知識系統(tǒng)工程方法

知識系統(tǒng)工程方法第1頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一一、知識工程概念的提出知識工程就是探索關(guān)于知識的表示、獲?。ò▽W(xué)習(xí)、保存及交換）和運用（包括檢索、推理以及其它各種形式的加工）的理論、方法及實現(xiàn)技術(shù)。在1975年第五屆國際人工智能會議上，有美國斯坦福大學(xué)計算機系教授哥鮑姆作了關(guān)于“人工智能技藝”的演講，提出了知識工程這一概念，由此出現(xiàn)了知識工程的學(xué)科，并在近些年來迅速發(fā)展和演化。從傳統(tǒng)意義上講，知識工程與信息系統(tǒng)的發(fā)展有關(guān)，在信息系統(tǒng)中，知識和推理扮演著關(guān)鍵的角色。第2頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

CommonKADS是一系列國際研究和知識工程應(yīng)用項目的結(jié)晶。CommonKADS的實際應(yīng)用表明許多系統(tǒng)項目之所以失敗是因為一種叫做技術(shù)推動的方法。只有清楚系統(tǒng)的角色和它對組織的潛在影響，并且在系統(tǒng)開發(fā)之前和系統(tǒng)開發(fā)期間兩者達到高度的一致，一個組織才能成功的應(yīng)用信息和知識技術(shù)。因此對于組織的分析而言，引入面向知識的方法和技術(shù)是一個很大的進步。

第3頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

組織的分析目的是建立一個應(yīng)用推動的方法。這種方法可以面向用戶、客戶和項目相關(guān)人員保證新系統(tǒng)能夠解決實際問題或者利用組織內(nèi)真正的機會。這個方法的其他有用的功能是可以解決復(fù)雜人機交互的建模問題，解決新規(guī)范技術(shù)的引入問題，解決靈活性、風(fēng)險驅(qū)動定義以及可配置的生命周期管理方法的定義問題，該方法替代了用于信息系統(tǒng)項目的瀑布模型（該模型很經(jīng)典，但過于嚴格）。第4頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一4.1知識工程的含義與原理

CommonKADS方法學(xué)提供了一種結(jié)構(gòu)化方法。它基于幾個基本思想或原則，而這些基本思想或原則是從長年的經(jīng)驗中得到的。我們簡要地介紹作為現(xiàn)代知識工程基礎(chǔ)的基本原則。

知識工程不是“從專家的頭腦中挖掘”的某種東西，而是由構(gòu)造人類知識不同方面的模型組成。第5頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一習(xí)慣上，知識工程被視為一種從專家的頭腦中“提取”或“挖掘”出來并以可計算形式傳送到機器的過程。這已被證明是原始和相當(dāng)幼稚的觀點。今天，知識工程被視為一種建?；顒印ＤＰ褪菍ΜF(xiàn)實的某一部分進行的一種有目的的抽象。建模是對知識的少數(shù)幾個方面建立一種好的描述（即能夠清楚地表達你的目的），而又忽略其他方面。按照CommonKADS的觀點，知識項目用于構(gòu)造某些方面的模型，這些模型應(yīng)成為項目所提交的產(chǎn)品的一個重要部分。CommonKADS模型套件是分解和結(jié)構(gòu)化知識工程過程的方便工具。第6頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識級原則：在知識建模中，首先要集中考慮知識的概念結(jié)構(gòu)，而把編程細節(jié)留在以后考慮。

第7頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識級原則首先是由AlanNewell（1982）提出的，他說：知識要在概念級上建模，而不應(yīng)依賴于特殊的計算結(jié)構(gòu)和軟件實現(xiàn)。知識建模中所使用的概念應(yīng)參照和反映現(xiàn)實世界領(lǐng)域，并用相關(guān)人員可理解的詞匯進行表達。按照CommonKADS的觀點，知識系統(tǒng)的制品的設(shè)計應(yīng)當(dāng)稱為保持結(jié)構(gòu)的設(shè)計，因為它遵循和保持了所分析的知識的概念結(jié)構(gòu)。第8頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一盡管知識的體系結(jié)構(gòu)明顯比基于規(guī)則的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，但知識確實有可以理解的結(jié)構(gòu)，這就是我們進行成功的知識分析的出發(fā)點。從概念上來說，知識級模型通過知識分類可幫助我們理解人類解決問題的世界?，F(xiàn)代知識工程的一個重要結(jié)果是：人的專長可根據(jù)知識的穩(wěn)定和通用的種類、模式和結(jié)構(gòu)來進行明確的分析。因此，我們把知識看作是具有良好結(jié)構(gòu)的函數(shù)模型，其不同部分在人類問題求解中擔(dān)當(dāng)著不同的、有限制的和專門的角色。第9頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一開發(fā)簡單或非常著名的信息系統(tǒng)通常遵循一種固定的管理路線。這就是所謂的系統(tǒng)開發(fā)的瀑布模型。它由按照預(yù)先定義好順序的一些預(yù)先定義的階段組成：項目的準(zhǔn)備和計劃；找出客戶需求；詳細說明和設(shè)計系統(tǒng)；編程、測試和交付使用——并且只能按這種順序進行。第10頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識非常豐富，直接套用這種嚴格的方法非常困難?？焖僭头ㄔ谥R系統(tǒng)中非常流行，因為它能進行現(xiàn)場學(xué)習(xí)，并能根據(jù)需要隨時改變流程?？焖僭头ǖ娜秉c是難以預(yù)測和管理，這是它特定的本質(zhì)。因此，ComnonKADS采用的一種可配置的、平衡的項目管理方法，它比瀑布模型更靈活，比快速原型法更易于控制。知識項目管理遵循螺旋式方法，這種方法支持結(jié)構(gòu)化學(xué)習(xí)，即CoommonKADS模型的暫時結(jié)果或“狀態(tài)”可作為下一步來采取什么步驟的信號。在確定這些步驟時，目標(biāo)和風(fēng)險概念起著關(guān)鍵作用。

第11頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第12頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

從始至終，我們將重點放在執(zhí)行抽取的實際方法和方式上。在知識建模方法論語境中，我們使用例子來說明不同的技巧和工具是怎樣在一起協(xié)調(diào)。第13頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識抽取的特征

知識抽取可以為知識建模提供素材。這些素材不全是“未加工”的，使用抽取技術(shù)后的結(jié)果通常是得到一種結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，例如，標(biāo)記、圖表、術(shù)語表、公式和非正式的規(guī)則等。意識到脫離了抽取技巧，一個人就無法得到真正且正式的描述是很重要的。在抽取上強加正式的表示將會在抽取過程中導(dǎo)致偏見，甚至經(jīng)常會得到錯誤的數(shù)據(jù)。抽取應(yīng)該要集中化和結(jié)構(gòu)化，但是也要盡可能的開放。將抽取的原材料轉(zhuǎn)化成問題解決過程中更正式的描述是知識建模的一個任務(wù)。第14頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一執(zhí)行知識抽取和知識分析的知識工程師（或者叫知識分析員）實質(zhì)上不需要掌握很深的應(yīng)用領(lǐng)域知識。在大多數(shù)情況下，他（她）實際上需要請教資深專家。這也許是因為當(dāng)時沒有可用的文檔，或者他們意識到在從事的領(lǐng)域中真正的專家來自與實踐，而不是死讀書本。第15頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一以下兩個問題在知識抽取過程中相當(dāng)突出（1）我們怎樣讓專家們告訴我們或者給我們演示他們做什么？（2）我們怎樣決定他們解決問題的能力是由什么形成的？第16頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一這個任務(wù)是非常艱巨的，特別是在大的應(yīng)用語境中顯得尤為突出。有很多情況會使問題變得更加難以處理。許多技術(shù)知識是從多年積累的經(jīng)驗中獲得的，并且是以直觀推斷的形式表示的。直觀推斷是一種經(jīng)驗規(guī)則或者是一種已證明了的方法這些規(guī)則和方法可以用來獲得特定信息的結(jié)果。通常，專業(yè)技術(shù)變得如此墨守成規(guī)，以至于專家們都無法知道他們做什么或者為什么做。。第17頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識庫(KB)知識庫管理系統(tǒng)(KBMS)

要用計算機進行知識處理和智能處理，則必須要有個“能對知識進行系統(tǒng)化地組織與管理、能存儲、增、刪、改、查詢和檢索知識的機構(gòu)，這就是知識庫和知識庫管理系統(tǒng)的功能。因此，研究、開發(fā)知識庫相知識庫管理系統(tǒng)就是迫切而又必須要做的事情。

第18頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識的系統(tǒng)化組織與管理

所謂知識，是人們對自然現(xiàn)象的認識和從中總結(jié)出規(guī)律、經(jīng)驗。人類的知識是極其豐富與龐雜的，如何規(guī)范地描述這些認識、規(guī)律、經(jīng)驗，一直是人們所探討的問題。至今還沒有一個統(tǒng)一的格式，但常用K＝F十R十C模式來表達，其中；K表式知識項(Knowledge)，F(xiàn)表事實(Fact)，R表示規(guī)則(Rules)，C表示概念(Concepts)。這里的概念主要指術(shù)語的含義、規(guī)則的語義說明等。第19頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識的系統(tǒng)化的組織與管理機制包括：

知識的結(jié)構(gòu)化的存儲。由于人類的知識太龐雜了，首先要對知識進行分類，再進行結(jié)構(gòu)化處理，抽象出來，以便能由計算機進行有效的存儲，這要與所用的知識表示的方式結(jié)合起來，在知識表示里大家可能已經(jīng)知道了，但還要考慮知識庫的存儲結(jié)構(gòu)，在下面小節(jié)里將對此進行介紹。

第20頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一技術(shù)工具（方法、硬件、軟件、系統(tǒng)）包括：

對知識庫里存放的知識進行快速有效的查詢與檢索，對用戶提供行之有效的查詢與檢索工具，是知識庫最基本的功能。還應(yīng)考慮在查詢中用戶提出的各種約束條件的處理，這個過程就包含了推理的因素，所以有人把這稱為“智能性查詢”。是有道理的。第21頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一對知識庫進行增、刪、改操作，這是知識庫的生命力的體現(xiàn)。因為人類的知識的變化與更新是很頻繁的，對知識庫里存放的知識進行增、刪、改的操作是不可避免的，而且操作的次數(shù)還不會少，因此，向用戶提供方便的增、刪、改操作就顯得特別重要了。

第22頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一在對知識庫的增、刪、改操作過程中必然會發(fā)生矛盾，即非一致性問題。還會出現(xiàn)知識的不完整性問題，這就要進行一致性與完整性處理，這是保證知識庫所提供知識的正確性、完整性的重要措施。

第23頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一對知識進行結(jié)構(gòu)化處理的方法

引入“元規(guī)則”(Meta—Ru1e)，即闡述規(guī)則的規(guī)則，用來指導(dǎo)規(guī)則的存儲；構(gòu)成具有層次結(jié)構(gòu)的規(guī)則庫，以便于查詢、檢索和運用；

組成“樹形結(jié)構(gòu)”，如馬里蘭大學(xué)的CSA系統(tǒng)，將規(guī)則組成“激發(fā)樹”；采用“樹形結(jié)構(gòu)”，如利用語義網(wǎng)絡(luò)方法來表達和存儲知識；適當(dāng)?shù)胤诸惤M織知識，如卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的AM系統(tǒng)，將數(shù)學(xué)核心概念知識以框架方式存放在事實庫中；

采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，利用各種索引、目錄、詞典等技術(shù)，提高存儲、檢索效率。第24頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一下面介紹的一種規(guī)則連接表和謂詞／規(guī)則索引技術(shù)的方法，就是一種在一階謂詞邏輯的表示形式下，利用關(guān)系數(shù)據(jù)庫提供的存儲與管理數(shù)據(jù)的功能來對規(guī)則、事實、概念進行有效管理的一種方法。第25頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一在一階謂詞邏輯中，謂詞是最基本的語句表示單位，所有的規(guī)則和事實都是用謂詞表達的。因此，通過謂詞將規(guī)則庫和知識庫聯(lián)系起來，能改變知識庫的組織化程度，提高知識檢索的效率。

第26頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一假設(shè)知識庫KB中所有的謂詞集合為P(1)事實庫FB可表示成：

FB＝f(Pi))，Pi屬于P其中，(f(Pi))表示所有的以謂詞Pi打頭的事實；

(2)規(guī)則庫RB可表示為：

RB＝{r(pi)};Pi屬于P其中r(Pi)＝(Pi，ci1，ci2，．．，cin)表示以pi為結(jié)論謂詞，以cil，ci2，…，cin為條件謂詞的一條規(guī)則：

第27頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一{r(Pi)}表示所有的以謂詞Pi為結(jié)論謂詞的規(guī)則；規(guī)定規(guī)則連接圖的結(jié)點表示規(guī)則庫中的一條規(guī)則。若ci是規(guī)則r(Q)的一個條件謂詞。并且r(ci)屬于RB，則在規(guī)則連接圖中，從結(jié)點r(Q)到結(jié)點r(ci)畫—條有向弧。這樣，就可以建立起對應(yīng)于規(guī)則庫RB的規(guī)則連接圖RcG;同時，建立從結(jié)論謂詞到規(guī)則的謂詞／規(guī)則索引，就可以一次性地快速檢索出與某謂詞有關(guān)的所有事實和規(guī)則。

第28頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一根據(jù)這些謂詞很容易從事實庫中找出所有以它們打頭的事實來。用這種方法，可以快速、一次性地找出所有與某謂詞有關(guān)的事實和規(guī)則來。即使出現(xiàn)遞歸的情況，也不會影響算法的正確性和效率，因此，這是一種非常有效的知識檢索算法。

第29頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識庫和知識庫管理系統(tǒng)的功能

知識表示功能；應(yīng)能提供用戶一種或多種知識表示方法，目前已有的知識表示方法有謂詞邏輯方法、以框架為基礎(chǔ)的知識表示方法、產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)方法、腳本方法等等。常用的是謂詞邏輯方法(尤以一階謂詞邏輯用得最為普遍)、框架方式和產(chǎn)生式規(guī)則。

2．對知識有系統(tǒng)化的、組織管理機制，包括事實管理，規(guī)則管理，及概念管理，還有知識字典的管理工作。大容量知識的存儲與管理是人們必須重視的。

第30頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一3．知識庫的操作：知識庫的建立與撤消，知識的插入、刪除和修改，知識庫的重組工作。4．能向用戶提供對知識項進行查問、檢索的功能，例如“知識查詢語言”，還應(yīng)能對用戶的查詢請求進行語法檢查，并給出出錯信息。將來，系統(tǒng)會用聲、圖、文的形式與用戶進行交互活功。第31頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

5．知識的獲取與學(xué)習(xí)功能，知識的編輯功能，在獲取新知識的過程中要對知識的完整性、新舊知識的一致性進行處理。

6．知識庫與知識庫管理系統(tǒng)的維護與診斷，包括日常的系統(tǒng)事務(wù)管理、出錯處理等等。7．知識庫和知識庫管理系統(tǒng)的安全控制用戶的使用權(quán)限管理。第32頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識模型組件

“知識”與“信息”緊密相關(guān)，我們說：一個患者體溫達到39.0°C的事實是一條信息,但內(nèi)科醫(yī)生有相應(yīng)的知識推斷出是否患者發(fā)燒。從系統(tǒng)工程的觀點來看：知識最可能被看作是一種特殊類型的信息，叫做“關(guān)于信息的信息”。知識告訴我們關(guān)于特定信息的事情。將知識整合到一個子類體系中，這通常會成為知識建模的工具。兩類之間子類鏈接提供這兩類的信息。因此知識具有典型的“關(guān)于”特征：它告訴我們關(guān)于理解一些其他信息的方式：

第33頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一四、知識系統(tǒng)的開發(fā)步驟進入與知識建模相關(guān)的詳細內(nèi)容之前，我們先來看一個簡單例子。試想一個提供貸款的財務(wù)應(yīng)用。這個領(lǐng)域中的兩個類和其他一些典型屬性如圖4.1

所示。該圖還表示了信息和知識的區(qū)別。信息通常是一個某人X有一筆貸款Y。我們用一個信息type（類型）做這個信息的模型，在這個例予中，在person（人）和loan（貸款）之間有has_loan（借貸）關(guān)系。圖中還包含被我們直覺地稱為知識的三個陳述。例如，所有申請貸款者至少18周歲。知識作為“關(guān)于信息的信息”的觀點在這里得到支持。這些陳述告訴我們一些關(guān)于上面所列信息的一些情況。這些知識片斷告訴我們關(guān)于人和貸款的一般信息，而不僅僅是關(guān)于特定的人-貸款實例。第34頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

借貸

人年齡收入貸款數(shù)量利息第35頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一信息

John有$1750貸款Harry有$2500貸款知識貸款人年齡至少滿18歲收入達到$10000的人可貸款的最高限額為$2000收入在$10000到$20000之間的人貸款最高限額為$3000第36頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識模型

知識模型本身是一個幫助我們闡明知識-密集型信息-處理任務(wù)結(jié)構(gòu)的工具。一個應(yīng)用的知識模型可提供應(yīng)用所需要的數(shù)據(jù)和知識結(jié)構(gòu)的規(guī)范說明。模型開發(fā)成為分析過程的一部分。因此它在應(yīng)用詞匯中表示，包含領(lǐng)域（如汽車、房屋、船舶）和推理任務(wù)（如評估、配置、診斷）兩層意思。

第37頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第38頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識模型在本質(zhì)上與軟件工程中傳統(tǒng)分析模型具有相似的結(jié)構(gòu).推理任務(wù)通過對函數(shù)或“過程”的層次分解來描述。功能操作的數(shù)據(jù)和知識類型通過一個類似于數(shù)據(jù)模型或?qū)ο竽Ｐ偷姆桨竵砻枋?。這些概念與其他現(xiàn)代方法所采取的概念在目的上是相似的。當(dāng)然也有許多關(guān)鍵的區(qū)別。

第39頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一一個知識模型包括三部分每一部分包含一組相關(guān)的知識結(jié)構(gòu)。我們將每一部分稱為知識范疇。第一個范疇稱為領(lǐng)域知識。這個范疇詳細說明特定領(lǐng)域知識和在一個應(yīng)用中我們所討論的信息類型。例如，一個涉及醫(yī)療診斷應(yīng)用的領(lǐng)域知識將會包含相關(guān)疾病、癥狀和檢驗以及這些類型之間關(guān)系的定義。一個領(lǐng)域知識的描述在某種程度上類似于軟件工程中的“數(shù)據(jù)模型”或“對象模型”。第40頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識模型的第二個范疇包含推理知識。推理知識描述了使用領(lǐng)域知識的基本推理步驟。最好是將這些推理看作推理機的構(gòu)件。在軟件工程術(shù)語中，推理表示功能分解的最低水平。在醫(yī)療診斷應(yīng)用中的兩個推理的例子，是將癥狀和某種可能疾病相聯(lián)系的“假設(shè)”推理和用于確定某種特定疾病確實是引起所看到的癥狀的因素的試驗的“檢驗”推理。

第41頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識模型的第三個范疇是任務(wù)知識。任務(wù)知識描述一個應(yīng)用所要達到的目標(biāo)是什么以及如何通過將任務(wù)分解成子任務(wù)和推理來實現(xiàn)這些目標(biāo)。這個“如何”包含了任務(wù)的動態(tài)行為描述，即它們的內(nèi)在控制。例如，一個簡單的醫(yī)療診斷應(yīng)用可將DIAGNOSIS（診斷）作為其最高層任務(wù)，并且認為這個診斷可以通過一連串重復(fù)執(zhí)行的“假設(shè)”和“檢驗”推理來實現(xiàn)。任務(wù)知識類似于軟件工程中功能分解的較高水平，但還包含對相關(guān)功能的控制。第42頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一三個知識范疇的簡要概括和每個范疇的一些實例知識元素

第43頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)知識與任務(wù)方法

推理總有一個“原因”。換句活說，知識的一個重要方面是我們想用它做什么。我們想應(yīng)用知識達到什么目標(biāo)？我們下面就提出知識的典型目標(biāo)：·

我們想評估一個貸款應(yīng)用，將損失的風(fēng)險最小化。

·

我們想找到復(fù)印機的故障原因，以盡快恢復(fù)服務(wù)。

·

我們想給新建筑設(shè)計電梯。第44頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一任務(wù)和任務(wù)方法可分別理解為關(guān)于推理任務(wù)的“需要做什么”和“怎樣做”。任務(wù)定義復(fù)雜推理功能。高層任務(wù)通常與任務(wù)模型中定義的任務(wù)一致。任務(wù)規(guī)范說明告訴我們?nèi)蝿?wù)的輸入和輸出時什么。例如，醫(yī)療診斷任務(wù)的輸出不是：“疾病”，而是類似“錯誤范疇”之類的抽象名稱。

第45頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第46頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一知識模型模板

1.任務(wù)摸板任務(wù)模板形成了一種有關(guān)模型元素的可復(fù)用組合的公共類型。一個任務(wù)模板就是一個部分的知識模型，其中已經(jīng)指定了推理知識和任務(wù)知識。任務(wù)模板給知識工程師提供解決某個問題的典型的推理和任務(wù)。此外，任務(wù)模板還規(guī)定一種任務(wù)觀點所要求的典型的領(lǐng)域模式。知識工程師可用任務(wù)模板作為一個新應(yīng)用的模板，進行支持自頂向下的知識分析。

第47頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一2.任務(wù)類型

一般來說，當(dāng)知識工程同軟件工程相比時，其優(yōu)點就在任務(wù)類型的范圍有限。在認知心理學(xué)專著中給出了有關(guān)知識密集（人類）型的推理任務(wù)的任務(wù)類型學(xué)。許多作者已經(jīng)采用并進行了細化以應(yīng)用在知識工程中。第48頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一我們將任務(wù)分成兩類：分析（analytic）任務(wù)和綜合（syntheic）任務(wù)。分析任務(wù)一個很有名的分析任務(wù)類型就是classfication（分類）。

第49頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一圖4.7所示的任務(wù)層次結(jié)構(gòu)第50頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一分析任務(wù)類型一覽

第51頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一分析任務(wù)分析任務(wù)一個很有名的分析任務(wù)類型就是classfication（分類）。這種任務(wù)類型的原型例子是動物和植物的分類。在分類中，一個對象需要用他所屬的類別來描述其特征。基礎(chǔ)知識通常為每一類別提供對對象特征值的約束。分類經(jīng)常涉及到“自然的”（而不是人造的）對象。

第52頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一Diagnosis(診斷)和分類的不同之處在于診斷想要得到的輸出是該系統(tǒng)的一個故障。該任務(wù)類型的一個例子是診斷某個電路網(wǎng)絡(luò)中的故障。在診斷時，基礎(chǔ)知識一般都包含于析系統(tǒng)行為的知識。例如一個因果關(guān)系模型。診斷的輸出（故障類別）有很多種形式：它可以是一個故障組件，一個故障狀態(tài)，一個因果關(guān)系鏈，甚至一個抽象的標(biāo)簽，而這個標(biāo)簽沒有任何內(nèi)部系統(tǒng)含義。診斷任務(wù)經(jīng)常出現(xiàn)在技術(shù)系統(tǒng)領(lǐng)域。

第53頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一Assessment(評估)這個任務(wù)類型經(jīng)常在財政和社會服務(wù)領(lǐng)域出現(xiàn)。評估的目標(biāo)是用一個決策的類別來描述一個案例的特征。例如，在貸款評估時，任務(wù)的輸入是一個關(guān)于某人申請貸款的案例，輸出是一個諸如“是／否／需要更多信息”之類的決策類別，以顯示是否給該人發(fā)放貸款。基礎(chǔ)知識一般都包括一個用于評估的規(guī)范集或標(biāo)準(zhǔn)集。

第54頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一monitor(監(jiān)控)時，被分析的系統(tǒng)具有動態(tài)的性質(zhì)，一般都有一個正在進行的過程。核電廠監(jiān)控和一個軟件項目的監(jiān)控都是監(jiān)控任務(wù)的例子。每個監(jiān)控周期看起來都像一個評估任務(wù)。主要區(qū)別是在監(jiān)控時，輸出只是一個差異（系統(tǒng)是否工作正常？）而不是一個決策類別。前一周期的數(shù)據(jù)可以用在新的周期中。

第55頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一

雖然prediction(預(yù)測)有一些綜合任務(wù)的特性，但是我們還是把他歸于分析任務(wù)這一類。在預(yù)測時，可以分析現(xiàn)在的系統(tǒng)行為以便描述系統(tǒng)在將來某個時間點的狀態(tài)。天氣預(yù)報就是一個預(yù)測任務(wù)。預(yù)測任務(wù)經(jīng)常出現(xiàn)在教學(xué)系統(tǒng)（如物理學(xué)）的知識密集型模塊中。與預(yù)測任務(wù)相反的任務(wù)也存在，即回推（retrodiction）大爆炸理論就是一個著名的例子。

第56頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一綜合任務(wù)綜合任務(wù)design（設(shè)計）就是一個綜合任務(wù)，其中要構(gòu)建的系統(tǒng)是一些物理制品。設(shè)計任務(wù)的一個例子是設(shè)計一輛汽車。設(shè)計任務(wù)一般包括組件的創(chuàng)造性設(shè)計，就像汽車設(shè)計一樣。創(chuàng)造性設(shè)計對現(xiàn)在的知識技術(shù)來說是個非常難解決的問題。為了使系統(tǒng)構(gòu)建可行，我們假設(shè)制品所有的組件預(yù)先定義好了這種設(shè)計的子類型稱為配置設(shè)計（configurationdesign）.用一系列Lego木塊造一條船就是一個配置設(shè)計的任務(wù)的著名例子。另外一個例子是計算機系統(tǒng)的配置。

第57頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一assignment（分配）是一個相對比較簡單的綜合任務(wù)，其中有兩個對象集，我們需要在它們之間建立一個（部分的）映射。比如給職員分配辦公室、給飛機分配跑道都是分配的例子。分配必須同約束保持一致（“波音747”不能放在35－38的跑道上），也要符合偏好（荷蘭航空公司的飛機應(yīng)該?？吭诤娇占⒄?）。

第58頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一planning（規(guī)劃）有許多和設(shè)計一樣的特性，主要區(qū)別在于所構(gòu)建的系統(tǒng)類型。設(shè)計主要關(guān)注物理對象的構(gòu)建，而規(guī)劃則關(guān)注活動和它們的時間依賴性。規(guī)劃任務(wù)的例子有旅行規(guī)劃和建筑活動的規(guī)劃。而且，規(guī)劃任務(wù)的自動化只有在基本的規(guī)劃都預(yù)先定義好了才可行。因為它們之間存在相似性，所以設(shè)計模型有時能用于規(guī)劃，反之亦然。

第59頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一scheduling（調(diào)度）經(jīng)常放在規(guī)劃之后。規(guī)劃交付一系列活動；在調(diào)度時，需要在一定的時間間隔里給這些活動（“作業(yè)”）分配好資源。輸出是一個在活動和時間槽之間的映射，同時遵守約束（A必須在B之前）而且盡可能滿足偏好（C的講座更適合安排在星期五）因此，調(diào)度同分配有密切的關(guān)系，主要的區(qū)別在于調(diào)度具有面向時間的特征。調(diào)度的例子有大學(xué)某個系的講座調(diào)度和某工廠生產(chǎn)線的工作――休息調(diào)度。

第60頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一為了保持完整性，我們把modelling（建模）也作為一種綜合任務(wù)。在建模時，我們構(gòu)建一個系統(tǒng)的抽象描述以便解釋和預(yù)測該系統(tǒng)的屬性或現(xiàn)象。知識建模本身就是建模任務(wù)的一個例子。另外一個例子是構(gòu)建一個核事故的模擬模型。建模任務(wù)很少在系統(tǒng)中自動運行，但是有時也用在知識管理的語境中。我們所涉及的一個實際例子是構(gòu)建一個核事故模擬領(lǐng)域退休專家的建模專門技術(shù)的知識模型。

第61頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一分類

目標(biāo)分類主要是為一個對象確定正確的類別（或者種類）。對象能夠用于檢查。分類以對象的特征為基礎(chǔ)。典型例子蘋果的分類。一塊巖石中礦物質(zhì)的分類術(shù)語對象：要找到類別或種類的那個物體，比如某個蘋果。類別：一組特征相似的對象，比如一種GrannySmith蘋果。屬性：一個能被觀察或推測的特征，比如蘋果的顏色。特性：某個對象具有的一個屬性--值對，如“顏色＝綠色”

第62頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一輸入需要確定類別的對象。輸出找到的類別。特性分類是最簡單的分析任務(wù)之一，并包含了許多方法。其他的分析任務(wù)有時可以簡化為一個分類問題。尤其是診斷任務(wù)經(jīng)?？梢赃M行這樣的簡化：完整的診斷需要關(guān)于因果行為的知識，但是如果將它簡化為癥狀和故障的直接關(guān)聯(lián)，它就可以被看成是一個分類問題。

第63頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一默認方法首先要做的一個決定是是否選擇一種數(shù)據(jù)驅(qū)動或者方案驅(qū)動的方法。數(shù)據(jù)驅(qū)動的方法從一些初始特性開始，這些特征用來產(chǎn)生一組候選方案。方案的驅(qū)動方法從所有可能的方案集合開始，然后在所收集的信息的基礎(chǔ)上盡量簡化這個集合。

第64頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一指定屬性

專家們一般可以提供這種類型的屬性順序信息。規(guī)范知識則以一棵決策樹的形式呈現(xiàn)。更復(fù)雜的方法是計算有最高信息潛能的屬性。有許多用于該方法的算法。最后一種方法非常有效，但是可能導(dǎo)致與用戶和專家相悖的系統(tǒng)行為（雖然在理論上是最優(yōu)的）。

第65頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一第66頁，共74頁，2023年，2月20日，星期一獲取特性一般要讓用戶輸入一個“未知”值。有時，也有領(lǐng)域知識建議某些屬性應(yīng)該一起或得。匹配這個推理要為每一個候選方案執(zhí)行，并產(chǎn)生一個真值來指示候選類別是否與收集到的信息保持一致。該推理應(yīng)該能處理