第1講知識表示

人工智能第一講知識表示2第1講知識表示知識與知識表示的概念狀態(tài)空間表示法問題歸約及與或圖表示法謂詞邏輯表示法產(chǎn)生式表示法語義網(wǎng)絡表示法32.1.1知識的概念知識：在長期的生活及社會實踐中、在科學研究及實驗中積累起來的對客觀世界的認識與經(jīng)驗。知識：把有關信息關聯(lián)在一起所形成的信息結構。知識反映了客觀世界中事物之間的關系，不同事物或者相同事物間的不同關系形成了不同的知識。信息關聯(lián)形式：“如果…，則…”如果大雁向南飛，則冬天就要來臨了例：雪是白色的?！?/p>

事實如果頭疼且流鼻涕，則有可能患了感冒?！?guī)則4相對正確性任何知識都是在一定的條件及環(huán)境下產(chǎn)生的，在這種條件及環(huán)境下才是正確的。2.1.2知識的特征1+1=2（十進制）1+1=10（二進制）知識狀態(tài)：“真”，“假”，“中間狀態(tài)”不確定性隨機性模糊性經(jīng)驗性不完全性52.1.2知識的特征3.

可表示性與可利用性知識的可表示性：知識可以用適當形式表示出來，如用語言、文字、圖形、神經(jīng)網(wǎng)絡等。知識的可利用性：知識可以被利用。62.1.3知識的分類按知識的作用范圍分類常識性知識：通用性知識。領域性知識：專業(yè)性知識。按知識的作用及表示事實性知識：有關概念、事實、事物的屬性及狀態(tài)等。過程性知識：有關系統(tǒng)狀態(tài)變化、問題求解過程的操作、演算和行動的知識。控制性知識（深層知識或元知識）：關于如何運用已有的知識進行問題求解的知識。醋是酸的。北京是中國的首都。一年有12個月。例：從北京到上海是乘飛機還是火車的問題表示如下：事實性知識：北京、上海、飛機、時間、費用…過程性知識：乘飛機、坐火車控制性知識：乘飛機較快、較貴；坐火車較慢、較便宜72.1.3知識的分類按知識的結構及表現(xiàn)形式邏輯性知識：反映人類邏輯思維過程的知識。形象性知識：通過事物的形象建立起來的知識。按知識的確定性確定性知識：可指出其真值為“真“或”假“的知識，是精確性的知識。不確定性知識：具有不精確、不完全及模糊性等特性的知識。82.1.4知識的表示知識表示（KnowledgeRepresentation）:將人類知識形式化或者模型化。知識表示是對知識的一種描述，或者說是一組約定，一種計算機可以接受的用于描述知識的數(shù)據(jù)結構。9第2章知識表示知識與知識表示的概念狀態(tài)空間表示法問題歸約及與或圖表示法謂詞邏輯表示法產(chǎn)生式表示法語義網(wǎng)絡表示法2.2狀態(tài)空間表示法問題求解技術主要是兩個方面：問題的表示：同一問題有多種不同的表示求解的方法*1：許多問題求解方法采用試探搜索方法狀態(tài)空間法：基于解答空間的問題表示和求解方法*2狀態(tài)（state）算符（operator）狀態(tài)空間10112.2狀態(tài)空間表示法定義:狀態(tài)(state)：為描述某類不同事物間的差別而引入的一組最少變量q0，q1，…，qn的有序集合，其矢量形式如下：式中每個元素qi(i=0,1，…，n)為集合的分量，稱為狀態(tài)變量。122.2狀態(tài)空間表示法132.2狀態(tài)空間表示法給定每個變量的一組值就得到一個具體的狀態(tài)，如

Qk=[q0k，q1k，...，qnk]T

它只是問題所有可能狀態(tài)的羅列，還必須描述這些狀態(tài)之間的可能變化。所謂操作，或稱為算子是引起狀態(tài)中的某分量發(fā)生改變，從而使問題由一個具體狀態(tài)A變化為另一具體狀態(tài)B的作用。142.2狀態(tài)空間表示法算符：使問題從一種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)的手段稱為操作符或算符。操作符可為走步、過程、規(guī)則、數(shù)學算子、運算符號或邏輯符號等。要完成某個問題的狀態(tài)描述，必須確定三件事：

1.該狀態(tài)描述方式，特別是初始狀態(tài)描述；

2.操作符集合及其對狀態(tài)描述的作用；

3.目標狀態(tài)描述的特性。問題的狀態(tài)空間(statespace)：是一個表示該問題全部可能狀態(tài)及其關系的圖，它包含三種說明的集合，即所有可能的問題初始狀態(tài)集合S(初始狀態(tài)S0∈S)、操作符集合F以及目標狀態(tài)集合G(GS)?？砂褷顟B(tài)空間記為三元狀態(tài)(S，F(xiàn)，G)。狀態(tài)空間可用有向圖來表示152.2狀態(tài)空間表示法162.2狀態(tài)空間表示法狀態(tài)空間的一個解使一個有限的操作算子序列，它使初始狀態(tài)轉(zhuǎn)化為目標狀態(tài)：S0-f1->S1-f2->...fk->G

17N個傳教士，N個野人，一條船，可同時乘坐k個人乘渡。傳教士為安全起見，應如何規(guī)定擺渡方案，使得任何時刻，當傳教士與野人在同一地點(河兩岸以及船上)時，野人數(shù)目總是不超過傳教士的數(shù)目。傳教士與野人均可擺渡。例：傳教士與野人問題（M-C問題）：以N=3(傳教士或野人數(shù))，k=2(每條船的載人數(shù))為例求解。求解過程如下：1.狀態(tài)描述用(m,c,b)表示左岸傳教士人數(shù)m、野人人數(shù)c和船的狀態(tài)b（b=0無船，b=1有船）：0≤m,c≤3,b∈{0,1}。2.操作描述

(1)IF(m,c,1)THEN(m-1,c,0)

(2)IF

(m,

c,

0)

THEN

(m+1,

c,

1)

(3)IF

(m,

c,

1)

THEN

(m,

c-1,

0)

(4)IF

(m,

c,

0)

THEN

(m,

c+1,

1)

(5)IF(m,c,1)THEN(m-1,c-1,0)

(6)IF(m,c,0)THEN(m+1,c+1,1)

(7)IF(m,c,1)THEN(m-2,c,0)

(8)IF(m,c,0)THEN(m+2,c,1)

(9)IF(m,c,1)THEN(m,c-2,0)

(10)IF(m,c,0)THEN(m,c+2,1)3.初始狀態(tài)：(3,3,1)4.結束狀態(tài)：（0,0,0）19第2章知識表示知識與知識表示的概念狀態(tài)空間表示法問題歸約及與或圖表示法謂詞邏輯表示法產(chǎn)生式表示法語義網(wǎng)絡表示法202.3.1問題歸約法問題歸約(problemreduction)是另一種問題描述與求解方法。先把問題分解為子問題和子-子問題，然后解決較小的問題。對該問題的某個具體子集的解答就意味著對原始問題的一個解答。21

問題歸約描述問題歸約表示的組成部分：一個初始問題描述；一套把問題變換為子問題的操作符；一套本原問題描述。其中的每一個問題是不證明的，自然成立的，如公理、已知的實事等（本原問題集）問題歸約的實質(zhì)：從目標(要解決的問題)出發(fā)逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直至最后把初始問題歸約為一個平凡的本原問題集合。22梵塔難題

有3個柱子(1，2和3)和3個不同尺寸的圓盤（A，B和C）。在每個圓盤的中心有一個孔，所以圓盤可以堆疊在柱子上。最初，3個圓盤都堆在柱子1上：最大的圓盤C在底部，最小的圓盤A在頂部。要求把所有圓盤都移到柱子3上，每次只許移動一個，而且只能先搬動柱子頂部的圓盤，還不許把尺寸較大的圓盤堆放在尺寸較小的圓盤上。這個問題的初始配置和目標配置如圖所示。圖梵塔問題23梵塔難題

解題過程：

將原始問題歸約為一個較簡單問題集合，要把所有圓盤都移至柱子3，我們必須首先把圓盤C移至柱子3；而且在移動圓盤C至柱子3之前，要求柱子3必須是空的。只有在移開圓盤A和B之后，才能移動圓盤C；而且圓盤A和B最好不要移至柱子3就不能把圓盤C移至柱子3。因此，首先應該把圓盤A和B移到柱子2上。然后才能夠進行關鍵的一步，把圓盤C從柱子1移至柱子3，并繼續(xù)解決難題的其余部分。

將原始難題歸約（簡化）為下列子難題：移動圓盤A和B至柱子2的雙圓盤難題，如圖(a)所示。24梵塔難題把原始難題歸約（簡化）為以下三個子難題：移動圓盤A和B至柱子2的雙圓盤難題；如圖(a)所示移動圓盤C至柱子3的單圓盤難題；如圖(b)所示移動圓盤A和B至柱子3雙圓盤難題；如圖(c)所示25梵塔難題圖2.7梵塔問題解答(a)圖2.8梵塔問題解答(b)圖2.9梵塔問題解答(c)26梵塔難題梵塔問題歸約圖：子問題2可作為本原問題考慮，因為它的解只包含一步移動。應用一系列相似的推理，子問題1和子問題3也可被歸約為本原問題，如圖2.10所示。這種圖式結構，叫做與或圖(AND/ORgraph)。

它能有效地說明如何由問題歸約法求得問題的解答。圖2.10梵塔問題歸約圖27問題歸約法把一個問題描述變換為一個歸約或后繼問題描述的集合，這是由問題歸約算符進行的。變換所得所有后繼問題的解就意味著父輩問題的一個解。所有問題歸約的目的是最終產(chǎn)生具有明顯解答的本原問題。這些問題可能是能夠由狀態(tài)空間搜索中走動一步來解決的問題，或者可能是別的具有已知解答的更復雜的問題。282.與或圖表示

一般地，我們用一個類似圖的結構來表示把問題歸約為后繼問題的替換集合，這種結構圖叫做問題歸約圖，或叫與或圖。如下圖所示:圖2.13子問題集合圖2.14與或圖29一些關于與或圖的術語：父節(jié)點、子（后繼）節(jié)點、弧線、起始節(jié)點。終葉節(jié)點：對應于原問題的本原節(jié)點。或節(jié)點：只要解決某個問題就可解決其父輩問題的節(jié)點集合，如（M，N，H）。與節(jié)點：只有解決所有子問題，才能解決其父輩問題的節(jié)點集合，如（B,C)和（D,E,F）各個結點之間用一端小圓弧連接標記。與或圖：由與節(jié)點及或節(jié)點組成的結構圖。

30可解節(jié)點的一般定義(1)終葉節(jié)點是可解節(jié)點(因為它們與本原問題相關連)。(2)如果某個非終葉節(jié)點含有或后繼節(jié)點，那么只要當其后繼節(jié)點至少有一個是可解的時，此非終葉節(jié)點才是可解的。(3)如果某個非終葉節(jié)點含有與后繼節(jié)點，那么只要當其后繼節(jié)點全部為可解時，此非終葉節(jié)點才是可解的。31不可解節(jié)點的一般定義:(1)沒有后裔的非終葉節(jié)點為不可解節(jié)點。(2)如果某個非終葉節(jié)點含有或后繼節(jié)點，那么只有當其全部后裔為不可解時，此非終葉節(jié)點才是不可解的。(3)如果某個非終葉節(jié)點含有與后繼節(jié)點，那么只要當其后裔至少有一個為不可解時，此非終葉節(jié)點才是不可解的。32圖2.15中，終葉節(jié)點用字母t表示，有解節(jié)點用小原點表示，而解圖用粗線分支表示。

圖2.15與或圖例子33與或圖構成規(guī)則

(1)與或圖中的每個節(jié)點代表一個要解決的單一問題或問題集合。圖中所含起始節(jié)點對應于原始問題。

(2)對應于本原問題的節(jié)點，叫做終葉節(jié)點，它沒有后裔。

(3)對于把算符應用于問題A的每種可能情況，都把問題變換為一個子問題集合；有向弧線自A指向后繼節(jié)點表示所求得的子問題集合。

(4)一般對于代表兩個或兩個以上子問題集合的每個節(jié)點，有向弧線從此節(jié)點指向此子問題集合中的各個節(jié)點。由于只有當集合中所有的項都有解時，這個子問題的集合才能獲得解答，所以這些子問題節(jié)點叫做與節(jié)點。

(5)在特殊情況下，當只有一個算符可應用于問題A，而且這個算符產(chǎn)生具有一個以上子問題的某個集合時，由上述規(guī)則3和規(guī)則4所產(chǎn)生的圖可以得到簡化。

因此，代表子問題集合的中間或節(jié)點可以被略去，如右圖所示。圖2.16與或樹34第2章知識表示知識與知識表示的概念狀態(tài)空間表示法問題歸約及與或圖表示法謂詞邏輯表示法產(chǎn)生式表示法語義網(wǎng)絡表示法352.2謂詞邏輯表示法362.2.1命題太陽從西邊出來。372.2.2謂詞382.2.2謂詞392.2.3402.2.3謂詞公式412.2.3謂詞公式422.2.3謂詞公式432.2.3謂詞公式442.2.3謂詞公式452.2.3謂詞公式462.2.4謂詞公式的性質(zhì)472.2.4謂詞公式的性質(zhì)482.2.4謂詞公式的性質(zhì)49502.2.5謂詞邏輯知識表示方法512.2.5謂詞邏輯知識表示方法52

例2有下列知識： 劉歡比他父親出名。 高揚是計算機系的一名學生，但他不喜歡編程序。 人人愛勞動。

為了用謂詞公式表示上述知識，首先需要定義謂詞：

Bigger(x,y):x比y出名。

Computer(x):x是計算機系的學生。

Like(x,y):x喜歡y。

Love(x,y):x熱愛y。

Man(x):x是人。 然后用謂詞公式把上述知識表示為：

Bigger（Liuhong,father(Liuhong)) Computer(Gaoyang)∧

Like(Gaoyang,programing) (x)(Man(x)Love(x,labour)2.2.5謂詞邏輯知識表示方法53例3設有下列知識自然數(shù)都是大于零的整數(shù)所有整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù)偶數(shù)除以2是整數(shù)首先定義謂詞如下：n(x):x是自然數(shù)I(x):x是整數(shù)E(x):x是偶數(shù)O(x):x是奇數(shù)GZ(x):x大于零另外用函數(shù)S(x)表示x除以2.此時，上述知識可用謂詞公式分別表示為：(x)（n(x)GZ(x)∧I(x)）(x)(I(x)E(x)∨O(x))(x)(E(x)I(s(x))2.2.5謂詞邏輯知識表示方法54例.設在房內(nèi)c處有一機器人，在a及b處各有一張桌子，a桌上有一個盒子，為了讓機器人從c處出發(fā)把盒子從a處拿到b處的桌上，然后再回到c處，需要制定相應的行動規(guī)劃。下面用一階謂詞邏輯描述機器人的行動過程。該例子中，不僅要用謂詞表示事物的狀態(tài)、位置，還要表示其行動。cab設相關謂詞的定義如下：

table(x):x是桌子

empty(y):y手中是空的

at(y，z)：y在z的附近

holds(y,w):y拿著won(w,x):w在x的上面

其中，x的個體域是{a,b};y的個體域是{robot};z的個體域是{a,b,c};w的個體域是{box}2.2.5謂詞邏輯知識表示方法55問題的初始狀態(tài)是：at(robot,c)empty(robot)on(box,a)table(a)table(b)問題的目標狀態(tài)是：at(robot,c)empty(robot)on(box,b)table(a)table(b)機器人的目標是把問題的初始狀態(tài)轉(zhuǎn)化為目標狀態(tài)，其間它必須完成一系列的操作。cab2.2.5謂詞邏輯知識表示方法56操作一般可以分為條件和動作兩部分。?條件可以很容易的用謂詞公式表示，?動作可以通過動作前后的狀態(tài)變化表示出來，即只要指出動作后應從動作前的狀態(tài)中刪去和增加什么謂詞就描述了相應的動作。機器人為了把盒子從a處拿到b處，應執(zhí)行如下三個操作：goto(x,y):從x處走到y(tǒng)處；pick_up(x):在x處拿起盒子；set_done(x):在x處放下盒子。這三個操作分別用條件和動作表示如下：1.Goto(x,y)條件：at(robot,x)動作 刪除：at(robot,x)增加：at(robot,y)2.Pick_up(x)條件：on(box,x)∧table(x)∧empty(robot)∧at(robot,x)動作 刪除：empty(robot)∧on(box,x)增加:holds(robot,box)2.2.5謂詞邏輯知識表示方法573.Set_down(x)條件：at(robot,x)∧table(x)∧holds(robot,box)動作 刪除：holds(robot,box)增加：empty(robot)∧on(box,x)操作步驟：機器人在執(zhí)行每一個操作前，總要先檢查當前狀態(tài)是否可使所要求的條件得到滿足。若能滿足，就執(zhí)行相應的操作，否則就檢查下一個操作所要求的條件。所謂檢查當前狀態(tài)是否滿足所要求的條件，其實是一個定理證明的過程，即證明當前狀態(tài)是否蘊含操作所要求的條件，若蘊含表示當前所要求的條件得到了滿足。機器人行動規(guī)劃問題的求解過程如下：(其中，在檢查條件的滿足性時要進行變量的代換。)2.2.5謂詞邏輯知識表示方法58At(robot,c)Empty(robot) 狀態(tài)1(初始狀態(tài))On(box,a) 用c代換xTable(a) 用a代換yTable(b)

goto(x,y)At(robot,a)Empty(robot) 狀態(tài)2On(box,a) 用a代換xTable(a)Table(b) pick-up(x)At(robot,a)Hold(robot,box) 狀態(tài)3Table(a) 用a代換xTable(b) 用b代換y

goto(x,y)

At(robot,b)Hold(robot,box) 狀態(tài)4Table(a) 用b代換xTable(b)

setdown(x)

At(robot,b)empty(robot) 狀態(tài)5on(box,b) 用b代換xTable(a) 用c代換yTable(b)

goto(x,y)At(robot,c)empty(robot) 狀態(tài)6on(box,b) (目標狀態(tài))Table(a)Table(b)cab2.2.5謂詞邏輯知識表示方法592.2.6謂詞邏輯知識表示方法的特點60第2章知識表示知識與知識表示的概念狀態(tài)空間表示法問題歸約及與或圖表示法謂詞邏輯表示法產(chǎn)生式表示法語義網(wǎng)絡表示法612.3產(chǎn)生式622.3.1產(chǎn)生式632.3.1產(chǎn)生式642.3.1產(chǎn)生式652.3.1產(chǎn)生式662.3.1產(chǎn)生式672.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)682.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)692.3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)702.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子——動物識別系統(tǒng)712.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子——動物識別系統(tǒng)722.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子——動物識別系統(tǒng)732.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子——動物識別系統(tǒng)742.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子——動物識別系統(tǒng)752.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的例子——動物識別系統(tǒng)76演繹型(正向)產(chǎn)生式系統(tǒng)獵豹深褐色毛發(fā)有花斑點食肉動物食肉哺乳動物外形特征有毛發(fā)尖利的牙齒有爪子前視眼R3R2R1深褐色毛發(fā)有花斑點有毛發(fā)尖利的牙齒有爪子前視眼推理方向：

事實結論77正向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)算法中的符號：

DB:存放事實和中間結果的事實庫；

KB:存放知識的規(guī)則庫；

RS:當前所有觸發(fā)規(guī)則構成的沖突集合。

78正向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)初始事實放入事實庫DBDB中有目標？KB中有適用規(guī)則？匹配，將所有觸發(fā)規(guī)則放入沖突集RS

RS

為空？成功，退出失敗，退出用戶要補充新事實？

新事實加入事實庫DB是否是是否是否否79正向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)按規(guī)定的沖突解決策略從RS中選擇一條規(guī)則執(zhí)行。執(zhí)行結果加入事實庫DBAB80逆向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)

特點-目標驅(qū)動：

從假設的待證目標出發(fā)，逆向地運用規(guī)則，求證所有支持目標所需的條件是否成立。被逆向使用的規(guī)則稱為B規(guī)則。

例：假設待證目標： {G

}；事實證據(jù)庫：{}

規(guī)則集： {R1:if

BandCthen

G, R2:ifDthen

B,……}

推理后事實證據(jù)庫：

{B,C}；{C,D}；……81逆向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)實例（1）動物識別產(chǎn)生式系統(tǒng):G=“A是獵豹？”

已有知識（規(guī)則庫）：R1：

IF

X是食肉動物∧X毛發(fā)是深褐色∧X有花斑點

THENX是獵豹。R2：

IF(X是哺乳動物)∨(X食肉)∨(X有尖利的牙齒∧X有爪子∧X有前視眼)THENX是食肉動物。R3：IFX有毛發(fā)

THENX是哺乳動物

已知事實（事實庫）：

A有毛發(fā)；A有尖利的牙齒；A有爪子；A有前視眼；

A毛發(fā)是深褐色；A有花斑點；82推理方向：

目標事實逆向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)實例（2）獵豹有花斑點食肉動物食肉哺乳動物外形特征有毛發(fā)尖利的牙齒有爪子前視眼R3R2R1深褐色毛發(fā)深褐色毛發(fā)有花斑點有毛發(fā)尖利的牙齒有爪子前視眼83逆向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)算法中的符號：

DB:存放最終事實和中間證據(jù)的事實證據(jù)庫；

KB:存放知識的規(guī)則庫；

RS:當前所有觸發(fā)規(guī)則構成的沖突集合。

84逆向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)假設待證目標DB有支持目標的事實KB中有支持目標的規(guī)則匹配，將所有觸發(fā)規(guī)則放入沖突集RS目標成立，退出事實支持假設目標，事實送DB

用戶補充新事實？

詢問用戶是否是否是否AB

目標不成立,退出

RS

為空？是否85A選擇規(guī)則的一個前提條件作為新的待證目標。B從RS中選擇一條觸發(fā)規(guī)則逆向推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)86正（逆）向產(chǎn)生式系統(tǒng)的比較特點正向推理逆向推理推理驅(qū)動方式數(shù)據(jù)驅(qū)動目標驅(qū)動優(yōu)點算法簡單，易于實現(xiàn)搜索目的性強，推理效率高

缺點1、搜索目的性弱，可能求解出多個無關的結論；2、匹配時，要遍歷整個規(guī)則庫，推理效率低。1、確定目標的時候，具有盲目性，可能產(chǎn)生假目標2、當規(guī)則的后件是操作而非斷言時，即反應型系統(tǒng)，不宜使用此法

用途主要用于已知初始數(shù)據(jù)，不知目標的推理；或是解空間大的一類推理。主要用于結論單一或已知目標求證的一類推理。應用監(jiān)控、預測、規(guī)劃、設計等選擇、分類、故障診斷等872.3.4產(chǎn)生式表示的特點88第2章知識表示知識與知識表示的概念狀態(tài)空間表示法問題歸約及與或圖表示法謂詞邏輯表示法產(chǎn)生式表示法語義網(wǎng)絡表示法891.概述

語義網(wǎng)絡1968年由J.R.Quillian提出，開始是作為人類聯(lián)想記憶的一個顯式心理學模型提出，隨后在AI中用于自然語言理解，表示命題信息（具有邏輯真的事實）。目前語義網(wǎng)絡已廣泛應用于人工智能的許多領域，是一種表達能力強而且靈活的知識表達方式。

?語義網(wǎng)絡是通過概念及其語義關系來表示知識的一種網(wǎng)絡圖

；

?從圖論的觀點看，他們就是一個“帶標識的有向圖”；

?語義網(wǎng)絡由節(jié)點和節(jié)點間的弧組成；節(jié)點表示各種事物，概念，情況，屬性，動作，狀況等；弧表示各種語義聯(lián)系，指明他所連接的節(jié)點間的各種語義聯(lián)系；

?節(jié)點和弧都必須帶有標識，以便區(qū)分各種不同對象以及對象間的各種不同語義聯(lián)系；

?每個節(jié)點可以帶有若干屬性，一般用框架或元組表示；

?節(jié)點還可以是一個語義子網(wǎng)絡，形成一個多層次的嵌套結構。

知識的語義網(wǎng)絡表示方法90

一個最簡單的語義網(wǎng)絡是如下一個三元組：

（節(jié)點1，弧，節(jié)點2）它可用圖表示，稱為一個基本網(wǎng)元。

其中，A,B分別代表兩個節(jié)點；RAB表示A與B之間的語某種語義聯(lián)系。

例如：

其中，在獵狗與狗之間的語義關系”是一種”具體的指出了獵狗與狗的語義關系，即獵狗是狗的一種，兩者之間存在類屬關系。這里，弧線的方向是有意義的，需要根據(jù)事務間的關系確定。例如在表示類屬關系時，箭頭所指的節(jié)點代表上層概念，而箭尾的節(jié)點代表下層概念。ABRAB獵狗狗是一種91常用的語義聯(lián)系

語義聯(lián)系反映了節(jié)點間的語義關系。下面列出一些常用的語義聯(lián)系，用作參考：1．A-Member-of聯(lián)系它表示個體與集體之間的關系，它們之間有屬性繼承權和屬性更改權。例如：張三是工會會員。張三工會A-Member-of2．Composed–of聯(lián)系它表示構成聯(lián)系，是一種一對多的聯(lián)系，被它連接的節(jié)點不具有屬性繼承性。例如：整數(shù)由正整數(shù)、負整數(shù)及零組成。整數(shù)與正整數(shù)零負整數(shù)Composed–of923.have聯(lián)系它表示屬性或事物的占有關系。鳥翅膀have4.Before,after,at聯(lián)系它們是用來表示事件之間的時間先后關系，其中,before表示一個事件在另一個事件之前發(fā)生，after表示一個事件在另一個事件之后發(fā)生，

at表示某一事件發(fā)生的時間唐朝宋朝before5.located-on聯(lián)系這些聯(lián)系用來表示事物間的位置關系。6.similar-to，near-to聯(lián)系這些語義聯(lián)系用來表示事物間的相似和接近的聯(lián)系。書桌子located-on貓虎similar-to此外，ISA、AKO、Infer燈也可用作語義網(wǎng)絡。93當把多個基本網(wǎng)元用相應語義聯(lián)系關聯(lián)在一起時，就可得到一個語義網(wǎng)絡。例如：由三個基本網(wǎng)元，經(jīng)合并后可得到一個語義網(wǎng)絡。ABBCACRABRBCRACABCRABRBCRAC語義網(wǎng)絡的BNF描述：<語義網(wǎng)絡>::=<基本網(wǎng)元>|Merge(<基本網(wǎng)元>，…）<基本網(wǎng)元>::=<節(jié)點><語義聯(lián)系><節(jié)點><節(jié)點>::=（<屬性—值對>，…）<屬性—值對>::=<屬性名>:<屬性值>）<語義聯(lián)系>::=<系統(tǒng)預定義語義聯(lián)系>|<用戶自定義語義聯(lián)系>）其中，Merge(…)是一個合并過程，它把括弧中的所有基本網(wǎng)元關聯(lián)在一起，即把相同的節(jié)點合并為一個，從而構成一個語義網(wǎng)絡。942.知識的語義網(wǎng)絡表示

語義網(wǎng)絡可以表示事實性的知識，也可以表示有關事實性知識之間的復雜聯(lián)系。

(1)用語義網(wǎng)絡表示事實

：表示節(jié)點——

：表示狐：該節(jié)點描述對象的屬性

該語義網(wǎng)絡表示了獵狗是一種狗，且進一步指出狗是一種動物，并且分別指出他們所具有的屬性。（做這些只要在圖中增加一個節(jié)點和一條弧，并對每個節(jié)點附上相應的屬性就可以了。）?

語義網(wǎng)絡具有屬性繼承的特性，即下層概念可以繼承上層概念的屬性，這樣就可以在下層概念中只列出它獨有的屬性。?

另外下層概念還可以對其上層概念的屬性作進一步的細化，補充，變異，使之能更準確的反映下層概念的特征。

獵狗

狗

動物吃肉身上有毛有生命能狩獵有尾巴能運動跑得快

會吃Ⅰ.一般表示95Ⅱ.表示稍復雜系統(tǒng)：在一些稍復雜的事實性知識中，經(jīng)常會用到像“并且“及“或者“這樣的連接詞。（用謂詞公式表示時，可用合取符號和析取符號把他們表示出來），語義網(wǎng)絡可以通過增設合取節(jié)點及析取節(jié)點來表示。例如：與會者有男，有女，有年老的，有年青的。其語義網(wǎng)絡為：

（其中，A,B,C,D分別

代表四種不同情況的與會者）

人

與會者ABCD

與或或

男

女

年老

年輕狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)部分部分部分部分是96Ⅲ.表示某一情況，某一事件或者某個動作：上述例子中的節(jié)點都是用來表示一個事物或是一個具體概念的，其實，節(jié)點還可以表示某一情況，某一事件或者某個動作。此時，節(jié)點可以有一組向外的弧，用于指出不同的情況，例如當用節(jié)點表示某一動作時，向外的弧可用來指出動作的主體及客體。

例1：有如下事實：張山給肖紅一本書

(可把張山給肖紅一本書作為一個事件，并在語義網(wǎng)絡中增設一個“事件”節(jié)點)一本書

給予事件

張山

肖紅

給客體2客體1動作主體97小信使鴿子鳥占有窩鳥窩春天時間秋天情況是一只占有者是一種是一種占有物開始于結束于是是

其中，“占有”

為一個動作節(jié)點，通過它，不僅可以描述占有“窩”，還可描述占有“窩”的時間。例2：有下述事實：“小信使”這只鴿子從春天到秋天占有一個窩。98

(2)用語義網(wǎng)絡表示有關事實間的關系

語義網(wǎng)絡可以描述事物間多種復雜的語義關系，下面是常用的幾種：

Ⅰ.分類關系：指事物間的類屬關系。如“是一種”等。動物

魚

八哥

鴕鳥鯊魚草魚鳥會學人語善鳴不會飛善奔走有牙吃肉是一種是一種是一種是一種是一種是一種吃生活在水中會游泳能運動會吃會飛有羽毛

下層概念節(jié)點除了可繼承，細化，補充上層概念節(jié)點的屬性外，還出現(xiàn)了變異的情況：鳥是鴕鳥的上層概念節(jié)點，其屬性是有羽毛，會飛，但鴕鳥只是繼承了有羽毛這一屬性，把鳥的會飛變異為不會飛，善奔走。

99Ⅱ.聚集關系：如果下層概念是其上層概念的一方面或者一個部分，則稱它們是聚集關系。教學教師課程學生部分部分部分Ⅲ.推論關系：如果一個概念可由另一個概念推出，則稱它們之間存在推論關系。需進食饑餓推出Ⅳ.時間、位置關系：思遠公司朱雀大街位于100

Ⅴ.多元關系：在語義網(wǎng)絡中，一條弧只能從一個節(jié)點指向另一個節(jié)點，適合于表示一個二元關系。但在許多情況下需要用一種關系把幾個事物聯(lián)系起來。例如對于如下事實：

鄭州位于西安和北京之間。

為了在語義網(wǎng)絡中描述多元關系，可以用節(jié)點來表示關系。位置關系鄭州北京西安居中邊界_1邊界_2101(3)用語義網(wǎng)絡表示比較復雜的知識

設有如下兩個事實：張三的自行車是飛鴿牌，黑色，28型李四的自行車是金獅牌，紅色，26型將其用語義網(wǎng)絡描述出來。

[分析]?

如寫成兩個網(wǎng)絡，很容易，但對知識的利用帶來不便，如何寫成一個呢？

?

分析事實發(fā)現(xiàn)，它們都是關于自行車的，因此只要把自行車作為一個通用概念用一個節(jié)點表示，而把張三李四的自行車作為他們的實例。這樣，就很容易用一個語義網(wǎng)絡把它們表示出來，當要