人工智能知識(shí)表示語義網(wǎng)絡(luò)表示法

人工智能知識(shí)表示語義網(wǎng)絡(luò)表示法1第一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六1.基本網(wǎng)元例：寵物兔是一種兔子。三元組表示（寵物兔，是一種，兔子）

基本網(wǎng)元:（節(jié)點(diǎn)1，弧，節(jié)點(diǎn)2）節(jié)點(diǎn)指示事物節(jié)點(diǎn)間以有向弧連接弧上的標(biāo)簽則指示節(jié)點(diǎn)間關(guān)系。petrabbitrabbitAkindof有向????圖表示2第二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六每個(gè)語義基元可表示為三元組：

（結(jié)點(diǎn)1，弧，結(jié)點(diǎn)2）3第三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六IsaManJohnP.E.RegisterMaleStudentCourseIsaAkoJohn

選修了體育課.4第四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六椅子有主了。加上去的5第五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2.基本語義關(guān)系（1）類屬關(guān)系

具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，體現(xiàn)的是“具體與抽象”、“個(gè)體與集體”的概念。中國(guó)6第六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六（2）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。與類屬關(guān)系的最主要區(qū)別是包含關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。窗戶7第七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六（3）屬性關(guān)系

事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有“Have”，“Can”等（4）時(shí)間關(guān)系

不同事件在其發(fā)生時(shí)間方面的先后次序關(guān)系。常用的時(shí)間關(guān)系有“before”，“after”等8第八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六（5）位置關(guān)系

不同事物在位置方面的關(guān)系。（6）相近關(guān)系

不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近的關(guān)系（7）推論關(guān)系

從一個(gè)概念推出另一個(gè)概念的語義關(guān)系9第九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六3.語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

當(dāng)把多個(gè)網(wǎng)元用相應(yīng)的語義關(guān)聯(lián)在一起的時(shí)候，得到一個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)。petrabbitrabbitAkindofrabbitanimalIsapetrabbitrabbitAkindofanimalIsa寵物兔是一種兔子;兔子是一種動(dòng)物。10第十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六4.知識(shí)的語義網(wǎng)絡(luò)表示1）事實(shí)或概念的表示用結(jié)點(diǎn)1表示實(shí)體，用結(jié)點(diǎn)2表示實(shí)體的性質(zhì)或?qū)傩缘?，用弧表示結(jié)點(diǎn)1和結(jié)點(diǎn)2之間的語義關(guān)系。11第十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六

例1：動(dòng)物能運(yùn)動(dòng)、會(huì)吃。鳥是一種動(dòng)物，鳥有翅膀、會(huì)飛。魚是一種動(dòng)物，魚生活在水中、會(huì)游泳。12第十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六與框架對(duì)比：弧上標(biāo)明的地點(diǎn)(place)、日期(day)、傷亡(fatalities)、損失(damage)、震級(jí)(magnitude)、斷層(fault)是槽的名稱，節(jié)點(diǎn)中填入相應(yīng)的填充值。例2地震報(bào)道13第十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六例3：王強(qiáng)是理想公司的經(jīng)理；理想公司在中關(guān)村；王強(qiáng)28歲。另有一個(gè)王強(qiáng)是理想公司經(jīng)理聘用的職員,職員王強(qiáng)22歲。14第十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六例4：李新的自行車是永久牌、藍(lán)色、26型。王紅的自行車是金獅牌、紅色、24型。

思考？15第十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2）情況和動(dòng)作的表示

西蒙在他提出的表示方法中增加了情況結(jié)點(diǎn)和動(dòng)作結(jié)點(diǎn)，用一個(gè)結(jié)點(diǎn)來表示情況或動(dòng)作。

例1：常河給江濤一張磁盤16第十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六例2：這只小燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢。占有情況17第十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六例3：神州大學(xué)和東方大學(xué)兩校籃球隊(duì)在東方大學(xué)進(jìn)行一場(chǎng)比賽，結(jié)局的比分是85：89.18第十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六3）邏輯關(guān)系的表示

合取與析?。淮嬖诹吭~與全稱量詞增加合取結(jié)點(diǎn)與析取結(jié)點(diǎn)“akindof”,“isa”亨德里克提出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)：把復(fù)雜命題劃分為若干個(gè)子命題，每一個(gè)子命題用一個(gè)較簡(jiǎn)單的語義網(wǎng)絡(luò)表示，稱為個(gè)子空間，多個(gè)子空間構(gòu)成一個(gè)大空間。每個(gè)子空間看作大空間中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，稱作超結(jié)點(diǎn)?？臻g可以逐層嵌套，子空間之間用弧互相連接。第十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六量詞例1：每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了一門程序設(shè)計(jì)語言子空間的代表與子空間的聯(lián)系全稱變量存在變量20第二十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六量詞例2：每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了所有程序設(shè)計(jì)語言全稱變量弧的個(gè)數(shù)=全稱變量個(gè)數(shù)21第二十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六量詞例3：每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了C++語言子空間中所有非全稱變量必須是全稱變量的函數(shù)22第二十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六語義網(wǎng)絡(luò)是一種用實(shí)體及其語義關(guān)系來表達(dá)知識(shí)的有向圖。從結(jié)構(gòu)上看，語義網(wǎng)絡(luò)是由一些用相應(yīng)的語義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起的語義單元構(gòu)成的。每個(gè)語義基元可表示為三元組：

（結(jié)點(diǎn)1，弧，結(jié)點(diǎn)2）小結(jié)23第二十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六5.語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的問題求解系統(tǒng)稱為語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主要由兩大部分所組成：

1.由語義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識(shí)庫

2.用于問題求解的推理機(jī)構(gòu)語義網(wǎng)絡(luò)的推理過程主要有兩種：

繼承和匹配24第二十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)繼承：把對(duì)事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到具體結(jié)點(diǎn)，通常是沿著Is-a、A-Kind-of等繼承弧進(jìn)行的。通過繼承可以得到所需結(jié)點(diǎn)的一些屬性值。匹配：

在知識(shí)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。25第二十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六匹配的主要過程（1）根據(jù)待求解問題的要求構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片斷中有些結(jié)點(diǎn)或弧的標(biāo)識(shí)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(shí)庫中去尋找所需要的信息。（3）當(dāng)待求解問題的網(wǎng)絡(luò)片斷與知識(shí)庫中的某語義網(wǎng)絡(luò)片斷相匹配時(shí)，則與詢問處相匹配的事實(shí)就是該問題的解。26第二十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六匹配例：

假設(shè)在知識(shí)庫中存放著如下語義網(wǎng)絡(luò)，

問：職員王強(qiáng)在哪個(gè)公司工作？27第二十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六APENDIX1ENGLISHWORDSSemanticNetworkConceptualGraphsThenodeofthegraphLableledarcs28第二十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六小結(jié):框架結(jié)構(gòu)與語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接近框架的表示結(jié)構(gòu)與語義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的表示結(jié)構(gòu)接近。語義差別

——框架表示法更強(qiáng)調(diào)表示事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

——語義網(wǎng)絡(luò)更強(qiáng)調(diào)表示事物間的關(guān)系作業(yè)3.2129第二十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六用語義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的一個(gè)房子(House)圖(a)，它是由長(zhǎng)方塊(Brick)B支撐著楔形塊(Wedge)A組成的；圖(b)說明了房子這個(gè)概念由A、B兩部分組成，其中引入了指示器“……的一部分是……(one-part-is)”；圖(c)說明A被B支撐著，指示器“……被……支撐著(is-supported-by)”表示了這種關(guān)系；圖(d)說明A是一個(gè)楔形塊，B是一個(gè)長(zhǎng)方塊，它們都用了同一種指示器“……是一個(gè)……(is-a)”；圖(e)給出了一個(gè)房子的完整語義網(wǎng)絡(luò)。30第三十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六描述房子概念的語義網(wǎng)絡(luò)

31第三十一頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六

通過反例強(qiáng)化語義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)的知識(shí)

如下圖，通過對(duì)房子的樣本(a)和反例(b)、(c)語義網(wǎng)絡(luò)的比較，很容易得到對(duì)房子概念更深刻的認(rèn)識(shí)，這種認(rèn)識(shí)的深化體現(xiàn)在(d)圖中某些指示器變成了加強(qiáng)形式：must-be-supported、must-be-a。32第三十二頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六33第三十三頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六

語義網(wǎng)絡(luò)最早由奎廉（Quillian）于1968年提出，作為描述人類聯(lián)想記憶（合理）的一種心理學(xué)模型。當(dāng)時(shí)語義網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于自然語言理解系統(tǒng)中，表示事物之間的關(guān)系。

由于其強(qiáng)大和直觀的表示能力，不久就廣泛應(yīng)用于人工智能研究和應(yīng)用開發(fā)的許多領(lǐng)域。APENDIX2語義網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生背景34第三十四頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六2.5語義網(wǎng)絡(luò)表示法語義網(wǎng)絡(luò)是奎廉

(J.R.Qullian)1968年在研究人類聯(lián)想記憶時(shí)提出的一種心理學(xué)模型，他認(rèn)為記憶是由概念間的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)的。隨后，奎廉又把它用作知識(shí)表示。1972年，西蒙在他的自然語言理解系統(tǒng)中采用了語義網(wǎng)絡(luò)表示法。1975年，亨德里克

(G.G.Hendrix)提出了語義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。35第三十五頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六語義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

語義網(wǎng)絡(luò)是一種通過概念及其語義關(guān)系來表達(dá)知識(shí)的有向圖。在語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中使用了三種圖形符號(hào)：框------節(jié)點(diǎn)帶箭頭及文字標(biāo)識(shí)的線條------有向弧和文字標(biāo)識(shí)線------指針36第三十六頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六4知識(shí)的語意網(wǎng)絡(luò)表示(1).語義網(wǎng)絡(luò)多元關(guān)系表示(2).語義網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系表示

37第三十七頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六(1).多元關(guān)系？！例：John給Mary一個(gè)禮物。先將整個(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)例子再說明G1中的John是給出者（Giver）

Mary是接受者（Receiver）

Gift則是給出的東西（Thing)38第三十八頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六Giving-EventGiverMaryThingG1IsaJohnGiftPhysical-ThingsIsaPersonsIsaIsaReceiver給出事件39第三十九頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六(2).邏輯關(guān)系

事物之間不僅存在可以直接用關(guān)系弧表示的語義關(guān)系，也存在與、或、非、蘊(yùn)涵等邏輯關(guān)系?？梢酝ㄟ^附加一些特殊的標(biāo)記來指示邏輯關(guān)系。

1）邏輯"與“

2）邏輯"或"40第四十頁，共四十二頁，編輯于2023年，星期六

例：John給Mary一個(gè)禮物。

Isa(G1,Givig-Event)∧Giver(G1,John)∧Receiver(G1,Mary)∧Thing(G1,Gift)1）邏輯"與"

語義網(wǎng)絡(luò)中由關(guān)系弧指示的二元關(guān)系之間具有隱含的邏輯“與”關(guān)系，所以不必作附加處理。這種"與"關(guān)系的隱含可以從多元謂詞公式轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€(gè)二元謂詞公式的過程中觀察到。ThingReceiverGiving-EventGiverMary