第2章知識表示方法

2.1狀態(tài)空間法2.2問題歸約法2.3謂詞邏輯法2.4語義網(wǎng)絡(luò)法Ch.2Methodologiesof

KnowledgeRepresentation

第二章知識表示方法2.5框架表示2.6本體技術(shù)2.7過程表示2.8小結(jié)知識及其表示的有關(guān)概念1.數(shù)據(jù)與信息數(shù)據(jù)——用一組符號及其組合表示的信息數(shù)據(jù)和信息是兩個(gè)密切相關(guān)的概念：數(shù)據(jù)是信息的載體和表示；信息是數(shù)據(jù)在特定場合下的具體含義。

2.知識人們通過體驗(yàn)、學(xué)習(xí)或聯(lián)想而知曉的對客觀世界規(guī)律性的認(rèn)識。23.知識的特性相對正確性不確定性可表示性和可利用性4.知識的分類從作用范圍來劃分：常識性、領(lǐng)域性從知識的作用及表示來劃分：事實(shí)性、過程性、控制性從知識的確定性來劃分：確定性、不確定性從知識的結(jié)構(gòu)及表現(xiàn)形式來劃分：邏輯性、形象性35.知識的表示知識表示——對知識的一種描述，或者說是一組約定，一種計(jì)算機(jī)可以接受的用于描述知識的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對知識進(jìn)行表示的過程就是把知識編碼成某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程。人工智能中常用的知識表示方法：狀態(tài)空間法問題規(guī)約法謂詞邏輯法語義網(wǎng)絡(luò)法框架表示面向?qū)ο蟊硎緞”颈硎具^程表示4問題求解技術(shù)主要是兩個(gè)方面：問題的表示求解的方法狀態(tài)空間法狀態(tài)（state）:表示問題解法中每一步問題狀況的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)算符（operator):把問題從一種狀態(tài)變換為另一種狀態(tài)的手段狀態(tài)空間方法:基于解答空間的問題表示和求解方法，它是以狀態(tài)和算符為基礎(chǔ)來表示和求解問題的2.1狀態(tài)空間法

（StateSpaceRepresentation）52.1.1問題狀態(tài)描述定義狀態(tài)：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:Q=[q0,q1,…,qn]T式中每個(gè)元素qi(i=0,1,…,n)為集合的分量，稱為狀態(tài)變量。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(xué)算子、運(yùn)算符號或邏輯符號等。問題的狀態(tài)空間：是一個(gè)表示該問題全部可能狀態(tài)及其關(guān)系的圖，它包含三種說明的集合，即三元狀態(tài)（S，F(xiàn)，G）。6狀態(tài)空間法：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實(shí)驗(yàn)序列，直至達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)止。例如下棋、迷宮及各種游戲。OriginalStateMiddleStateGoalState……狀態(tài)空間表示概念詳釋7123123123312312312OriginalState初始狀態(tài)GoalState目標(biāo)狀態(tài)3PuzzleProblem(3數(shù)碼難問題)Fig.13puzzleproblem8119415131275861321014123456789101112131415

初始棋局目標(biāo)棋局狀態(tài)：棋局算符：15*4=60個(gè)？移動(dòng)空格4個(gè)？求解方法：從初始棋局開始，試探由每一合法走步得到的各種新棋局，然后計(jì)算再走一步而得到的下一組棋局。這樣繼續(xù)下去，直至達(dá)到目標(biāo)棋局為止。嘗試各種不同的走步，直到偶然得到該目標(biāo)棋局為止。這種嘗試本質(zhì)上涉及某種試探搜索。9節(jié)點(diǎn)弧線有向圖一對節(jié)點(diǎn)用弧線連接起來，從一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向另一個(gè)節(jié)點(diǎn),這種圖叫做有向圖。AB2.1.2狀態(tài)圖示法10路徑某個(gè)節(jié)點(diǎn)序列（ni1，ni2，…，nik）當(dāng)j=2，3，…，k時(shí)，如果對于每一個(gè)ni，j-1都有一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)ni，j存在，那么就把這個(gè)節(jié)點(diǎn)序列叫做從節(jié)點(diǎn)ni1至節(jié)點(diǎn)nik的長度為k的路徑。代價(jià)用C（ni，nj）來表示從節(jié)點(diǎn)ni指向節(jié)點(diǎn)nj的那段弧線的代價(jià)(cost)。兩點(diǎn)間路徑的代價(jià)等于連接該路徑上各節(jié)點(diǎn)的所有弧線代價(jià)之和。11圖的顯式說明對于顯式說明，各節(jié)點(diǎn)及其具有代價(jià)的弧線由一張表明確給出。此表可能列出該圖中的每一節(jié)點(diǎn)、它的后繼節(jié)點(diǎn)以及連接弧線的代價(jià)。圖的隱式說明節(jié)點(diǎn)的無限集合{si}作為起始節(jié)點(diǎn)是已知的。后繼節(jié)點(diǎn)算符Γ也是已知的，它能作用于任一節(jié)點(diǎn)以產(chǎn)生該節(jié)點(diǎn)的全部后繼節(jié)點(diǎn)和各連接弧線的代價(jià)。12例：猴子和香蕉問題狀態(tài)空間表示舉例13解題過程：用一個(gè)四元表列（W，x，Y，z）來表示這個(gè)問題狀態(tài).W猴子的水平位置x當(dāng)猴子在箱子頂上時(shí)取x=1；否則取x=0Y箱子的水平位置z當(dāng)猴子摘到香蕉時(shí)取z=1；否則取z=0這個(gè)問題的操作（算符）如下：goto(U)：表示猴子走到水平位置U（W，0，Y，z）goto（U）（U，0，Y，z）14pushbox(V)：表示猴子把箱子推到水平位置V（W，0，W，z）pushbox（V）（V，0，V，z）注意：要應(yīng)用算符pushbox（V），就要求規(guī)則的左邊，猴子與箱子必須在同一位置上，并且，猴子不是箱子頂上。這種強(qiáng)加于操作的適用性條件，叫做產(chǎn)生式規(guī)則的先決條件。climbbox：猴子爬上箱頂（W，0，W，z）climbbox（W，1，W，z）應(yīng)用算符climbbox的先決條件是什么？15grasp：表示猴子摘到香蕉（c，1，c，z）grasp（c，1，c，1）令初始狀態(tài)為(a，0，b，0)。這時(shí)，goto(U)是唯一適用的操作，并導(dǎo)致下一狀態(tài)(U，0，b,0)?，F(xiàn)在有3個(gè)適用的操作，即goto(U)，pushbox(V)和climbbox(若U=b)。把所有適用的操作繼續(xù)應(yīng)用于每個(gè)狀態(tài)，我們就能夠得到狀態(tài)空間圖，如下圖所示。從圖不難看出，把該初始狀態(tài)變換為目標(biāo)狀態(tài)的操作序列為：

{goto(b),pushbox(c),climbbox,grasp}16(b，1，b，0)（U，0，b，0）（V，0，V，0）（c，1，c，0）（U，0，V，0）（c，1，c，1）（a，0，b，0）目標(biāo)狀態(tài)goto（U）goto（U）U=b，climbboxgoto（U）U=bpushbox（V）猴子和香蕉問題的狀態(tài)空間圖goto（U）U=V初始狀態(tài)graspV=c,climbbox17猴子和香蕉問題自動(dòng)演示：

猴子香蕉箱子

猴子香蕉箱子

Ha!Ha!182.2問題歸約法

（ProblemReductionRepresentation）子問題1子問題n原始問題子問題集本原問題問題歸約法思想

先把問題分解為子問題及子-子問題，然后解決較小的問題。對該問題的某個(gè)具體子集的解答就意味著對原始問題的一個(gè)解答19

問題歸約表示的組成部分：一個(gè)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。問題歸約的實(shí)質(zhì)：從目標(biāo)(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(gè)平凡的本原問題集合。202.2.1問題歸約描述

（ProblemReductionDescription）梵塔難題(TowerofHanoiPuzzle)123(a)initialconfigurationABC123(b)GoalconfigurationABC21解題過程：將原始問題歸約為一個(gè)較簡單問題集合把原始梵塔難題歸約（簡化）為下列3個(gè)子難題：移動(dòng)圓盤A和B至柱子2的雙圓盤難題；移動(dòng)圓盤C至柱子3的單圓盤難題；移動(dòng)圓盤A和B至柱子3的雙圓盤難題。詳細(xì)過程請看下圖22解題過程（3個(gè)圓盤難題）12312312312312312312312323梵塔問題歸約圖（與或圖）（113）（123）

（111）（113）

（123）（122）

（111）（333）

（122）（322）

（111）（122）

（322）（333）

（321）（331）

（322）（321）

（331）（333）

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)介紹思考題：四圓盤問題242.2.2與或圖表示

（AND/ORGraphRepresentation）與圖、或圖、與或圖一般，用一個(gè)似圖結(jié)構(gòu)來表示把問題歸約為后繼問題的替換集合，這一似圖結(jié)構(gòu)叫做問題歸約圖，或叫與或圖。如下所示ABCD與圖ABC或圖25BCDEFHAHMBCDEFGAN與或圖26HMBCDEFGAN父節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)弧線或節(jié)點(diǎn)子節(jié)點(diǎn)終葉節(jié)點(diǎn)一些關(guān)于與或圖的術(shù)語27父節(jié)點(diǎn)、子（后繼）節(jié)點(diǎn)、弧線起始節(jié)點(diǎn)：對于于原始問題描述的節(jié)點(diǎn)終葉節(jié)點(diǎn)：對應(yīng)于本原問題的節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)：只要解決某個(gè)問題就可解決其父輩問題的節(jié)點(diǎn)集合，如（M，N，H）。與節(jié)點(diǎn)：只有解決所有子問題，才能解決其父輩問題的節(jié)點(diǎn)集合，如（B，C）和（D，E，F(xiàn)）。各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間用一段小圓弧連接標(biāo)記。與或圖：由與節(jié)點(diǎn)及或節(jié)點(diǎn)組成的結(jié)構(gòu)圖。一些關(guān)于與或圖的術(shù)語28

終葉節(jié)點(diǎn)是可解節(jié)點(diǎn)(因?yàn)樗鼈兣c本原問題相關(guān)聯(lián))。如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有或后繼節(jié)點(diǎn)，那么只要有一個(gè)后繼節(jié)點(diǎn)是可解的時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)就是可解的。如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有與后繼節(jié)點(diǎn)，那么只有其全部后繼節(jié)點(diǎn)為可解時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)才是可解的?？山夤?jié)點(diǎn)的一般定義29沒有后裔的非終葉節(jié)點(diǎn)為不可解節(jié)點(diǎn)。如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有或后繼節(jié)點(diǎn)，那么只有當(dāng)其全部后裔為不可解時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)才是不可解的。如果某個(gè)非終葉節(jié)點(diǎn)含有與后繼節(jié)點(diǎn)，那么只要當(dāng)其后裔有一個(gè)為不可解時(shí)，此非終葉節(jié)點(diǎn)就是不可解的。不可解節(jié)點(diǎn)的一般定義30如圖所示與或圖例子ttttttttt（a）（b）有解節(jié)點(diǎn)無解節(jié)點(diǎn)終葉節(jié)點(diǎn)31與或圖構(gòu)成規(guī)則與或圖中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)要解決的單一問題或問題集合。起始節(jié)點(diǎn)對應(yīng)于原始問題。對應(yīng)于本原問題的節(jié)點(diǎn)，叫做終葉節(jié)點(diǎn)。對于把算符應(yīng)用于問題A的每種可能情況，都把問題變換為一個(gè)子問題集合；有向弧線自A指向后繼節(jié)點(diǎn)，表示所求得的子問題集合，這些子問題節(jié)點(diǎn)叫做或節(jié)點(diǎn)。一般對于代表兩個(gè)或兩個(gè)以上子問題集合的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，有向弧線從此節(jié)點(diǎn)指向此子問題集合中的各個(gè)節(jié)點(diǎn),這些子問題節(jié)點(diǎn)叫做與節(jié)點(diǎn)。32示例——符號積分問題（SAINT系統(tǒng)）符號積分是求不定積分原函數(shù)的問題，通過應(yīng)用各種代數(shù)和三角變換以及不定積分性質(zhì)（如函數(shù)和積分、分部積分等）可以把復(fù)雜的積分問題逐步歸約為若干個(gè)本原積分問題?？衫梅e分表直接求出原函數(shù)33∫（sin3x+x4/(x2+1)）dx=∫sin3xdx+∫(x4/(x2+1))dx=∫-(1-cos2x)dcosx+∫(x2-1+1/(1+x2))dx=(∫-dcosx+cos2xdcosx)+(∫x2dx-∫dx+∫(1/(1+x2))dx）=-cosx+cos3x/3+x3/3-x+arctgx34示例—分子結(jié)構(gòu)識別問題（DENDRAL系統(tǒng)）把分子式重寫為原子數(shù)較少的分子式和原子間結(jié)合關(guān)系的混合結(jié)構(gòu)，例如：C5H12C2H5C2H5CHH35將混合結(jié)構(gòu)的識別再分解為子識別問題，直至不出現(xiàn)分子式為至,每個(gè)子問題只是單一分子式或原子間結(jié)合關(guān)系的表示。C2H5HCHHCHHC5H12HCHHCHHHCHHCHHCHH362.3謂詞邏輯法（PredictLogic）邏輯語句：一種形式語言，它能夠把邏輯論證符號化，并用于證明定理，求解問題。形式語言：嚴(yán)格地按照相關(guān)領(lǐng)域的特定規(guī)則，以數(shù)學(xué)符號（符號串）形式描述該領(lǐng)域有關(guān)客體的表達(dá)式。2.3.1謂詞演算語法和語義基本符號：謂詞符號、變量符號、函數(shù)符號、常量符號、括號和逗號MARRIED(father(LI),mother(LI))謂詞符號函數(shù)符號常量符號37原子公式：由若干謂詞符號和項(xiàng)組成的謂詞演算。原子公式是謂詞演算的基本積木塊。如:

INROOM(ROBOT,r1)（機(jī)器人在1號房間內(nèi)）38連詞(∧,∨,=>,～)

與及合?。╟onjunction)：用連詞∧把幾個(gè)公式連接起來而構(gòu)成的公式。合取項(xiàng)是合取式的每個(gè)組成部分。例：LIKE(I，MUSIC)LIKE(I，PAINTING)

（我喜愛音樂和繪畫。）∧LIVES(L1，HOUSE-1)COLOR(HOUSE-1，YELLOW)

（李住在一幢黃色的房子。）∧連詞和量詞(Connective&Quantifiers)39例：

PLAYS(LILI，BASKETBALL)∨PLAYS(LILI，F(xiàn)OOTBALL)

（李力打籃球或踢足球。）或及析取（disjunction）：用連詞∨把幾個(gè)公式連接起來而構(gòu)成的公式。析取項(xiàng)是析取式的每個(gè)組成部分40蘊(yùn)涵（Implication）：“=>”表示“如果—那么”（IF—THEN）關(guān)系，其所構(gòu)成的公式叫做蘊(yùn)涵。蘊(yùn)涵的左式叫做前件,后式叫做后件。例：RUNS(LIUHUA,FASTEST)=>WINS(LIUHUA,CHAMPION)非（Not）

：表示否定，～、—均可表示,用來否定一個(gè)公式的真值。例：～I(xiàn)NROOM(ROBOT,r2)41例1：李明是個(gè)學(xué)生，他住的房間是白色的。Isa(Liming,Student)∧Lives(Liming,House1)∧Color(House1,White)例2：李明在學(xué)校的話，Wang也在學(xué)校。At(Liming,School)=>

At(Wang,School)

42以上講的是命題演算(謂詞演算的一個(gè)子集)，但它缺乏用有效的方法來表達(dá)多個(gè)命題的能力，如：“所有機(jī)器人都是灰色的”可以表示為：(x)[ROBOT(x)=>COLOR(x,GRAY)]但命題演算就無法表示，所以需要使公式中的命題帶有變量。43量詞

全稱量詞（UniversalQuantifier）：若一個(gè)原子公式P（x），對于所有可能變量x都具有T值，則用（

x）P（x）表示約束變元全稱量詞作用域存在量詞（ExistentialQuantifier）

若一個(gè)原子公式P（x），至少有一個(gè)變元x，可使P（x）為T值，則用（

x）P（x）表示。全稱量詞約束變元存在量詞作用域存在量詞例：(x)INROOM(x,r1)（1號房間內(nèi)有個(gè)物體）44例3：條條大路通羅馬（x）[Road(x)Lead(x,Roma)]例4：Mary給每個(gè)人一本書（x）（y）[Person(x)∧Book(y)∧Give(Mary,x,y)]

45自由變元y在存在量詞（x）轄域內(nèi)是自由變量，但在全稱量詞（y）轄域內(nèi)成為約束變量。（y）[P(y)（x）Q(x,y)]

46原子公式的的定義用P(x1，x2，…，xn)表示一個(gè)n元謂詞公式，其中P為n元謂詞，x1,x2,…，xn為客體變量或變元。通常把P(x1,x2,…,xn)叫做謂詞演算的原子公式，或原子謂詞公式。分子謂詞公式可以用連詞把原子謂詞公式組成復(fù)合謂詞公式，并把它叫做分子謂詞公式。2.3.2謂詞公式47合適公式（WFF，well-formedformulas）在謂詞演算中，合適公式的遞歸定義如下：(1)原子謂詞公式是合適公式。(4)若A是合適公式，x為A中的自由變元，則(x)A和(x)A都是合適公式。(2)若A為合適公式，則～A也是一個(gè)合適公式。(3)若A和B都是合適公式，則(A∧B)，(A∨B)，(A=>B)和(AB)也都是合適公式。(5)只有按上述規(guī)則(1)至(4)求得的那些公式，才是合適公式。48合適公式的性質(zhì)合適公式的真值等價(jià)（Equivalence)

如果兩個(gè)合適公式，無論如何解釋，其真值表都是相同的，那么我們就稱此兩合適公式是等價(jià)的。T F T F FF表2.1真值表PQP∨QP∧QPQ～PT T T T TFF T T F TTF F F F TT49(1)否定之否定：～(～P)等價(jià)于P(2)P∨Q等價(jià)于～P=>Q(3)狄·摩根定律：～(P∨Q)等價(jià)于～P∧～Q～(P∧Q)等價(jià)于～P∨～Q(4)分配律：P∧(Q∨R)等價(jià)于(P∧Q)∨(P∧R)P∨(Q∧R)等價(jià)于(P∨Q)∧(P∨R)(5)交換律：P∧Q等價(jià)于Q∧PP∨Q等價(jià)于Q∨P(6)結(jié)合律：(P∧Q)∧R等價(jià)于P∧(Q∧R)(P∨Q)∨R等價(jià)于P∨(Q∨R)(7)逆否律：P=>Q等價(jià)于～Q=>～P50(8)～(?x)P(x)等價(jià)于(x)［～P(x)］～(?x)P(x)等價(jià)于(?x)［～P(x)］(9)(?x)［P(x)∧Q(x)］等價(jià)于(?x)P(x)∧(?x)Q(x)(?x)［P(x)∨Q(x)］等價(jià)于(?x)P(x)∨(?x)Q(x)(10)(?x)P(x)等價(jià)于(?y)P(y)(?x)P(x)等價(jià)于(?y)P(y)51置換概念假元推理W1產(chǎn)生W2（x）[W1（x）W2（x）]產(chǎn)生W2（A）W（x）任意變量約束變元全稱化推理綜合推理W1W2（x）W（A）W1（A）2.3.3置換與合一52置換的定義：就是在表達(dá)式中用置換項(xiàng)置換變量。如果用E表示表達(dá)式，s為一置換，則置換后的表達(dá)式記為Es。性質(zhì)可結(jié)合律（Ls1）s2=L（s1s2）（s1s2）s3=s1（s2s3）不可交換律s1s2≠s2s153例如：

表達(dá)式P[x,f(y),B]的4個(gè)置換為s2={A/y}則P[x,f(y),B]s2=P[x,f(A),B]

s1={z/x,w/y}則P[x,f(y),B]s1=P[z,f(w),B]

s3=(q(z)/x,A/y)則P[x,f(y),B]s3=P[q(z),f(A),B]

s4=(c/x,A/y)則P[x,f(y),B]s4=P[c,f(A),B]

54合一（Unification)合一：尋找項(xiàng)對變量的置換，以使兩表達(dá)式一致。如果一個(gè)置換s作用于表達(dá)式集{Ei}的每個(gè)元素，則我們用{Ei}s來表示置換例的集?？珊弦唬悍Q表達(dá)式集{Ei}是可合一的，如果存在一個(gè)置換s使得：

E1s=E2s=E3s=…s稱為{Ei}的合一者。55單一形式所以s={A/x,B/y}是{P[x,f(y),B],P[x,f(B),B]}的合一者而s={B/y}是{P[x,f(y),B],P[x,f(B),B]}最簡單的合一者令置換

s={A/x,B/y}則

P[x,f(y),B]s=P[A,f(B),B]P[x,f(B),B]s=P[A,f(B),B]例如：對于表達(dá)式集{P[x,f(y),B],P[x,f(B),B]}56結(jié)構(gòu)化表示方法真實(shí)世界是復(fù)雜的，需要從多方面、多角度描述事物具備的屬性和事物間存在的各種關(guān)系。例如，一個(gè)出租的編號為301的公寓，就需要描述它的地理位置、可提供的房間數(shù)、墻壁顏色、地面鋪設(shè)、公寓設(shè)施等信息，還需說明它與其它事物間的關(guān)系。結(jié)構(gòu)化（structured）表示方法語義網(wǎng)絡(luò)法框架表示法面向?qū)ο蟊硎痉?72.4語義網(wǎng)絡(luò)法

（SemanticNetworkRepresentation）由奎廉（Quillian）于1968年提出，作為描述人類聯(lián)想記憶的一種心理學(xué)模型。語義網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)定義語義網(wǎng)絡(luò)是知識的一種圖解表示，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。58組成部分詞法

決定表示詞匯表中允許有哪些符號，它涉及各個(gè)節(jié)點(diǎn)和弧線。結(jié)構(gòu)

敘述符號排列的約束條件，指定各弧線連接的節(jié)點(diǎn)對。過程

說明訪問過程，這些過程能用來建立和修正描述，以及回答相關(guān)問題。語義

確定與描述相關(guān)的(聯(lián)想)意義的方法即確定有關(guān)節(jié)點(diǎn)的排列及其占有物和對應(yīng)弧線。59表示簡單事實(shí)和占有關(guān)系2.4.1二元語義網(wǎng)絡(luò)的表示例.所有的燕子(SWALLOW)都是鳥(BIRD)SWALLOWBIRDISA我們希望表示“小燕子（XIAOYAN）是一只燕子”XIAOYANISAWINGSHAS-PART我們希望表示“鳥有翅膀”NEST1NESTISAOWNS我們希望表示“小燕子有一個(gè)巢(nest)”60SWALLOWBIRDISAXIAOYANISANEST1NESTISAOWNEE我們希望把“小燕從春天到秋天占有一個(gè)巢”的信息加到網(wǎng)絡(luò)中去。OWN-1SPRINGTIMESTARTTIMEISAFALLENDTIMEISAOWNERSHIPISAISASITUATIONOWNER61選擇語義基元問題就是試圖用一組基元來表示知識，以便簡化表示，并可用簡單的知識來表示更復(fù)雜的知識?！拔业钠囀亲攸S色的”表示為：TANCOLORMYCARCARGREENCOLORLIHUA’SCARISAISA“李華的汽車是棕綠色的”表示為：62LIMINGMANISAISA（LIMING，MAN）或MAN（LIMING）（語義網(wǎng)絡(luò)）（謂詞邏輯）李明是一個(gè)人：說明：語義網(wǎng)絡(luò)可以毫無困難地表示二元關(guān)系表示二元關(guān)系2.4.2多元語義網(wǎng)絡(luò)的表示63把多元關(guān)系轉(zhuǎn)化為一組二元關(guān)系的組合，或二元關(guān)系的合取。R(X1，X2，…，Xn)R12(X1，X2)∧R13(X1，X3)∧…∧R1n(X1，Xn)......Rn-1n(Xn-1，Xn)可轉(zhuǎn)換為表示多元語義64例如，要表達(dá)北京大學(xué)(BEIJINGUniversity,簡稱BU)和清華大學(xué)(TSINGHUAUniversity,簡稱TU)兩?；@球隊(duì)在北大進(jìn)行的一場比賽的比分是85比89。謂詞邏輯：語義網(wǎng)絡(luò)：SCORE(BU，TU，(85:89))G2585-89TUVISTINGTEAMSCOREBUGAMEISAHOMETEAM在語義網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行上述轉(zhuǎn)換需要引入附加節(jié)點(diǎn)65

例如，John給Mary一個(gè)禮物Gives(John,Mary,Gift)。將三元關(guān)系轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)2元關(guān)系的合取整個(gè)描述表示為一個(gè)給出事件G1，使其作為事件類Giving-Event的一個(gè)例子G1中的John是給出者（Giver）Mary是接受者（Receiver）Gift則是給出的東西（Thing）Isa(G1,Givig-Event)∧Giver(G1,John)∧Receiver(G1,Mary)∧Thing(G1,Gift)

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例如，John給每個(gè)人一個(gè)禮物Isa(G1,Givig-Event)∧Giver(G1,John)∧Receiver(G1,Mary)∧Thing(G1,Gift)(x)(y)(z)[Isa(z,Giving-Event)∧

Giver(z,John)∧Receiver(z,x)∧Thing(z,y)]68涉及2個(gè)全稱量詞約束變量的語義網(wǎng)絡(luò)69邏輯關(guān)系的表示用虛線框?qū)⒕哂心撤N邏輯關(guān)系的關(guān)系弧圍起來與：不必作附加處理或：當(dāng)2條（或多條）關(guān)系弧有“或”關(guān)系時(shí)，可以用虛線框?qū)⒃谶@些弧圍起來，并在虛線框上加標(biāo)記DIS（disjunction）。非：用加標(biāo)簽NEG(negtive)的虛線框圍起2條（或多條）關(guān)系弧蘊(yùn)含：以加標(biāo)簽ANTE(antecedent)的虛線框圍住描述蘊(yùn)涵前項(xiàng)的關(guān)系??；以加標(biāo)簽CONSE(consequent)的虛線框圍住描述蘊(yùn)涵后項(xiàng)的關(guān)系??；然后再用一條虛線將這兩個(gè)虛線框連接起來，以表示它們屬于同一個(gè)蘊(yùn)涵關(guān)系。7071李明的父親給李明的每個(gè)朋友一個(gè)禮物72語義網(wǎng)絡(luò)中的推理過程主要有兩種，一種是繼承，另一種是匹配。(1)繼承繼承就是把對事物的描述從概念節(jié)點(diǎn)或類節(jié)點(diǎn)傳遞到實(shí)例節(jié)點(diǎn)。這種推理過程，類似于人的思維過程。一旦知道了某種事物的身份以后，可以聯(lián)想起很多關(guān)于這件事物的一般描述。例如，通常認(rèn)為鯨魚很大，鳥比較小，城堡很古老，運(yùn)動(dòng)員很健壯等。(2)匹配2.4.3語義網(wǎng)絡(luò)的推理過程73框架（Frame）表示

框架是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在這個(gè)結(jié)構(gòu)中，新的資料可以從過去的經(jīng)驗(yàn)中得到的概念來分析和解釋?？蚣苁且环N結(jié)構(gòu)化知識表示法，通常采用語義網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)-槽-值表示結(jié)構(gòu)。這組節(jié)點(diǎn)和槽可以描述格式固定的事物、行動(dòng)和事件。2.5框架表示

（FrameRepresentation）74框架的構(gòu)成框架通常由描述事物的各個(gè)方面的槽組成，每個(gè)槽可以擁有若干個(gè)側(cè)面，而每個(gè)側(cè)面又可以擁有若干個(gè)值。這些內(nèi)容可以根據(jù)具體問題的具體需要來取舍，一個(gè)框架的一般結(jié)構(gòu)如下：<框架名><槽1><側(cè)面11><值111>…<側(cè)面12><值121>……<槽2><側(cè)面21><值211>………<槽n><側(cè)面n1><值n11>……<側(cè)面nm><值nm1>…75例如，一個(gè)人可以用其職業(yè)、身高和體重等項(xiàng)描述，因而可以用這些項(xiàng)目組成框架的槽。當(dāng)描述一個(gè)具體的人時(shí)，再用這些項(xiàng)目的具體值填入到相應(yīng)的槽中。下表給出了描述John的框架。7677例如，以下是一段關(guān)于某次地震的報(bào)道：

"今天一次強(qiáng)度為里氏8.5級的強(qiáng)烈地震襲擊了下斯洛文尼亞(LowSlabovia)地區(qū)，造成25人死亡和5億美元的財(cái)產(chǎn)損失。下斯洛文尼亞地區(qū)主席說，多年來，靠近薩迪豪金斯斷層的重災(zāi)區(qū)一直是一個(gè)危險(xiǎn)地區(qū)。"

78Gruber1993，本體是概念化的一個(gè)顯示的規(guī)范說明或表示。Guarino&Giaretta1995，本體是概念化某些方面的一個(gè)顯示規(guī)范說明或表示。Borst1997，本體可定義為被共享的概念化的一個(gè)形式規(guī)范說明。2.6本體技術(shù)

（OntologyTechnology）2.6.1本體的概念79本體的組成概念：除一般意義上的概念外，也可以是任務(wù)、功能、行為、策略、推理過程等。關(guān)系：表示概念之間的一類關(guān)聯(lián)。函數(shù)公理：用于描述一些永真式。實(shí)例：屬于某個(gè)概念的具體實(shí)例。本體的分類知識表示本體通用常識本體領(lǐng)域本體語言學(xué)本體任務(wù)本體2.6.2本體的組成與分類80本體建模方法建模過程可分為非形式化階段：用自然語言和圖表來描述形式化階段：通過知識表示方法對本體模型進(jìn)行編碼本體建模方法“骨架”法、“評價(jià)法”（TOVE）、KACTUS工程法、Methontology法、SENSUS法、五階段法五階段法語言學(xué)本體任務(wù)本體2.6.3本體的建模81NUDT5本體：用于信息系統(tǒng)與管理各實(shí)驗(yàn)室的知識管理階段1：數(shù)據(jù)收集與分析從組織的文檔、報(bào)告中抽取出有關(guān)的概念：“Something、Entity、Document、Person、OrganizationGroup、SomeRelation、Author、FamilyName、Title”等階段1：建立一個(gè)字典Entity：獨(dú)立存在的能區(qū)別于其它東西的東西.Document：包含可以表示思想的元素的實(shí)體.Author：表示一個(gè)文檔被一個(gè)人創(chuàng)造的關(guān)系.Title：指定一個(gè)文檔的文字.實(shí)例：五階段法對NUDT5本體建模