人工智能AI2章確定性知識系統(tǒng)

第2章確定性知識系統(tǒng)按照符號主義的觀點，知識是一切智能行為的基礎(chǔ)，要使計算機具有智能，首先必須使它擁有知識，并且能夠使用知識。

2.1確定性知識系統(tǒng)概述2.2確定性知識表示方法2.3確定性知識推理方法2.4確定性知識系統(tǒng)簡介12.1確定性知識系統(tǒng)概述2.1.1確定性知識表示概述

1.知識的概念2.知識的類型3.知識表示的概念4.知識表示方法2.1.2確定性知識推理概述21.知識的概念一般性觀點

知識是人們在改造客觀世界的實踐中積累起來的認識和經(jīng)驗信息加工觀點

知識是對信息進行智能性加工所形成的對客觀世界規(guī)律性的認識。知識=信息+關(guān)聯(lián)常用的關(guān)聯(lián)形式：如果…,則…代表性解釋(1)Feigenbaum:知識是經(jīng)過剪裁、塑造、解釋、選擇和轉(zhuǎn)換了的信息(2)Bernstein：知識由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過程組成(3)Heyes-Roth：知識=事實+信念+啟發(fā)式32.知識的類型按知識的適用范圍常識性知識：通用通識的、普遍知道的、適應(yīng)所有領(lǐng)域的知識。領(lǐng)域性知識：面向某個具體專業(yè)領(lǐng)域的知識。如：專家經(jīng)驗。按知識的作用效果陳述性知識或事實性知識（零級）：用于描述事物的概念、定義、屬性，或狀態(tài)、環(huán)境、條件等；回答“是什么？”、“為是么？”過程性知識或程序性知識（一級）：用于問題求解過程的操作、演算和行為的知識，即如何使用事實性知識的知識?；卮稹霸趺醋觯俊笨刂菩灾R或策略性知識（二級）：是關(guān)于如何使用過程性知識的知識，如：推理策略、搜索策略、不確定性的傳播策略。按知識的確定性確定性知識：可以給出其“真”、“假”的知識。不確定性知識：具有不確定特性（不精確、模糊、不完備）的知識。43.知識表示的概念知識表示的解釋知識表示是對知識的描述，即用一組符號把知識編碼成計算機可以接受的某種結(jié)構(gòu)。其表示方法不唯一。知識表示的要求表示能力：

是指能否正確、有效地將問題求解所需要的知識表示出來?？衫眯裕菏侵副硎痉椒☉?yīng)有利于進行有效的知識推理。包括：對推理的適應(yīng)性，對高效算法的支持程度可組織性與可維護性：

可組織性是指可以按某種方式把知識組織成某種知識結(jié)構(gòu)?？删S護性是指要便于對知識的增、刪、改等操作可理解性與可實現(xiàn)性：

可理解性是指知識應(yīng)易讀、易懂、易獲取等可實現(xiàn)性是指知識的表示要便于計算機上實現(xiàn)54.知識表示方法知識表示方法也稱知識表示技術(shù)，其表示形式被稱為知識表示模式。知識表示的類型按知識的不同存儲方式：陳述性知識：知識用某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來表示；知識本身和使用知識的過程相分離。過程性知識：知識和使用知識的過程結(jié)合在一起。知識表示的基本方法非結(jié)構(gòu)化方法：

一階謂詞邏輯

產(chǎn)生式規(guī)則結(jié)構(gòu)化方法：

語義網(wǎng)絡(luò)框架知識表示的其它方法狀態(tài)空間法和問題歸約法。放在搜索中討論。62.1確定性知識系統(tǒng)概述2.1.1確定性知識表示概述2.1.2確定性知識推理概述1.推理的概念2.推理方法及其分類3.推理控制策略及其分類7按照心理學的觀點，推理是由具體事例歸納出一般規(guī)律，或者根據(jù)已有知識推出新的結(jié)論的思維過程。心理學對推理有兩種解釋：從結(jié)構(gòu)的角度：推理由兩個以上的判斷所組成，是一種對已有判斷進行分析和綜合，再得出新的判斷的過程。例如，若有以下兩個判斷：①計算機系的學生都會編程序；②程強是計算機系的一名學生；則可得出下面第三個判斷：③程強會編程序。從過程的角度：認為推理是在給定信息和已有知識的基礎(chǔ)上的一系列加工操作，提出了如下人類推理的公式：y=F(x,k)其中，x為推理時給出的信息，k為推理時可用的領(lǐng)域知識和特殊事例，F(xiàn)為可用的一系列操作，y為推理過程所得到的結(jié)論。1.推理的概念推理的心理學觀點8推理過程的心理形式從心理學的角度，推理是一種心理過程?？捎幸韵聨追N主要形式：(1)三段論推理，它是由兩個假定真實的前提和一個可能符合也可能不符合這兩前提的結(jié)論組成。例如，上面給出的計算機系學生的例子。(2)線性推理，或稱線性三段論，這種推理的三個判斷之間具有線性關(guān)系。例如“5比4大”、4比3大”，因此可推出“5比3大”。(3)條件推理，即前一命題是后一命題的條件，例如，“如果一個系統(tǒng)會使用知識進行推理能，我們就稱它為智能系統(tǒng)”。(4)概率推理，即用概率來表示知識的不確定性，并根據(jù)所給出的概率來估計新的概率，這種推理形式是我們將要在第5章中進行討論的內(nèi)容。推理的機器實現(xiàn)人工智能中的推理是由推理機完成的。所謂推理機，是指系統(tǒng)中用來實現(xiàn)推理的那段程序。根據(jù)推理所用知識的不同，推理方式和推理方法的不同，推理機的構(gòu)造也有所不同。1.推理的概念推理的心理過程92.推理方法及其分類推理方法解決的主要問題：推理過程中前提與結(jié)論之間的邏輯關(guān)系；不確定性推理中不確定性的傳遞問題。推理方法的分類形式：可有多種不同的分類方法.例如:分類按推理的邏輯基礎(chǔ)按知識的確定性按推理的控制策略演繹推理歸納推理確定性推理不確定性推理(第5章單獨討論)推理策略搜索理策略(第3章單獨討論)102.推理方法及其分類

按推理的邏輯基礎(chǔ)分類(1/3)演繹推理是一種由一般到個別的推理方法，即從已知的一般性知識出發(fā)，去推出蘊含在這些已知知識中的適合于某種個別情況的結(jié)論。其核心是三段論，如假言推理、拒取式和假言三段論。例：假言三段論A→B，B→C?A→C常用的三段論是以下三部分組成的：大前提：是已知的一般性知識或推理過程得到的判斷；小前提：是關(guān)于某種具體情況或某個具體實例的判斷；結(jié)論：是由大前提推出的，并且適合于小前提的判斷。例如，前面所提到的例子有如下三個判斷：①計算機系的學生都會編程序；（①是大前提，一般性知識）②程強是計算機系的一位學生；（②是小前提，具體情況）③程強會編程序。（③是經(jīng)演繹推出來的結(jié)論結(jié)論）

112.推理方法及其分類

按推理的邏輯基礎(chǔ)分類(2/3)歸納推理是一種由個別到一般的推理方法。歸納推理的類型按照所選事例的廣泛性可分為完全歸納推理和不完全歸納推理按照推理所使用的方法可分為枚舉、類比、統(tǒng)計和差異歸納推理等完全歸納推理是指在進行歸納時需要考察相應(yīng)事物的全部對象，并根據(jù)這些對象是否都具有某種屬性，推出該類事物是否具有此屬性。如，計算機質(zhì)量檢驗。不完全歸納推理是指在進行歸納時只考察了相應(yīng)事物的部分對象，就得出了關(guān)于該事物的結(jié)論。例如，計算機，隨機抽查。枚舉歸納推理是指在進行歸納時，如果已知某類事物的有限可數(shù)個具體事物都具有某種屬性，則可推出該類事物都具有此種屬性。類比歸納推理是指在兩個或兩類事物有許多屬性都相同或相似的基礎(chǔ)上，推出它們在其他屬性上也相同或相似的一種歸納推理。其推理模式可表示為：IFA有屬性abcANDB有屬性abTHENB可能有屬性c122.推理方法及其分類

按推理的邏輯基礎(chǔ)分類(3/3)演繹推理與歸納推理的區(qū)別演繹推理是在已知領(lǐng)域內(nèi)的一般性知識的前提下，通過演繹求解一個具體問題或者證明一個結(jié)論的正確性。它所得出的結(jié)論實際上早已蘊含在一般性知識的前提中，演繹推理只不過是將已有事實揭露出來，因此它不能增殖新知識。歸納推理所推出的結(jié)論是沒有包含在前提內(nèi)容中的。這種由個別事物或現(xiàn)象推出一般性知識的過程，是增殖新知識的過程。

例如，一位計算機維修員，從書本知識，到通過大量實例積累經(jīng)驗，是一種歸納推理方式。運用這些一般性知識知識去維修計算機的過程則是演繹推理。132.推理方法及其分類

按所用知識的確定性分類確定性推理

指推理所用知識和推出的結(jié)論都是可以精確表示的。本章討論：產(chǎn)生式推理自然演繹推理歸結(jié)演繹推理不確定性推理指推理所用知識和推出的結(jié)論都是不確定的。放在第5章討論：可信度推理主觀Bayes推理證據(jù)理論模糊推理概率推理143.推理控制策略及其分類推理的控制策略推理的控制策略是指如何使用領(lǐng)域知識使推理過程盡快達到目標的策略。它可分為推理策略和搜索策略。推理策略主要解決推理方向、沖突消解等問題，如推理方向控制策略、求解策略、限制策略、沖突消解策略等推理方向控制策略用于確定推理的控制方向，可分為正向推理、逆向推理、混合推理及雙向推理。求解策略是指僅求一個解，還是求所有解或最優(yōu)解等。限制策略是指對推理的深度、寬度、時間、空間等進行的限制。沖突消解策略是指當推理過程有多條知識可用時，如何從這多條可用知識中選出一條最佳知識用于推理的策略。搜索策略主要解決推理線路、推理效果、推理效率等問題。本章主要討論推理策略，至于搜索策略將放到下一章單獨討論。15第2章確定性知識系統(tǒng)按照符號主義的觀點，知識是一切智能行為的基礎(chǔ)，要使計算機具有智能，首先必須使它擁有知識，并且能夠使用知識。

2.1確定性知識系統(tǒng)概述2.2確定性知識表示方法2.3確定性知識推理方法2.4確定性知識系統(tǒng)簡介162.2確定性知識表示方法2.2.1謂詞邏輯表示法1.謂詞邏輯表示的邏輯學基礎(chǔ)2.謂詞邏輯表示方法3.謂詞邏輯表示的應(yīng)用4.謂詞邏輯表示的特性2.2.2產(chǎn)生式表示法2.2.3語義網(wǎng)絡(luò)表示法2.2.4框架表示法171.謂詞邏輯表示的邏輯學基礎(chǔ)

命題、真值、論域命題斷言：一個陳述句稱為一個斷言.命題：具有真假意義的斷言稱為命題.（定義2.1）真值

T：表示命題的意義為真

F：表示命題的意義為假說明：一個命題不能同時既為真又為假一個命題可在一定條件下為真，而在另一條件下為假論域由所討論對象的全體構(gòu)成的集合。也稱為個體域論域中的元素稱為個體181.謂詞表示的邏輯學基礎(chǔ)

謂詞、函數(shù)

謂詞用來表示謂詞邏輯中命題，形如P(x1,x2,…,xn)。其中P是謂詞名，即命題的謂語，表示個體的性質(zhì)、狀態(tài)或個體之間的關(guān)系；x1,x2,…,xn是個體，即命題的主語，表示獨立存在的事物或概念。

定義2.2：設(shè)D是個體域，P：Dn→{T，F(xiàn)｝是一個映射，其中則稱P是一個n元謂詞，記為P(x1,x2,…,xn)，其中，x1,x2,…,xn為個體，可以是個體常量、變元和函數(shù)。例如：GREATER(x,6)，表示x大于6，函數(shù)：可作為謂詞的個體定義2.3：設(shè)D是個體域，f：Dn→D是一個映射，其中謂詞與函數(shù)的區(qū)別：謂詞是D到{T，F(xiàn)}的映射，函數(shù)是D到D的映射謂詞的真值是T和F，函數(shù)的值（無真值）是D中的元素謂詞可獨立存在，函數(shù)只能作為謂詞的個體191.謂詞邏輯表示邏輯學基礎(chǔ)

連詞和量詞連詞：

?：

“非”或者“否定”。表示對其后面的命題的否定∨：“析取”。表示所連結(jié)的兩個命題之間具有“或”的關(guān)系

∧：“合取”。表示所連結(jié)的兩個命題之間具有“與”的關(guān)系?！骸皸l件”或“蘊含”。表示“若…則…”的語義。讀作“如果P，則Q”其中，P稱為條件的前件，Q稱為條件的后件。?：稱為“雙條件”。它表示“當且僅當”的語義。即讀作“P當且僅當Q”。例如，對命題P和Q，P?Q表示“P當且僅當Q”，量詞：?：全稱量詞。意思是“所有的”、“任一個”

命題(?

x)P(x)為真，當且僅當對論域中的所有x，都有P(x)為真命題(?

x)P(x)為假，當且僅當至少存在一個xiD，使得P(xi)為假

?：存在量詞，意思是“至少有一個”、“存在有”

命題(?x)P(x)為真，當且僅當至少存在一個xiD，使得P(xi)為真命題(?x)P(x)為假，當且僅當對論域中的所有x，都有P(x)為假

201.謂詞邏輯表示的邏輯學基礎(chǔ)

自由變元和約束變元轄域：指位于量詞后面的單個謂詞或者用括弧括起來的合式公式約束變元：轄域內(nèi)與量詞中同名的變元稱為約束變元自由變元：不受約束的變元稱為自由變元例子：(?x)(P(x，y)→Q(x，y))∨R(x，y)其中，(P(x，y)→Q(x，y))是(?x)的轄域轄域內(nèi)的變元x是受(?x)約束的變元R(x，y)中的x和所有的y都是自由變元變元的換名：謂詞公式中的變元可以換名。但需注意：第一：對約束變元，必須把同名的約束變元都統(tǒng)一換成另外一個相同的名字，且不能與轄域內(nèi)的自由變元同名。例，對(?x)P(x，y)，可把約束變元x換成z，得到公式(?z)P(z，y)。第二：對轄域內(nèi)的自由變元，不能改成與約束變元相同的名字。例，對(?x)P(x，y)，可把y換成t，得到(?x)P(x，t)，但不能換成x。212.謂詞邏輯表示方法

表示步驟及簡例(1/2)表示步驟(1)先根據(jù)要表示的知識定義謂詞(2)再用連詞、量詞把這些謂詞連接起來簡例例2.1

表示知識“所有教師都有自己的學生”。解：先定義謂詞：T(x)：表示x是教師。S(y)：表示y是學生。TS(x,y)：表示x是y的老師。然后將知識表示如下：(?x)(?y)(T(x)→TS(x,y)∧S(y))可讀作：對所有x，如果x是一個教師，那么一定存在一個個體y，y是學生，且x是y的老師。222.謂詞邏輯表示方法

表示步驟及簡例(2/2)

例2.2

表示知識“所有的整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù)”。解：先定義謂詞：

I(x)：x是整數(shù)，E(x)：x是偶數(shù)，O(x)：x是奇數(shù)然后再將知識表示為：

(?x)(I(x)→E(x)∨O(x))例2.3

表示如下知識：王宏是計算機系的一名學生。王宏和李明是同班同學。凡是計算機系的學生都喜歡編程序。解：先定義謂詞：CS(x)：表示x是計算機系的學生。CM(x,y)：表示x和y是同班同學。L(x,y)：表示x喜歡y。然后再將知識表示為：CS(Wanghong)CM(Wanghong,Liming)(?x)(CS(x)→L(x,programming))233.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

機器人移盒子(1/5)abc例2.4機器人移盒子解：分別定義描述狀態(tài)和動作的謂詞描述狀態(tài)的謂詞：TABLE(x)：x是桌子EMPTY(y)：y手中是空的AT(y,z)：y在z處HOLDS(y,w)：y拿著wON(w,x)：w在x桌面上變元的個體域：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}24問題的初始狀態(tài)：AT(robot,c)EMPTY(robot)ON(box,a)TABLE(a)TABLE(b)問題的目標狀態(tài)：AT(robot,c)EMPTY(robot)ON(box,b)TABLE(a)TABLE(b)機器人行動的目標是把問題的初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換為目標狀態(tài)，而要實現(xiàn)問題狀態(tài)的轉(zhuǎn)換需要完成一系列的操作。描述操作的謂詞條件部分：用來說明執(zhí)行該操作必須具備的先決條件，用謂詞公式來表示。動作部分：給出了該操作對問題狀態(tài)的改變情況，通過在執(zhí)行該操作前的問題狀態(tài)中刪去和增加相應(yīng)的謂詞來實現(xiàn)。這些操作包括：Goto(x,y)：從x處走到y(tǒng)處。Pickup(x)：在x處拿起盒子。Setdown(y)：在x處放下盒子。3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

機器人移盒子(2/5)25各操作的條件和動作：Goto(x，y)條件：AT(robot，x)動作：刪除表：AT(robot，x)添加表：AT(robot，y)Pickup(x)條件：ON(box，x)，TABLE(x)，AT(robot，x)，EMPTY(robot)動作：刪除表：EMPTY(robot)，ON(box，x)添加表：HOLDS(robot，box)Setdown(x)條件：AT(robot，x)，TABLE(x)，HOLDS(robot，box)動作：刪除表：HOLDS(robot，box)添加表：EMPTY(robot)，ON(box，x)各操作的執(zhí)行方法：機器人每執(zhí)行一操作前，都要檢查該操作的先決條件是否可以滿足。如果滿足，就執(zhí)行相應(yīng)的操作；否則再檢查下一個操作。3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

機器人移盒子(3/5)26這個機器人行動規(guī)劃問題的求解過程如下：

狀態(tài)1(初始狀態(tài))

AT(robot,c)開始EMPTY(robot)=========>ON(box,a)TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)2AT(robot,a)Goto(c,a)EMPTY(robot)==========>ON(box,a)TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)3

AT(robot,a)Pickup(a)HOLDS(robot,box)=========>TABLE(a)TABLE(b)

3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

機器人移盒子(4/5)27

狀態(tài)4AT(robot,b)Goto(a,b)HOLDS(robot,box)==========>TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)5

AT(robot,b)Setdown(b)EMPTY(robot)==========>ON(box,b)TABLE(a)TABLE(b)

狀態(tài)6(目標狀態(tài))AT(robot,c)Goto(b,c)EMPTY(robot)=========>ON(box,b)TABLE(a)TABLE(b)3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

機器人移盒子(5/5)28abc例2.5猴子摘香蕉問題解：先定義謂詞描述狀態(tài)的謂詞：AT(x,y)：x在y處ONBOX：猴子在箱子上HB：猴子得到香蕉個體域：x：{monkey,box,banana}Y：{a,b,c}問題的初始狀態(tài)AT(monkey,a)AT(box,b)?ONBOX，?HB問題的目標狀態(tài)AT(monkey,c)，AT(box,c)ONBOX，HB3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

猴子摘香蕉(1/4)29描述操作的謂詞：Goto(u,v)：猴子從u處走到v處Pushbox(v,w)：猴子推著箱子從v處移到w處Climbbox：猴子爬上箱子Grasp：猴子摘取香蕉各操作的條件和動作：Goto(u,v)條件：?ONBOX，AT(monkey,u)，動作：刪除表：AT(monkey,u)添加表：AT(monkey,v)

Pushbox(v,w)條件：?ONBOX，AT(monkey,v)，AT(box,v)動作：刪除表：AT(monkey,v)，AT(box,v)添加表：AT(monkey,w)，AT(box,w)

Climbbox條件：?ONBOX，AT(monkey,w)，AT(box,w)動作：刪除表：?ONBOX添加表：ONBOXGrasp條件：ONBOX，AT(box,c)動作：刪除表：?HB添加表：HB3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

猴子摘香蕉(2/4)30猴子摘香蕉問題的求解過程如下：狀態(tài)1（初始狀態(tài)）AT(monkey,a)開始AT(box,b)==========>?ONBOX?HB狀態(tài)2AT(monkey,b)Goto(a,b)AT(box,b)==========>?ONBOX?HB狀態(tài)3AT(monkey,c)Pushbox(b,c)AT(box,c)==========>?ONBOX?HB

3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

猴子摘香蕉(3/4)31狀態(tài)4AT(monkey,c)ClimbboxAT(box,c)==========>ONBOX?HB狀態(tài)5(目標狀態(tài))AT(monkey,c)GraspAT(box,c)==========>ONBOXHB

3.謂詞邏輯表示的經(jīng)典例子

猴子摘香蕉(4/4)324.謂詞邏輯表示的特征主要優(yōu)點自然：一階謂詞邏輯是一種接近于自然語言的形式語言系統(tǒng)，謂詞邏輯表示法接近于人們對問題的直觀理解明確：有一種標準的知識解釋方法，因此用這種方法表示的知識明確、易于理解精確：謂詞邏輯的真值只有“真”與“假”，其表示、推理都是精確的靈活：知識和處理知識的程序是分開的，無須考慮處理知識的細節(jié)模塊化：知識之間相對獨立，這種模塊性使得添加、刪除、修改知識比較容易進行主要缺點知識表示能力差：只能表示確定性知識，而不能表示非確定性知識、過程性知識和啟發(fā)式知識知識庫管理困難：缺乏知識的組織原則，知識庫管理比較困難存在組合爆炸：由于難以表示啟發(fā)式知識，因此只能盲目地使用推理規(guī)則，這樣當系統(tǒng)知識量較大時，容易發(fā)生組合爆炸系統(tǒng)效率低：它把推理演算與知識含義截然分開，拋棄了表達內(nèi)容中所含有的語義信息，往往使推理過程冗長，降低了系統(tǒng)效率332.2確定性知識表示方法2.2.1謂詞邏輯表示法2.2.2產(chǎn)生式表示法1.產(chǎn)生式表示的基本方法2.產(chǎn)生式表示的例子3.產(chǎn)生式表示的特性2.2.3語義網(wǎng)絡(luò)表示法2.2.4框架表示法341.產(chǎn)生式表示的基本方法

事實的表示事實的概念

事實是斷言一個語言變量的值或斷言多個語言變量之間關(guān)系的陳述句。語言變量的值：例如，“雪是白的”語言變量之間的關(guān)系：例如，“王峰熱愛祖國”

事實的表示方法（對象，屬性，值）例如，(snow,color,white)或（雪，顏色，白）。其中，對象就是語言變量。（關(guān)系，對象1，對象2）

例如，(love,WangFeng,country)或熱愛，王峰，祖國）

351.產(chǎn)生式表示的基本方法

規(guī)則的表示產(chǎn)生式也叫產(chǎn)生式規(guī)則，或簡稱規(guī)則。規(guī)則的基本形式IFPTHENQ或者P→Q其中，P是前提，也稱或前件，給出了該產(chǎn)生式可否使用的先決條件。Q是結(jié)論或操作，也稱后件，給出當P滿足時，應(yīng)該推出的結(jié)論或執(zhí)行的動作。形式化描述

<規(guī)則>：：=<前提>→<結(jié)論><前提>：：=<簡單條件>|<復(fù)合條件><結(jié)論>：：=<事實>|<動作><復(fù)合條件>：：=<簡單條件>And<簡單條件>[(And<簡單條件>…)]|<簡單條件>Or<簡單條件>[(OR<簡單條件>…)]<動作>：：=<動作名>|[(<變元>,…)]362.產(chǎn)生式表示簡例下面給出一個簡化的動物識別例子（完整例子第3章討論），僅包括動物識別系統(tǒng)中的兩條規(guī)則：r3：IF動物有羽毛THEN動物是鳥r15：IF動物是鳥AND動物善飛THEN動物是信天翁其中，r3和r15是上述兩條規(guī)則在動物識別系統(tǒng)中的規(guī)則編號，一般稱為規(guī)則號。

r3：前提條件是“動物有羽毛”結(jié)論是“動物是鳥”

r15：前提條件是一個復(fù)合條件“動物是鳥AND動物善飛”，它是兩個子條件的合取。結(jié)論是“動物是信天翁”

373.產(chǎn)生式表示的特性主要優(yōu)點自然性：采用“如果……，則……”的形式，人類的判斷性知識基本一致。模塊性：規(guī)則是規(guī)則庫中最基本的知識單元，各規(guī)則之間只能通過綜合數(shù)據(jù)庫發(fā)生聯(lián)系，而不能相互調(diào)用，從而增加了規(guī)則的模塊性。有效性：產(chǎn)生式知識表示法既可以表示確定性知識，又可以表示不確定性知識，既有利于表示啟發(fā)性知識，又有利于表示過程性知識。

主要缺點效率較低：各規(guī)則之間的聯(lián)系必須以綜合數(shù)據(jù)庫為媒介。并且，其求解過程是一種反復(fù)進行的“匹配—沖突消解—執(zhí)行”過程。這樣的執(zhí)行方式將導致執(zhí)行的低效率。不便于表示結(jié)構(gòu)性知識：由于產(chǎn)生式表示中的知識具有一致格式，且規(guī)則之間不能相互調(diào)用，因此那種具有結(jié)構(gòu)關(guān)系或?qū)哟侮P(guān)系的知識則很難以自然的方式來表示。382.2確定性知識表示方法2.2.1謂詞邏輯表示法2.2.2產(chǎn)生式表示法2.2.3語義網(wǎng)絡(luò)表示法

1.語義網(wǎng)絡(luò)概述2.事物和概念的表示3.情況和動作的表示4.語義網(wǎng)絡(luò)的基本推理過程5.語義網(wǎng)絡(luò)表示的特征2.2.4框架表示法391.語義網(wǎng)絡(luò)概述

概念語義網(wǎng)絡(luò)是一種用實體及其語義關(guān)系來表達知識的有向圖。結(jié)點：代表實體，表示事物、概念、情況、屬性、狀態(tài)、事件、動作等?。捍碚Z義關(guān)系，表示所連兩個實體之間的語義聯(lián)系，必須帶有標識語義基元語義網(wǎng)絡(luò)中最基本的語義單元稱為語義基元，可用三元組表示為：（結(jié)點1，弧，結(jié)點2）基本網(wǎng)元指一個語義基元對應(yīng)的有向圖，是語義網(wǎng)絡(luò)中最基本的結(jié)構(gòu)單元

例如：語義基元（A,R,B）所對應(yīng)的基本網(wǎng)元，如圖2-3所示。

例2.6用語義基元表示“鴕鳥是一種鳥”這一事實。解：如圖2-4所示。說明：弧的方向不可隨意調(diào)換。ABR圖2-4鴕鳥鳥是一種圖2-340鳥人ISA實例關(guān)系：ISA體現(xiàn)的是“具體與抽象”的概念，含義為“是一個”，表示一個事物是另一個事物的一個實例。例“李剛是一個人”，如圖2-6。圖2-6實例關(guān)系張強共青團A-Member-of圖2-8成員關(guān)系成員關(guān)系：A-Member-of體現(xiàn)的是“個體與集體”的關(guān)系，含義為“是一員”，表示一個事物是另一個事物的一個成員。例“張強是共青團員”，如圖2-8。上述關(guān)系的主要特征屬性的繼承性，即處在具體層的結(jié)點可以繼承抽象層結(jié)點的所有屬性.分類關(guān)系：AKO也稱泛化關(guān)系，體現(xiàn)的是“子類與超類”的概念，含義為“是一種”，表示一個事物是另一個事物的一種類型。例“機器人是一種機器”，如圖2-7。李剛動物圖2-7分類關(guān)系A(chǔ)KO1.語義網(wǎng)絡(luò)概述

基本語義關(guān)系(1/3)411.語義網(wǎng)絡(luò)概述

基本語義關(guān)系(2/3)屬性關(guān)系指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的有：

Have：含義為“有”，表示一個結(jié)點具有另一個結(jié)點所描述的屬性Can：含義為“能”、“會”，表示一個結(jié)點能做另一個結(jié)點的事情例如：“鳥有翅膀”，如圖2-9包含關(guān)系（聚類關(guān)系）

指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系。常用的包含關(guān)系是：Part-of：含義為“是一部分”，表示一個事物是另一個事物的一部分。例如，“大腦是人體的一部分”，如圖2-11再如，“黑板是墻體的一部分”，如圖2-12聚類關(guān)系與實例、分類、成員關(guān)系的主要區(qū)別聚類關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。如上例，大腦不一定具有人的各種屬性黑板也不具有墻的各種屬性。大腦人體Part-of圖2-11包含關(guān)系一鳥翅膀Have圖2-9屬性關(guān)系黑板墻圖2-12包含關(guān)系二Part-of421.語義網(wǎng)絡(luò)概述

基本語義關(guān)系(3/3)時間關(guān)系指不同事件在其發(fā)生時間方面的先后次序關(guān)系。常用的時間關(guān)系有：Before：含義為“在前”After:含義為“在后”如：“倫敦奧運會在北京奧運會之后”，圖2-13位置關(guān)系指不同事物在位置方面的關(guān)系。常用的有：Located-on：含義為“在…上面”Located-under：含義為“在…下面”Located-at：含義為“在…”如，“書在桌子上”，圖2-14相近關(guān)系指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近。常用的相近關(guān)系有：Similar-to：含義為“相似”Near-to：含義為“接近”如，“貓似虎”，圖2-15After倫敦奧運會北京奧運會圖2-13時間關(guān)系Located-on書桌子圖2-14位置關(guān)系Similar-to貓虎圖2-15相似關(guān)系432.事物和概念的表示

表示一元關(guān)系Can運動吃動物Can圖2-16動物的屬性一元關(guān)系是指可以用一元謂詞P(x)表示的關(guān)系。謂詞P說明實體的性質(zhì)、屬性等。常用：“是”、“有”、“會”、“能”等語義關(guān)系來說明。如，“雪是白的”。一元關(guān)系的描述一個一元關(guān)系就是一個語義基元，可用一個基本網(wǎng)元來表示。其中，結(jié)點1表示實體，結(jié)點2表示實體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，弧表示語義關(guān)系。例如，“李剛是一個人”為一元關(guān)系，其語義網(wǎng)絡(luò)如前所示。例2.7

用語義網(wǎng)絡(luò)表示“動物能運動、會吃”。442.事實和概念的表示

表示二元關(guān)系(1/3)CanCanAKOLiveHaveCanAKOCan運動吃動物鳥魚翅膀水中飛游泳圖2-17動物分類的語義網(wǎng)絡(luò)二元關(guān)系是指可用二元謂詞P(x,y)表示的關(guān)系。其中，x,y為實體，P為實體之間的關(guān)系。單個二元關(guān)系可直接用一個基本網(wǎng)元來表示。復(fù)雜關(guān)系，可通過一些相對獨立的二元或一元關(guān)系的組合來實現(xiàn)。

例2-8用語義網(wǎng)絡(luò)表示：動物能運動、會吃。鳥是一種動物，鳥有翅膀、會飛。魚是一種動物，魚生活在水中、會游泳。解：其語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2-17所示452.事實和概念概念的表示

表示二元關(guān)系(2/3)Located-at中關(guān)村理想公司王強Work-for經(jīng)理Headship28歲Age圖2-18經(jīng)理王強的語義網(wǎng)絡(luò)

例2-9用語義網(wǎng)絡(luò)表示：王強是理想公司的經(jīng)理；理想公司在中關(guān)村；王強28歲。解：其表示如圖2.18所示462.事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(3/3)BrandOwnerColorISAISAAKOColorOwnerBrandISAISA汽車1汽車汽車2銀灰色交通工具紅色李新王紅人捷達凱越

例2-10：李新的汽車是“捷達”、銀灰色。王紅的汽車是“凱越”、紅色。解：李新和王紅的汽車均屬于具體概念,可增加“汽車”這個抽象概念。472.事物和概念的表示

表示多元關(guān)系可用多元謂詞P(x1，x2，……)表示的關(guān)系。其中，個體x1，x2，……為實體，謂詞P說明這些實體之間的關(guān)系。多元關(guān)系的表示法用語義網(wǎng)絡(luò)表示多元關(guān)系時，可把它轉(zhuǎn)化為一個或多個二員關(guān)系的組合，然后再利用下一節(jié)討論的合取關(guān)系的表示方法，把這種多元關(guān)系表示出來。

483.情況和動作的表示

情況的表示(1/2)ISAAKOOwneeStarAKOAKOEndAKOAKOOwnerAKO小燕子占有權(quán)占有資格燕子巢春天秋天情況時間鳥窩鳥表示方法：西蒙提出了增加情況和動作結(jié)點的描述方法。例2.12：用語義網(wǎng)絡(luò)表示：“小燕子這只燕子從春天到秋天占有一個巢”解：需要設(shè)立一個占有權(quán)結(jié)點，表示占有物和占有時間等。493.情況和動作的表示

情況的表示(2/2)ISAAKOOwnsAKO小燕子燕子鳥巢鳥窩對上述問題，也可以把占有作為一種關(guān)系，并用一條弧來表示，但在這種表示方法下，占有關(guān)系就無法表示了503.情況和動作的表示

事件和動作的表示GiftReceiverGiverGiftReceiverGiverAction給予事件一個優(yōu)盤常河江濤給常河江濤一個優(yōu)盤給用這種方法表示事件或動作時，需要設(shè)立一個事件節(jié)點或動作結(jié)點。其中，事件節(jié)點由一些向外引出的弧來指出事件行為及發(fā)出者與接受者。動作結(jié)點由一些向外引出的弧來指出動作的主體與客體。例2.13用于語義網(wǎng)絡(luò)表示：“常河給江濤一個優(yōu)盤”解：用事件節(jié)點表示如圖2.20所示。用動作結(jié)點節(jié)點表示如圖2.21所示圖2.20帶有事件節(jié)點的語義網(wǎng)絡(luò)圖2.21帶有動作節(jié)點的語義網(wǎng)絡(luò)514.語義網(wǎng)絡(luò)的基本推理過程

繼承

用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的問題求解系統(tǒng)主要由兩大部分所組成，一部分是由語義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識庫，另一部分是用于問題求解的推理機構(gòu)。語義網(wǎng)絡(luò)的推理過程主要有兩種，一種是繼承，另一種是匹配。繼承的概念是指把對事物的描述從抽象結(jié)點傳遞到實例結(jié)點。通過繼承可以得到所需結(jié)點的一些屬性值，它通常是沿著ISA、AKO等繼承弧進行的。繼承的一般過程(1)建立一個結(jié)點表，用來存放待求解結(jié)點和所有以ISA、AKO等繼承弧與此結(jié)點相連的那些結(jié)點。初始情況下，表中只有待求解結(jié)點。(2)檢查表中的第一個結(jié)點是否是有繼承弧。如果有，就把該弧所指的所有結(jié)點放入結(jié)點表的末尾，記錄這些結(jié)點的所有屬性，并從結(jié)點表中刪除第一個結(jié)點。如果沒有繼承弧，僅從結(jié)點表中刪除第一個結(jié)點。(3)重復(fù)(2)，直到結(jié)點表為空。此時，記錄下來的所有屬性都是待求解結(jié)點繼承來的屬性。繼承的例子

在圖2-17所示的語義網(wǎng)絡(luò)中，通過繼承關(guān)系可以得到“鳥”具有“會吃”、“能運動”的屬性

524.語義網(wǎng)絡(luò)的基本推理過程

匹配？王強匹配是指在知識庫的語義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求解問題相符的語義網(wǎng)絡(luò)模式。匹配的過程(1)根據(jù)待求解問題的要求構(gòu)造一個網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片斷中有些結(jié)點或弧的標識是空的，稱為詢問處，它反映的是待求解的問題。(2)根據(jù)該語義片斷到知識庫中去尋找所需要的信息。(3)當待求解問題的網(wǎng)絡(luò)片斷與知識庫中的某語義網(wǎng)絡(luò)片斷相匹配時，則與詢問處相匹配的事實就是問題的解。匹配的例子例2.13：假設(shè)圖2-18的語義網(wǎng)絡(luò)已在知識庫中，問王強在哪個公司工作？解：根據(jù)這個問題的要求，可構(gòu)造如如下語義網(wǎng)絡(luò)片斷。當用該語義網(wǎng)絡(luò)片斷與圖2-18所示的語義網(wǎng)絡(luò)進行匹配時，由“Work-for”弧所指的結(jié)點可知，職員王強工作在“理想公司”，這就得到了問題的答案。若還想知道職員王強的其它情況，則可在語義網(wǎng)絡(luò)中增加相應(yīng)的空結(jié)點。535.語義網(wǎng)絡(luò)表示的特征主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)性把事物的屬性以及事物間的各種語義聯(lián)系顯式地表示出來，是一種結(jié)構(gòu)化的知識表示方法。在這種方法中，下層結(jié)點可以繼承、新增、變異上層結(jié)點的屬性。聯(lián)想性本來是作為人類聯(lián)想記憶模型提出來的，它著重強調(diào)事物間的語義聯(lián)系，體現(xiàn)了人類的聯(lián)想思維過程。自然性語義網(wǎng)絡(luò)可以比較直觀把知識表示出來，符合人們表達事物間關(guān)系的習慣。主要缺點：非嚴格性沒有象謂詞那樣嚴格的形式表示體系，一個給定語義網(wǎng)絡(luò)的含義完全依賴于處理程序?qū)λM行的解釋，通過語義網(wǎng)絡(luò)所實現(xiàn)的推理不能保證其正確性。復(fù)雜性語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的手段是多種多樣的，這雖然對其表示帶來了靈活性，但同時也由于表示形式的不一致，使得它的處理增加了復(fù)雜性。542.2確定性知識表示方法2.2.1謂詞邏輯表示法2.2.2產(chǎn)生式表示法2.2.3語義網(wǎng)絡(luò)表示法2.2.4框架表示法1.框架理論2.框架結(jié)構(gòu)和框架表示3.框架系統(tǒng)4.框架系統(tǒng)問題的基本過程5框架表示法的特征551.框架理論

框架理論是明斯基于1975年作為理解視覺、自然語言對話及其它復(fù)雜行為的一種基礎(chǔ)提出來的。它認為人們對現(xiàn)實世界中各種事物的認識都是以一種類似于框架的結(jié)構(gòu)存儲在記憶中的，當遇到一個新事物時，就從記憶中找出一個合適的框架，并根據(jù)新的情況對其細節(jié)加以修改、補充，從而形成對這個新事物的認識。例如，對飯店、教室等的認識?？蚣埽菏侨藗冋J識事物的一種通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。即當新情況發(fā)生時，人們只要把新的數(shù)據(jù)加入到該通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中便可形成一個具體的實體(類)，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為框架。實例框架：對于一個框架，當人們把觀察或認識到的具體細節(jié)填入后，就得到了該框架的一個具體實例，框架的這種具體實例被稱為實例框架?？蚣芟到y(tǒng)：在框架理論中，框架是知識的基本單位，把一組有關(guān)的框架連結(jié)起來便可形成一個框架系統(tǒng)?？蚣芟到y(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來完成。

562.框架結(jié)構(gòu)和框架表示

框架的基本結(jié)構(gòu)(1/2)<框架名>槽名1：側(cè)面名11值111，值112，…側(cè)面名12值121，值122，…:槽名2：側(cè)面名21值211，值212，…側(cè)面名22值221，值222，…:::槽名n：側(cè)面名n1值n11，值n12，…側(cè)面名n2值n21，值n22，…:側(cè)面名nm值nm1，值nm2，…572.5.2框架結(jié)構(gòu)和框架表示

框架的基本結(jié)構(gòu)(2/2)例2.14一個直接描述碩士生有關(guān)情況的框架Frame<MASTER>Name：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Sex：Area（male，female）Default：maleAge：Unit（Years）Major：Unit（Major）Field：Unit（Field）Advisor：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Project：Area（National，Provincial，Other）Default：NationalPaper：Area（SCI，EI，Core，General）Default：CoreAddress：<S-Address>Telephone：HomeUnit（Number）MobileUnit（Number）582.框架結(jié)構(gòu)和框架表示

框架表示(1/3)當知識結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時，往往需要用多個相互聯(lián)系的框架來表示。例如，對前面例2.14的碩士生框架“MASTER”可分為：“Student”框架，描述所有學生的共性，上層框架“Master”框架，描述碩士生的個性，子框架，繼承“Student”框架的屬性學生框架Frame<Student>Name：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Sex：Area（male，female）Default：male//缺省Age：Unit（Years）If-Needed：Ask-Age//詢問賦值A(chǔ)ddress：<S-Address>Telephone：HomeUnit（Number）MobileUnit（Number）If-Needed：Ask-Telephone//詢問賦值592.框架結(jié)構(gòu)和框架表示

框架表示(2/3)碩士生框架Frame<Master>AKO：<Student>//預(yù)定義槽名Major：Unit（Major）//專業(yè)If-Needed：Ask-Major//詢問賦值If-Added：Check-Major//后繼處理Field：Unit（Direction-Name）//方向If-Needed：Ask–Field//詢問賦值A(chǔ)dvisor：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）//導師If-Needed：Ask-Visor//詢問賦值Project：Area（National，Provincial，Other）//項目Default：National//缺省Paper：Area（SCI，EI，Core，General）//論文Default：Core//缺省這里，用到了一個系統(tǒng)預(yù)定義槽名AKO，其含義為“是一種”。當AKO作為下層框架的槽名時，其槽值為上層框架的框架名，表示該下層框架所描述的事物比其上層框架更具體。并且，由AKO所聯(lián)系的框架之間具有屬性的繼承關(guān)系。602.框架結(jié)構(gòu)和框架表示

框架表示(3/3)

框架的繼承技術(shù)，通常由框架中設(shè)置的3個側(cè)面：Default、If-Needed、If-Added所提供的缺省推理功能來組合實現(xiàn)。Default：該側(cè)面的作用是為相應(yīng)槽提供缺省值。當其所在槽沒有填入槽值時，系統(tǒng)就以此側(cè)面值作為該槽的默認值。例如，Paper槽的默認值為Core。If-Needed：該側(cè)面的作用是提供一個為相應(yīng)槽賦值的過程。當某個槽不能提供統(tǒng)一的缺省值時，可在該槽增加一個If-Needed側(cè)面，系統(tǒng)通過調(diào)用該側(cè)面提供的過程，產(chǎn)生相應(yīng)的屬性值。例如，Age槽、Telephone槽等。If-Added：該側(cè)面的作用是提供一個因相應(yīng)槽值變化而引起的后繼處理過程。當某個槽的槽值變化會影響到一些相關(guān)槽時，需要在該槽增加一個If-Added側(cè)面，系統(tǒng)通過調(diào)用該側(cè)面提供的過程去完成對其相關(guān)槽的后繼處理。例如，Major槽，由于專業(yè)的變化，可能會引起Field和Advisor的變化，因此需要調(diào)用If-Added側(cè)面提供的Check-Major過程進行后繼處理。612.框架結(jié)構(gòu)和框架表示

實例框架

例如，有楊葉和柳青2個碩士生，將他們的情況分別添入Master，會可得到：碩士生-1框架：

Frame<Master-1>ISA：<Master>//是一個Name：YangYeSex：femaleMajor：ComputerField：Web-Intelligence//方向Web智能Advisor：LinHai//導師林海Project：Provincial

//項目省部級碩士生-2框架：

Frame<Master-2>ISA：<Master>Name：LiuQingAge：22Major：ComputerAdvisor：LinHaiPaper：EI//論文EI收錄其中用到了系統(tǒng)預(yù)定以槽名ISA，即Master-1和Master-2是2個具體的Master。623.框架系統(tǒng)

框架之間的聯(lián)系StudentCollegianMasterDoctorMaster-1…S-AddressISAISAAKOAddressAKOAKO

框架系統(tǒng)由框架之間的橫向或縱向聯(lián)系構(gòu)成?？v向聯(lián)系是指那種具有繼承關(guān)系的上下層框架之間的聯(lián)系。如下圖，學生可按照接受教育的層次分為本生、碩和博。每類學生又可按照所學專業(yè)的不同劃分?？v向聯(lián)系通過預(yù)定以槽名AKO和ISA等來實現(xiàn)。橫向聯(lián)系是指那種以另外一個框架名作為一個槽的槽值或側(cè)面值所建立起來的框架之間的聯(lián)系。如下圖中Student框架與S-Addre框架之間就是一種橫向聯(lián)系。Master-2634.框架系統(tǒng)問題求解的基本過程

特性繼承(1/2)特性繼承過程通過ISA、AKO鏈來實現(xiàn)。當需要查詢某一事物的某個屬性，且描述該事物的框架未提供其屬性值時，系統(tǒng)就沿ISA和AKO鏈追溯到具有相同槽的類或超類框架。如果該槽提供有Default側(cè)面值，就繼承該默認值作為查詢結(jié)果返回。如果該槽提供有If-Needed側(cè)面供繼承，則執(zhí)行If-Needed操作，去產(chǎn)生一個值作為查詢結(jié)果。如果對某個事物的某一屬性進行了賦值或修改操作，則系統(tǒng)會自動沿ISA和AKO鏈追溯到具有相應(yīng)的類或超類框架，去執(zhí)行If-Added操作，作相應(yīng)的后繼處理。If-Needed與If-Added過程的區(qū)別它們的主要區(qū)別在于激活時機和操作目的不同。If-Needed操作是在系統(tǒng)試圖查詢某個事物框架中未記載的屬性值時激活，并根據(jù)查詢需求，被動地即時產(chǎn)生所需要的屬性值；If-Added操作是在系統(tǒng)對某個事務(wù)框架的屬性作賦值或修改工作后激活，目的在于通過這些后繼處理，主動做好配套操作，以消除可能存在的不一致。644.框架系統(tǒng)問題求解的基本過程

特性繼承(2/2)特性繼承的例如前面的學生框架若要查詢Master-1的Sex，則可直接回答；但要查詢Master-2的Sex，則需要沿ISA鏈和AKO鏈到Student框架取其默認值male。若要查詢Master-2的Field，需要沿ISA鏈到Master框架，執(zhí)行Field槽If-Needed側(cè)面的Ask-Field操作，即時產(chǎn)生一個值，假設(shè)產(chǎn)生的值是Data-Mining，則表示Master-2的研究方向為數(shù)據(jù)挖掘。如果要修改Master-2的Major，需要沿ISA鏈到Master框架，執(zhí)行Major槽If-Added側(cè)面的Check-Major操作，對Field、Advisor進行修改，以保持知識的一致性。652.3確定性知識推理方法

智能系統(tǒng)的推理過程實際上就是一種思維過程。本章重點討論確定性推理，不確定性推理放到第5章。

2.3.1產(chǎn)生式推理1.產(chǎn)生式推理的基本結(jié)構(gòu)2.產(chǎn)生式的正向推理3.產(chǎn)生式的逆向推理4.產(chǎn)生式的混合推理

2.3.2自然演繹推理2.3.3歸結(jié)演繹推理661.產(chǎn)生式推理的基本結(jié)構(gòu)

(1/2)控制系統(tǒng)規(guī)則庫綜合數(shù)據(jù)庫綜合數(shù)據(jù)庫DB(DataBase)(1)存放推理過程的各種當前信息。如：問題的初始狀態(tài)輸入的事實中間結(jié)論及最終結(jié)論(2)作為推理過程選擇可用規(guī)則的依據(jù)。推理過程中某條規(guī)則是否可用，是通過該規(guī)則的前提與DB中的已知事實的匹配來確定的?？善ヅ涞囊?guī)則稱為可用規(guī)則。利用可用規(guī)則進行推理，將會得到一個結(jié)論。該結(jié)論若不是目標，將作為新的事實放入DB，成為以后推理的已知事實。

規(guī)則庫RB(RuleBase)

也稱知識庫KB(KnowledgeBase)(1)作用用于存放推理所需要的所有規(guī)則，是整個產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識集。是產(chǎn)生式系統(tǒng)能夠進行推理的根本。(2)要求

知識的完整性、一致性、準確性、靈活性和可組織性671.產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

(2/2)控制系統(tǒng)(Controlsystem)控制系統(tǒng)的主要作用亦稱推理機，用于控制整個產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行，決定問題求解過程的推理線路?？刂葡到y(tǒng)的主要任務(wù)選擇匹配：按一定策略從規(guī)則庫種選擇規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫中的已知事實進行匹配。匹配是指把所選規(guī)則的前提與綜合數(shù)據(jù)庫中的已知事實進行比較，若事實庫中存的事實與所選規(guī)則前提一致，則稱匹配成功，該規(guī)則為可用；否則，稱匹配失敗，該規(guī)則不可用。沖突消解：對匹配成功的規(guī)則，按照某種策略從中選出一條規(guī)則執(zhí)行。執(zhí)行操作：對所執(zhí)行的規(guī)則，若其后件為一個或多個結(jié)論，則把這些結(jié)論加入綜合數(shù)據(jù)庫；若其后件為一個或多個操作時，執(zhí)行這些操作。終止推理：檢查綜合數(shù)據(jù)庫中是否包含有目標，若有，則停止推理。路徑解釋：在問題求解過程中，記住應(yīng)用過的規(guī)則序列，以便最終能夠給出問題的解的路徑。682.產(chǎn)生式的正向推理

算法

從已知事實出發(fā)、正向使用規(guī)則，也稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動推理或前向鏈推理。算法描述(1)把用戶提供的初始證據(jù)放入綜合數(shù)據(jù)庫；(2)檢查綜合數(shù)據(jù)庫中是否包含了問題的解，若已包含，則求解結(jié)束，并成功推出；否則執(zhí)行下一步；(3)檢查知識庫中是否有可用知識，若有，形成當前可用知識集，執(zhí)行下一步；否則轉(zhuǎn)(5)。(4)按照某種沖突消解策略，從當前可用知識集中選出一條規(guī)則進行推理，并將推出的新事實加入綜合數(shù)據(jù)庫種，然后轉(zhuǎn)(2)。(5)詢問用戶是否可以進一步補充新的事實，若可補充，則將補充的新事實加入綜合數(shù)據(jù)庫中，然后轉(zhuǎn)(3)；否則表示無解，失敗退出。至于如何根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫中的事實到知識庫中選取可用知識，當知識庫中有多條知識可用時應(yīng)該先使用那一條知識等。這些問題涉及到了知識的匹配方法和沖突消解策略，以后將會分別討論。其流程圖如下：69把初始證據(jù)放入DBDB中有解嗎？KB中有可用知識嗎？

形成可用知識集可用知識集空嗎？按照沖突消解策略從該知識集中選出一條知識進行推理

推出的是新事實嗎？

將新事實加入到DB把用戶補充的新事實加入到DB中

用戶可補充新事實嗎？

失敗退出

成功退出YNNYNNNYYY702.產(chǎn)生式的正向推理

例子(1/2)推理開始后，先把A放入綜合數(shù)據(jù)庫，然后檢查綜合數(shù)據(jù)庫中是否含有該問題的解，回答為“N”。接著檢查知識庫中是否有可用知識，顯然r2可用，形成僅含r2的知識集。從該知識集中取出r2，推出新的實事B，將B加入綜合數(shù)據(jù)庫，檢查綜合數(shù)據(jù)庫中是否含有目標C，回答為“N”。再檢查知識庫中是否有可用知識，此時由于B的加入使得r1為可用，形成僅含r1的知識集。從該知識集中取出r1，推出新的實事C，將C加入綜合數(shù)據(jù)庫，檢查綜合數(shù)據(jù)庫中是否含有目標C，回答為“Y”。它說明綜合數(shù)據(jù)庫中已經(jīng)含有問題的解，推理成功結(jié)束，目標C得證。例2.15請用正向推理完成以下問題的求解假設(shè)知識庫中包含有以下2條規(guī)則：r1：IFBTHENCr2：IFATHENB已知初始證據(jù)A，求證目標C。

解：推理過程如下：推理開始前，綜合數(shù)據(jù)庫為空。BAC初始證據(jù)推理規(guī)則r1r2CC求證目標BC712.產(chǎn)生式的正向推理

例子(2/2)簡化的動物識別例子，僅包括其中的r3和r15，完整例子后面討論。

例2.16設(shè)有以下兩條規(guī)則r3：IF動物有羽毛THEN動物是鳥r15：IF動物是鳥AND動物善飛THEN動物是信天翁其中，r3和r15是上述兩條規(guī)則在動物識別系統(tǒng)中的規(guī)則編號。假設(shè)已知有以下事實：

動物有羽毛，動物善飛求滿足以上事實的動物是何種動物。

解：由于已知事實“動物有羽毛”，即r3的前提條件滿足，因此r3可用，承認的r3結(jié)論，即推出新的事實“動物是鳥”。此時，r15的兩個前提條件均滿足，即r15的前提條件滿足，因此r15可用，承認的r15結(jié)論，即推出新的事實“動物是信天翁”。動物有羽毛動物善飛動物是鳥動物是信天翁r3r15例2.16的推理過程723.產(chǎn)生式的逆向推理

算法

從某個假設(shè)目標出發(fā)，逆向使用規(guī)則，亦稱為目標驅(qū)動推理或逆向鏈推理。算法描述：(1)將要求證的目標（稱為假設(shè)）構(gòu)成一個假設(shè)集；(2)從假設(shè)集中選出一個假設(shè)，檢查該假設(shè)是否在綜合數(shù)據(jù)庫中，若在，則該假設(shè)成立，此時，若假設(shè)集為空，則成功退出，否則仍執(zhí)行(2)；若該假設(shè)不在數(shù)據(jù)庫中，則執(zhí)行下一步；(3)檢查該假設(shè)是否可由知識庫的某個知識導出，若不能由某個知識導出，則詢問用戶該假設(shè)是否為可由用戶證實的原始事實，若是，該假設(shè)成立，并將其放入綜合數(shù)據(jù)庫，再重新尋找新的假設(shè)，若不是，則轉(zhuǎn)(5)；若能由某個知識導出，則執(zhí)行下一步；(4)將知識庫中可以導出該假設(shè)的所有知識構(gòu)成一個可用知識集；(5)檢查可用知識集是否為空，若是，失敗退出