輸入的合法性若有默認(rèn)值而無輸入，則不執(zhí)行CHECK表示方法—框架表示法框架之間的關(guān)系框架也分為類框架和實(shí)例框架。通過引入類-超類（AKO）及實(shí)例-類（ISA）關(guān)系來表示框架之間的包含關(guān)系和屬于關(guān)系?？蚣芾碚搶⒅R看成相互關(guān)系的成塊組織。推理方法：匹配：和語義網(wǎng)絡(luò)一樣遵循匹配原理。槽計(jì)算：繼承（屬性值、屬性、限制）， 附加過程，即附加在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)上，啟動(dòng)時(shí) 計(jì)算槽值?？蚣苊?lt;大學(xué)>類

屬：<學(xué)校>類

型：范圍：（綜合性大學(xué)，?？菩源髮W(xué)）專

業(yè)：默認(rèn)值：綜合學(xué)

院

數(shù)：教

學(xué)

樓：教工人數(shù)：職工人數(shù)：學(xué)生人數(shù)：位

置：（?。ㄖ陛犑校?，市）面

積：單位（平方米）框架名：<學(xué)校>類屬：<教育機(jī)構(gòu)>類型：范圍：（大學(xué)，中學(xué)，小學(xué)）位置：（?。ㄖ陛犑校校┟娣e：單位（平方米）教工人數(shù)：學(xué)生人數(shù)：

框架名：<大學(xué)1>

類

屬：<大學(xué)>

姓

名：中華醫(yī)學(xué)大學(xué)

專

業(yè)：醫(yī)學(xué)

學(xué)

院

數(shù)：13

教

學(xué)

樓：20

辦

公

樓：40

學(xué)生宿舍：20

教工宿舍：60

教工人數(shù)：4000

職工人數(shù)：5000

學(xué)生人數(shù)：20000

位

置：北京市

面

積：10000（平方米）

創(chuàng)建時(shí)間：2002年4月

教育機(jī)構(gòu)高等教育綜合特殊教育醫(yī)學(xué)初等教育幼兒園殘疾?？拼髮W(xué)小學(xué)幼兒教育中國醫(yī)學(xué)大學(xué)藍(lán)天幼兒園北京盲人學(xué)?？蚣芟到y(tǒng)結(jié)構(gòu)

表示方法—框架表示法性質(zhì)對事物進(jìn)行描述。而且對其中某些細(xì)節(jié)做進(jìn)一步描述。則可將其擴(kuò)充為另外一些框架。如：汽車載貨或人可以通過它對一些從感官中沒有直接得到的信息進(jìn)行預(yù)測，對于人來說這種功能是很強(qiáng)的。如：一想到桌子就可以想到它腿的形狀與位置?？梢栽谒A(chǔ)上進(jìn)行判斷推理?？赏ㄟ^它來認(rèn)識某一類事物?？梢酝ㄟ^一系列實(shí)例來修正框架對某些事物的不完整描述。（填充空的框架，修改默認(rèn)值）表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ǜ攀鲋苯颖硎具壿嫳硎井a(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ā_本表示法腳本方式是采用一個(gè)專用的框架，用來表示特定領(lǐng)域的知識。腳本通過一些元語作為槽名來表代要表示的對象的基本行為。有些象電影劇本。開場條件

1．

病人有病。

2．

病人的病需要找醫(yī)生診治。

3．

病人有錢。

4．

病人能夠去醫(yī)院。

角色

病人、醫(yī)生、護(hù)士。

道具

醫(yī)院、掛號室、椅子、

桌子、藥方、藥房、

錢、藥。

場景場景1進(jìn)入醫(yī)院（1）

人走進(jìn)醫(yī)院（2）

病人掛號（3）

病人在椅子上坐下等待看病場景2

看?。?）

病人進(jìn)入醫(yī)生的辦公室（2）

病人向醫(yī)生所說病狀（3）

醫(yī)生向病人解釋病情（4）

醫(yī)生給病人開藥方場景3

交費(fèi)（1）

病人到交費(fèi)處（2）

病人遞交藥方（3）

病人交錢（4）

病人取回藥方及收據(jù)場景4

取藥（1）

病人到藥房（2）

病人遞交藥方（3）

病人取藥場景5離開（1）

病人離開醫(yī)院結(jié)果

1．病人看病了，明白了自己的病是怎么回事。

2．病人花了錢，買了藥。

3．醫(yī)生付出了勞動(dòng)。

4．醫(yī)院的藥品少了.表示方法—腳本表示法（推理）腳本表使得知識有強(qiáng)烈的因果結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)對事件的處理必須是一個(gè)動(dòng)作完成后才能完成另一個(gè)。整個(gè)過程的啟動(dòng)取決于開場條件，滿足腳本的開場條件，腳本中的事件才有可能發(fā)生。而腳本的結(jié)果就是動(dòng)作完成后的系統(tǒng)結(jié)果。由于腳本是以非常固定的形式描述的，在預(yù)言一些沒有直接提到的事件方面特別有用。如已知某一腳本適用于所給定的情形，一旦腳本被起用，則可以應(yīng)用它按照事件發(fā)生的順序推理。如果其中的某一個(gè)情景的描述發(fā)生了跳躍，可以根據(jù)腳本的故事情節(jié)推斷出整個(gè)事件正常進(jìn)行時(shí)所得出的結(jié)論。但是如果事件被強(qiáng)行中斷，也就是給定的情節(jié)中的某個(gè)時(shí)間與腳本中的事件不能對應(yīng)時(shí)，則腳本便不能預(yù)測被中斷以后的事件。如，上例中，如果醫(yī)生說病人沒病，病人就回家了。那么，對于病人所發(fā)生的變化；醫(yī)院的藥所發(fā)生的變化都不能作出推斷。

表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ǜ攀鲋苯颖硎具壿嫳硎井a(chǎn)生式規(guī)則表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法框架表示法腳本方法過程表示混合型知識表示方法面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ū硎痉椒ā^程表示法前面的幾種知識表示方法均是知識和事實(shí)的一種靜止的表示方法。我們稱這類知識表示方式為陳述式表達(dá)。它所強(qiáng)調(diào)的是事物所涉及的對象是什么，是對事物有關(guān)知識的靜態(tài)描述，是知識的一種顯式、說明性知識表達(dá)形式。說明性表示知識給出事物本身的屬性及事物之間的相互關(guān)系。對問題的解答就隱含在這些知識之中。而過程性知識則給出解決一個(gè)問題的具體過程。表示方法—過程表示法說明性知識和過程性知識相比：說明性知識比較簡要、清晰、可靠、便于修改。但往往效率低。過程性知識比較直截了當(dāng)，效率高。但由于詳細(xì)地給出了解決過程，使這種知識表示顯得復(fù)雜、不直觀、容易出錯(cuò)、不便于修改。實(shí)際上，說明性表示和過程性表示實(shí)際上沒有絕對的分界線。因此，任何說明性知識如果要被實(shí)際使用，必須有一個(gè)相應(yīng)的過程去解釋執(zhí)行它。對于一個(gè)以使用說明性表示為主的系統(tǒng)來說，這種過程往往是隱含在系統(tǒng)之中，而不是面向用戶。表示方法—過程表示法知識過程性的兩個(gè)含義：含義1：把解決一個(gè)問題的過程描述出來?？梢苑Q它為解題知識的過程表示。含義2：把客觀事物的發(fā)展過程用某種方式表示出來。在某些情況下，這兩種含義是很難決然分開的。如，任何一個(gè)解題系統(tǒng)的基本構(gòu)成都是一個(gè)數(shù)據(jù)集，一組運(yùn)算符和一個(gè)解釋程序。過程性知識使用狀態(tài)來表示，在狀態(tài)空間運(yùn)作。表示方法—過程表示法過程式表示定義：過程式表示就是將有關(guān)某一問題領(lǐng)域的知識連同如何使用這些知識的方法均隱式地表達(dá)為一個(gè)求解過程。它所給出的是事物的一些客觀規(guī)律，表達(dá)的是如何求解問題，知識的描述形式就是程序。所有信息均隱含在程序中——效率高、沒有固定形式。如何描述知識完全取決定于具體的問題。實(shí)際上的系統(tǒng)都是陳述與過程觀點(diǎn)的結(jié)合。陳述之中多少包含了過程方法。表示方法概述直接表示邏輯表示產(chǎn)生式