知識(shí)表示方法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)和框架表示方法課件

2.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念2.5.2事務(wù)和概念的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示2.5.3情況和動(dòng)作的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示2.5.4邏輯關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示2.5.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的求解過(guò)程2.5.6語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是奎廉(J.R.Quillian)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，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(yǔ)言理解系統(tǒng)中也采用了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法。1975年，亨德里克(G.G.Hendrix)又對(duì)全稱量詞的表示提出了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。12.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)(1/2)什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種用實(shí)體及其語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表達(dá)知識(shí)的有向圖。結(jié)點(diǎn)代表實(shí)體，表示各種事物、概念、情況、屬性、狀態(tài)、事件、動(dòng)作等；弧代表語(yǔ)義關(guān)系，表示它所連結(jié)的兩個(gè)實(shí)體之間的語(yǔ)義聯(lián)系，它必須帶有標(biāo)識(shí)。語(yǔ)義基元語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中最基本的語(yǔ)義單元稱為語(yǔ)義基元，可用三元組表示為：（結(jié)點(diǎn)1，弧，結(jié)點(diǎn)2）基本網(wǎng)元指一個(gè)語(yǔ)義基元對(duì)應(yīng)的有向圖例如：若有語(yǔ)義基元（A,R,B），其中，A、B分別表示兩個(gè)結(jié)點(diǎn)，R表示A與B之間的某種語(yǔ)義聯(lián)系，則它所對(duì)應(yīng)的基本網(wǎng)元如下圖所示：

ABR22.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)(1/2)什么2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)(2/2)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單例子

例2.7用于一網(wǎng)絡(luò)表示“鴕鳥是一種鳥”語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)與產(chǎn)生式對(duì)應(yīng)的表示能力事實(shí)的表示：例：“雪的顏色是白的”規(guī)則的表示：例：規(guī)則R的含義是“如果A則B”鴕鳥鳥是一種雪白顏色ABR32.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

什么是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)(2/2)語(yǔ)義2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(1/6)實(shí)例關(guān)系：ISA體現(xiàn)的是“具體與抽象”的概念，含義為“是一個(gè)”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)實(shí)例。例分類關(guān)系：AKO亦稱泛化關(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(gè)事物是另一個(gè)事物的一種類型。例成員關(guān)系：A-Member-of體現(xiàn)的是“個(gè)體與集體”的關(guān)系，含義為“是一員”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)成員。例上述關(guān)系的主要特征最主要特征是屬性的繼承性，處在具體層的結(jié)點(diǎn)可以繼承抽象層結(jié)點(diǎn)的所有屬性。如以上例子鳥動(dòng)物AKO張強(qiáng)共青團(tuán)員A-Member-of人李剛ISA42.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(1/6)實(shí)例2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(2/6)屬性關(guān)系指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有：

Have：含義為“有”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)具有另一個(gè)結(jié)點(diǎn)所描述的屬性Can：含義為“能”、“會(huì)”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)能做另一個(gè)結(jié)點(diǎn)的事情例如：“鳥有翅膀”Age:

含義為“年齡”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)是另一個(gè)結(jié)點(diǎn)在年齡方面的屬性例如：“張強(qiáng)18歲”鳥翅膀Have張強(qiáng)18Age52.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(2/6)屬性2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(3/6)聚類關(guān)系

亦稱包含關(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(gè)事物是另一個(gè)事物的一部分。例如，“大腦是人體的一部分”再如，“黑板是墻體的一部分”聚類關(guān)系與實(shí)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。如上兩個(gè)例子，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黑板墻體Part-of62.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(3/6)聚類2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(4/6)時(shí)間關(guān)系指不同事件在其發(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：含義為“在前”，表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之前發(fā)生After:含義為“在后”，表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之后發(fā)生例如：“北京奧運(yùn)會(huì)在悉尼奧運(yùn)會(huì)之后”北京奧運(yùn)會(huì)悉尼奧運(yùn)會(huì)After72.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(4/6)時(shí)間2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(5/6)位置關(guān)系指不同事物在位置方面的關(guān)系。常用的位置關(guān)系有：Located-on：含義為“在上”，表示某一物體在另一物體之上Located-at：含義為“在”，表示某一物體所在的位置Located-under：含義為“在下”，表示某一物體在另一物體之下Located-inside：含義為“在內(nèi)”，表示某一物體在另一物體之內(nèi)；Located-outside：含義為“在外”，表示某一物體在另一物體之外。例如，“書在桌子上”書桌子Located-on82.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(5/6)位置2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(6/6)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”，表示某一事物與另一事物相似Near-to：含義為“接近”，表示某一事物與另一事物接近例如，“貓似虎”虎貓Similar-to92.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

基本的語(yǔ)義關(guān)系(6/6)相近2.5.2事物和概念的表示

表示一元關(guān)系一元關(guān)系指可以用一元謂詞P(x)表示的關(guān)系。謂詞P說(shuō)明實(shí)體的性質(zhì)、屬性等。描述的是一些最簡(jiǎn)單、最直觀的事物或概念，常用：“是”、“有”、“會(huì)”、“能”等語(yǔ)義關(guān)系來(lái)說(shuō)明。如，“雪是白的”。一元關(guān)系的描述應(yīng)該說(shuō)，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示的是二元關(guān)系。如何用它來(lái)描述一元關(guān)系？結(jié)點(diǎn)1表示實(shí)體，結(jié)點(diǎn)2表示實(shí)體的性質(zhì)或?qū)傩缘龋”硎菊Z(yǔ)義關(guān)系。例如，“李剛是一個(gè)人”為一元關(guān)系，其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如前所示。例2.8用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示“動(dòng)物能運(yùn)動(dòng)、會(huì)吃”。運(yùn)動(dòng)吃動(dòng)物CanCan102.5.2事物和概念的表示

表示一元關(guān)系一元關(guān)系運(yùn)動(dòng)吃動(dòng)物2.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(1/4)二元關(guān)系可用二元謂詞P(x,y)表示的關(guān)系。其中，x,y為實(shí)體，P為實(shí)體之間的關(guān)系。單個(gè)二元關(guān)系可直接用一個(gè)基本網(wǎng)元來(lái)表示，如前介紹的一些常用的二元關(guān)系及其表示。對(duì)復(fù)雜關(guān)系，可通過(guò)一些相對(duì)獨(dú)立的二元或一元關(guān)系的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。例2-9用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：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。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，各種動(dòng)物的屬性按屬性關(guān)系描述，動(dòng)物之間的分類關(guān)系用類屬關(guān)系描述。

112.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(1/4)二元關(guān)系2.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(2/4)動(dòng)物吃運(yùn)動(dòng)翅膀水中鳥魚飛游泳CanCanAKOLiveHaveCanAKOCan122.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(2/4)動(dòng)物吃運(yùn)2.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(3/4)

例2-10用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：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。

中關(guān)村理想公司王強(qiáng)經(jīng)理28歲Located-at-Work-forHeadshipAge132.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(3/4)例2.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(4/4)例2-11：李新的汽車的款式是“捷達(dá)”、銀灰色。王紅的汽車的款式是“凱越”、紅色。李新和王紅的汽車均屬于具體概念,可增加“汽車”這個(gè)抽象概念。捷達(dá)李新汽車1銀灰色人汽車交通工具王紅汽車2紅色凱越BrandOwnerColorISAISAAKOColorOwnerBrandISAISA142.5.2事物和概念的表示

表示二元關(guān)系(4/4)2.5.2事物和概念的表示

表示多元關(guān)系多元關(guān)系

可用多元謂詞P(x1，x2，……)表示的關(guān)系。其中，個(gè)體x1，x2，……為實(shí)體，謂詞P說(shuō)明這些實(shí)體之間的關(guān)系。用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示多元關(guān)系時(shí)，可把它轉(zhuǎn)化為一個(gè)或多個(gè)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(lái)。

152.5.2事物和概念的表示

表示多元關(guān)系多元關(guān)系152.5.3情況和動(dòng)作的表示

情況的表示(1/2)表示方法：西蒙提出了增加情況和動(dòng)作結(jié)點(diǎn)的描述方法例2-12：用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：“小燕子這只燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢”需要設(shè)立一個(gè)占有權(quán)結(jié)點(diǎn)，表示占有物和占有時(shí)間等。

小燕子燕子鳥巢鳥窩春天時(shí)間秋天情況占有權(quán)占有資格ISAAKOOwneeStarAKOAKOEndAKOAKOOwnerAKO162.5.3情況和動(dòng)作的表示

情況的表示(1/2)表示方法：2.5.3情況和動(dòng)作的表示

情況的表示(2/2)

對(duì)上述問(wèn)題，也可以把占有作為一種關(guān)系，并用一條弧來(lái)表示，但在這種表示方法下，占有關(guān)系就無(wú)法表示了

小燕子燕子鳥巢鳥窩ISAAKOOwnsAKO172.5.3情況和動(dòng)作的表示

情況的表示(2/2)2.5.3情況和動(dòng)作的表示

事件和動(dòng)作的表示用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事件或動(dòng)作時(shí)，需要設(shè)立一個(gè)事件或動(dòng)作結(jié)點(diǎn)動(dòng)作結(jié)點(diǎn)：由一些向外引出的弧來(lái)指出動(dòng)作的主體與客體。

例2-13用于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：“常河給江濤一張磁盤”事件結(jié)點(diǎn)：如上例用一個(gè)事件結(jié)點(diǎn)描述一張磁盤常河給江濤GiftReceiverGiver一張磁盤給予事件給常河江濤GiftReceiverGiverAction182.5.3情況和動(dòng)作的表示

事件和動(dòng)作的表示用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示2.5.4邏輯關(guān)系的表示

合取和析取的表示表示方法：可通過(guò)增加合取結(jié)點(diǎn)和析取結(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)

例2-14:用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下事實(shí)：“參賽者有教師、有學(xué)生、有高、有低”首先需要分析參賽者的不同情況，可得到以下四種情況：A教師、高；B教師、低C學(xué)生、高；D學(xué)生、低然后在按照他們的邏輯關(guān)系用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示出來(lái)。人參賽者ABCD或或教師學(xué)生高低與IsPartPartPartPartStateStateStateState192.5.4邏輯關(guān)系的表示

合取和析取的表示表示方法：可通過(guò)2.5.4邏輯關(guān)系的表示

否定的表示(1/2)可分為基本語(yǔ)義關(guān)系的否定和一般語(yǔ)義關(guān)系的否定基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的表示可通過(guò)在有向弧上直接標(biāo)注該基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的方法來(lái)解決。例2-15:用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：書不在桌子上采用在有向弧上直接標(biāo)注該基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的方法，該語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為

書桌子?Located-on202.5.4邏輯關(guān)系的表示

否定的表示(1/2)可分為基本語(yǔ)2.5.4邏輯關(guān)系的表示

否定的表示(2/2)一般語(yǔ)義關(guān)系的否定的表示對(duì)一般語(yǔ)義關(guān)系的否定，通常需要引進(jìn)“非”節(jié)點(diǎn)來(lái)表示。例2-16：用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：常河沒(méi)有給江濤一張磁盤采用引進(jìn)“非”節(jié)點(diǎn)的方法，其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖一張磁盤

給非常河江濤GiftGiverReceiver212.5.4邏輯關(guān)系的表示

否定的表示(2/2)一般語(yǔ)義關(guān)系2.5.4邏輯關(guān)系的表示

蘊(yùn)含的表示通過(guò)增加蘊(yùn)含關(guān)系節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)在蘊(yùn)含關(guān)系中，有兩條指向蘊(yùn)含節(jié)點(diǎn)的弧，一條代表前提條件，標(biāo)記為ANTE；另一條代表結(jié)論，標(biāo)記為CONSE。例2-18：用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下知識(shí)：“如果學(xué)校組織大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，那么李強(qiáng)就參加比賽”該蘊(yùn)含關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖。其中，在前提條件中，機(jī)器人競(jìng)賽的組織者是學(xué)校，參賽對(duì)象是學(xué)生操縱的機(jī)器人，而機(jī)器人只不過(guò)是一種智能機(jī)器。學(xué)校比賽活動(dòng)機(jī)器人機(jī)器人競(jìng)賽蘊(yùn)含參加比賽學(xué)生智能機(jī)器李強(qiáng)人RacerAKOConstitutionManipulatorANTECONSEISAAKOAKOJoiner222.5.4邏輯關(guān)系的表示

蘊(yùn)含的表示通過(guò)增加蘊(yùn)含關(guān)系節(jié)點(diǎn)來(lái)2.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(1/4)存在量詞：可直接用“ISA”、“AKO”等這樣的語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表示全稱量詞：可采用亨德里克提出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)基本思想：把一個(gè)復(fù)雜命題劃分為若干個(gè)子命題，每個(gè)子命題用一個(gè)較簡(jiǎn)單的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示，稱為一個(gè)子空間，多個(gè)子空間構(gòu)成一個(gè)大空間。每個(gè)子空間看作是大空間中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，稱作超結(jié)點(diǎn)。空間可逐層嵌套，子空間之間用弧互相連結(jié)。例2-19用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下事實(shí)：“每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言”其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖。在該圖中：

GS是一個(gè)概念結(jié)點(diǎn)，它表示具有全稱量化的一般事件。g是一個(gè)實(shí)例結(jié)點(diǎn)，代表GS

中的一個(gè)具體例子，如上所提到的事實(shí)。s是一個(gè)全稱變量，表示任意一個(gè)學(xué)生。l是一個(gè)存在變量，表示某一次學(xué)習(xí)。P是一個(gè)存在變量，表示某一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。這樣，s、l、p之間的語(yǔ)義聯(lián)系就構(gòu)成一個(gè)子空間，它表示對(duì)每一個(gè)學(xué)生s，都存在一個(gè)學(xué)習(xí)事件l和一門程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言p。232.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(1/4)存2.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(2/4)

在從結(jié)點(diǎn)g引出的三條弧中，弧“ISA”說(shuō)明結(jié)點(diǎn)g是GS中一個(gè)實(shí)例；弧“F”說(shuō)明它所代表的子空間及其具體形式；弧“”說(shuō)明它所代表的全稱量詞。GSg+slp學(xué)生學(xué)習(xí)程序語(yǔ)言ISAISAISAFSubjectObjectISA242.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(2/4)2.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(3/4)

每一個(gè)全稱量詞都需要一條這樣的弧，子空間中有多少個(gè)全稱量詞，就需要有多少條這樣的弧。例2-19用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí)：“每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了所有的程序設(shè)計(jì)課程”其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。其中，結(jié)點(diǎn)g有兩條指向全稱變量的弧。學(xué)生學(xué)習(xí)程序設(shè)計(jì)課gGSslpISAISAISASubjectObjectISAF252.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(3/4)2.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(4/4)

另外，在網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)中，要求F指向的子空間中的所有非全稱變量結(jié)點(diǎn)都應(yīng)該是存在量詞約束的變量，否則應(yīng)放在子空間的外面。例2-21:用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí)：“每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了C++語(yǔ)言”其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。結(jié)點(diǎn)“C++語(yǔ)言”代表一門具體的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是結(jié)點(diǎn)“程序語(yǔ)言”的一個(gè)實(shí)例，故被放到F所指的子空間的外邊

GSgsl學(xué)生學(xué)習(xí)C++語(yǔ)言程序語(yǔ)言ISAISASubjectObjectFISAISA262.5.4邏輯關(guān)系的表示

存在和全稱量詞的表示(4/4)2.5.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程

繼承

用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的問(wèn)題求解系統(tǒng)主要由兩大部分所組成，一部分是由語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)，另一部分是用于問(wèn)題求解的推理機(jī)構(gòu)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程主要有兩種，一種是繼承，另一種是匹配。繼承是指把對(duì)事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到實(shí)例結(jié)點(diǎn)。通過(guò)繼承可以得到所需結(jié)點(diǎn)的一些屬性值，它通常是沿著ISA、AKO等繼承弧進(jìn)行的。繼承的一般過(guò)程：(1)建立一個(gè)結(jié)點(diǎn)表，用來(lái)存放待求解結(jié)點(diǎn)和所有以ISA、AKO等繼承弧與此結(jié)點(diǎn)相連的那些結(jié)點(diǎn)。初始情況下，表中只有待求解結(jié)點(diǎn)。(2)檢查表中的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)是否是有繼承弧。如果有，就把該弧所指的所有結(jié)點(diǎn)放入結(jié)點(diǎn)表的末尾，記錄這些結(jié)點(diǎn)的所有屬性，并從結(jié)點(diǎn)表中刪除第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。如果沒(méi)有繼承弧，僅從結(jié)點(diǎn)表中刪除第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。(3)重復(fù)(2)，直到結(jié)點(diǎn)表為空。此時(shí)，記錄下來(lái)的所有屬性都是待求解結(jié)點(diǎn)繼承來(lái)的屬性。例如，在圖2-20（P12）所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中，通過(guò)繼承關(guān)系可以得到“鳥”具有：會(huì)吃、能運(yùn)動(dòng)的屬性

272.5.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程

繼承用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表2.5.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程

匹配

是指在知識(shí)庫(kù)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求解問(wèn)題相符的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)模式。匹配的主要過(guò)程：(1)根據(jù)待求解問(wèn)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(wèn)處，它反映的是待求解的問(wèn)題。(2)根據(jù)該語(yǔ)義片斷到知識(shí)庫(kù)中去尋找所需要的信息。(3)當(dāng)待求解問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)片斷與知識(shí)庫(kù)中的某語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷相匹配時(shí)，則與詢問(wèn)處相匹配的事實(shí)就是問(wèn)題的解。例:假設(shè)例2-10的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)已在知識(shí)庫(kù)中，問(wèn)王強(qiáng)在哪個(gè)公司工作。根據(jù)這個(gè)問(wèn)題的要求，可構(gòu)造如如下語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷。

當(dāng)用該語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷與圖p13所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匹配時(shí)，由“工作在”弧所指的結(jié)點(diǎn)可知，職員王強(qiáng)工作在“理想公司”，這就得到了問(wèn)題的答案。若還想知道職員王強(qiáng)的其它情況，則可在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中增加相應(yīng)的空結(jié)點(diǎn)。？王強(qiáng)Work-for282.5.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程

匹配是指在知識(shí)庫(kù)的[例]John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了。29[例]John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了。29解：構(gòu)造問(wèn)題子網(wǎng)絡(luò)匹配：?jiǎn)栴}的解：?jiǎn)栴}：Tom與John是什么關(guān)系？語(yǔ)意義網(wǎng)絡(luò)：John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了問(wèn)題：Tom干了什么？30解：語(yǔ)意義網(wǎng)絡(luò)：John打了他的經(jīng)理Tom后失業(yè)了30問(wèn)題：Tom與John是什么關(guān)系？31問(wèn)題：Tom與John是什么關(guān)系？312.5.6語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征主要優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)性把事物的屬性以及事物間的各種語(yǔ)義聯(lián)系顯式地表示出來(lái)，是一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法。在這種方法中，下層結(jié)點(diǎn)可以繼承、新增、變異上層結(jié)點(diǎn)的屬性。聯(lián)想性本來(lái)是作為人類聯(lián)想記憶模型提出來(lái)的，它著重強(qiáng)調(diào)事物間的語(yǔ)義聯(lián)系，體現(xiàn)了人類的聯(lián)想思維過(guò)程。自索引性把各接點(diǎn)之間的聯(lián)系以明確、簡(jiǎn)潔的方式表示出來(lái)，通過(guò)與某一結(jié)點(diǎn)連結(jié)的弧可以很容易的找出與該結(jié)點(diǎn)有關(guān)的信息，而不必查找整個(gè)知識(shí)庫(kù)。這種自索引能力有效的避免搜索時(shí)所遇到的組合爆炸問(wèn)題。自然性這種帶有標(biāo)識(shí)的有向圖，可比較直觀地把知識(shí)表示出來(lái)，符合人們表達(dá)事物間關(guān)系的習(xí)慣，并且與自然語(yǔ)言語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換也比較容易實(shí)現(xiàn)。主要缺點(diǎn)：非嚴(yán)格性沒(méi)有象謂詞那樣嚴(yán)格的形式表示體系，一個(gè)給定語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的含義完全依賴于處理程序?qū)λM(jìn)行的解釋，通過(guò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)所實(shí)現(xiàn)的推理不能保證其正確性。復(fù)雜性語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的手段是多種多樣的，這雖然對(duì)其表示帶來(lái)了靈活性，但同時(shí)也由于表示形式的不一致，使得它的處理增加了復(fù)雜性。

322.5.6語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法的特征主要優(yōu)點(diǎn)：32S1characterISAGSGMORTALMANMISAFORMS1colorpart-ofISAFORMISAGSGCCLOUDLINESILVERISAS1characterunitobjectsubjectISAISAISAFORMGSGmbranchmanagerDECparticipateinpinpplanprofit-sharing33S1characterISAGSGMORTALMANMISA第2章知識(shí)表示2.5語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法2.6框架表示法2.7過(guò)程表示法34第2章知識(shí)表示342.6框架表示法框架表示法是在框架理論的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)化知識(shí)表示方法。

2.6.1框架理論2.6.2框架和實(shí)例框架2.6.3框架網(wǎng)絡(luò)2.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程2.6.5框架表示法的特征352.6框架表示法框架表示法是在框架理論的基礎(chǔ)上發(fā)展2.6.1框架理論

框架理論是明斯基于1975年作為理解視覺(jué)、自然語(yǔ)言對(duì)話及其它復(fù)雜行為的一種基礎(chǔ)提出來(lái)的。它認(rèn)為人們對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中各種事物的認(rèn)識(shí)都是以一種類似于框架的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)在記憶中的，當(dāng)遇到一個(gè)新事物時(shí)，就從記憶中找出一個(gè)合適的框架，并根據(jù)新的情況對(duì)其細(xì)節(jié)加以修改、補(bǔ)充，從而形成對(duì)這個(gè)新事物的認(rèn)識(shí)。例如，對(duì)飯店、教室等的認(rèn)識(shí)。框架：是人們認(rèn)識(shí)事物的一種通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。即當(dāng)新情況發(fā)生時(shí)，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(gè)具體的實(shí)體(類)，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為框架。實(shí)例框架：對(duì)于一個(gè)框架，當(dāng)人們把觀察或認(rèn)識(shí)到的具體細(xì)節(jié)填入后，就得到了該框架的一個(gè)具體實(shí)例，框架的這種具體實(shí)例被稱為實(shí)例框架?？蚣芟到y(tǒng)：在框架理論中，框架是知識(shí)的基本單位，把一組有關(guān)的框架連結(jié)起來(lái)便可形成一個(gè)框架系統(tǒng)?？蚣芟到y(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來(lái)完成。

362.6.1框架理論框架理論是明斯基于1975年2.6.2框架結(jié)構(gòu)和框架表示

框架的基本結(jié)構(gòu)(1/2)框架的基本結(jié)構(gòu)可表示如下：<框架名><槽名1>：<槽值1>|<側(cè)面名11>(值111，值112，…)<側(cè)面名12>(值121，值122，…)…<槽名2>：<槽值2>|<側(cè)面名21>(值211，值212，…)<側(cè)面名22>(值221，值222，…)…<槽名n>：<槽值n>|<側(cè)面名n1>(值n11，值n12，…)<側(cè)面名n2>(值n21，值n22，…)…其中，槽值、側(cè)面值可以是數(shù)值、字符串、布爾值，也可以是一個(gè)動(dòng)作或過(guò)程，甚至還可以是另一個(gè)框架。372.6.2框架結(jié)構(gòu)和框架表示

框架的基本結(jié)構(gòu)(1/2)框架的例2-10下面是一個(gè)描述“教師”的框架?？蚣苊?lt;教師>類屬：<知識(shí)分子>工作：范圍：（教學(xué)，科研）缺省：教學(xué)性別：（男，女）學(xué)歷：（學(xué)士，碩士，博士）類型：（<小學(xué)教師>，<中學(xué)教師>，<大學(xué)教師>）38例2-10下面是一個(gè)描述“教師”的框架。38例2-11下面是一個(gè)描述“大學(xué)教師”的框架?？蚣苊?lt;大學(xué)教師>類屬：<教師>學(xué)歷：（學(xué)士，碩士，博士）專業(yè)：<學(xué)科專業(yè)>職稱：（助教，講師，副教授，教授）外語(yǔ)：語(yǔ)種：范圍：（英，法，日，俄，德，…） 缺?。河?水平：（優(yōu)，良，中，差） 缺?。毫忌厦娼o出的僅是一種框架的基本結(jié)構(gòu)和一個(gè)比較簡(jiǎn)單的例子。一般來(lái)說(shuō)，單個(gè)框架只能用來(lái)表示那些比較簡(jiǎn)單的知識(shí)。當(dāng)知識(shí)的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜時(shí)，往往需要用多個(gè)相互聯(lián)系的框架來(lái)表示。例如分類問(wèn)題，若采用多層框架結(jié)構(gòu)表示，既可以使知識(shí)結(jié)構(gòu)清晰，又可以減少冗余。39例2-11下面是一個(gè)描述“大學(xué)教師”的框架。上面給出的僅是一例2-12下面是描述一個(gè)具體教師的框架?？蚣苊?lt;教師-1>類屬：<大學(xué)教師>姓名：孫芳性別：女年齡：29職業(yè)：教師職稱：助教專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用40例2-12下面是描述一個(gè)具體教師的框架。402.6.2框架系統(tǒng)中的預(yù)定義槽名在框架系統(tǒng)中，框架之間的聯(lián)系實(shí)際上是通過(guò)在槽中填入相應(yīng)的框架名來(lái)實(shí)現(xiàn)的，至于框架之間究竟為何種關(guān)系，是由槽名來(lái)指定的。為了提供一些常用且可公用的槽名，在框架系統(tǒng)中通常定義了一些標(biāo)準(zhǔn)槽名，稱這些槽名為系統(tǒng)預(yù)定義槽名。常用的預(yù)定義槽名有以下幾種：412.6.2框架系統(tǒng)中的預(yù)定義槽名在框架系統(tǒng)中，框架之間的聯(lián)1、ISA槽：用來(lái)指出一個(gè)具體事物與其抽象概念間的類屬關(guān)系。一般的說(shuō)，“ISA”槽所指出的聯(lián)系都具有繼承性，即下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性或值?？蚣苊?lt;人>姓名：?jiǎn)挝唬ㄐ?，名）性別：范圍（男，女）框架名<學(xué)生>Is-a：<人>入學(xué)時(shí)間：?jiǎn)挝唬辏拢W(xué)制：?jiǎn)挝唬辏?21、ISA槽：用來(lái)指出一個(gè)具體事物與其抽象概念間的類屬關(guān)系。2、AKO槽：用來(lái)指出事物間的抽象概念上的類屬關(guān)系。用作為下層框架的槽名時(shí)，其槽值為上層框架的框架名。它表示該下層框架表示的事物比其上層框架更具體。如“大中專學(xué)生”框架名<大中專學(xué)生>AKO：<學(xué)生>特點(diǎn)：有專業(yè)432、AKO槽：用來(lái)指出事物間的抽象概念上的類屬關(guān)系。用作為下3、subclass槽：用來(lái)指出子類和類之間的類屬關(guān)系。當(dāng)它用作某下層框架的槽時(shí)，表示該下層框架是其上層框架的一個(gè)子類。如“大學(xué)生”框架名<大學(xué)生>subclass：<學(xué)生>高考成績(jī)：443、subclass槽：用來(lái)指出子類和類之間的類屬關(guān)系。當(dāng)它4、instance槽:用來(lái)建立的AKO逆關(guān)系。當(dāng)用它作為上層框架的槽時(shí)，可用來(lái)指出它的下一層框架有哪些。如“大中專學(xué)生”框架名<大中專學(xué)生>AKO：<學(xué)生>instance：<大學(xué)生>，<中專學(xué)生>特點(diǎn)：有專業(yè)454、instance槽:用來(lái)建立的AKO逆關(guān)系。當(dāng)用它作為上5、part-of槽：用于指出“部分”與“全體”關(guān)系。它和前面提到的4種槽在本質(zhì)上是有區(qū)別的。前4種槽描述的都是上、下層框架之間的類屬關(guān)系，它們之間具有共同特征，且具有繼承性。而part-of槽僅是指出下層框架為上層框架的子結(jié)構(gòu)，它們之間一般不具有共同特征，也不具有繼承性。465、part-of槽：用于指出“部分”與“全體”關(guān)系。它和前6、Infer槽用于指出兩個(gè)框架所描述事物間的邏輯物理關(guān)系；7、possible-reason槽用來(lái)把某個(gè)結(jié)論與可能的原因聯(lián)系起來(lái)；如框架名：<前提>已知條件1：地面濕已知條件2：沒(méi)人灑水infer：<結(jié)論>可信度：0.8框架名：<結(jié)論>可能結(jié)論:天下雨possible-reason:<前提>

476、Infer槽用于指出兩個(gè)框架所描述事物間的邏輯物理關(guān)系；8、similar槽用于指出兩個(gè)框架所描述事物之間的相似關(guān)系。9、其他return488、similar槽用于指出兩個(gè)框架所描述事物之間的相似關(guān)系2.6.3框架網(wǎng)絡(luò)

多個(gè)互聯(lián)的框架連接起來(lái)組成的框架系統(tǒng)稱為框架網(wǎng)絡(luò)。它包含兩方面的含義：第一種含義是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是框架，利用節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系可由某些框架推論出另一些框架；第二種含義是網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)既可代表框架，也可代表框架中的槽，每條弧的一頭聯(lián)著某個(gè)框架的一個(gè)槽，另一頭聯(lián)著另一個(gè)框架。492.6.3框架網(wǎng)絡(luò)多個(gè)互聯(lián)的框架連接起來(lái)2.6.3框架網(wǎng)絡(luò)

框架網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)(1/2)

當(dāng)知識(shí)比較復(fù)雜時(shí)，往往需要通過(guò)諸框架之間的橫向或縱向聯(lián)系形成一種框架網(wǎng)絡(luò)?？蚣苤g的縱向聯(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。例如，在下圖中，學(xué)生可按照接受教育的層次分為本科生、碩士生和博士生。每類學(xué)生又可按照所學(xué)專業(yè)的不同，分為不同專業(yè)的學(xué)生等?？蚣苤g的縱向聯(lián)系是通過(guò)預(yù)定以槽名AKO和ISA等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如前面的例子，AKO實(shí)現(xiàn)了Student框架與Master框架之間的縱向聯(lián)系，ISA實(shí)現(xiàn)了Master框架與Master-1實(shí)例框架之間的聯(lián)系?？蚣苤g的橫向聯(lián)系是指那種以另外一個(gè)框架名作為一個(gè)槽的槽值或側(cè)面值所建立起來(lái)的框架之間的聯(lián)系。如下圖給出的框架系統(tǒng)中，Student框架與S-Addre框架之間就是一種橫向聯(lián)系。502.6.3框架網(wǎng)絡(luò)

框架網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)(1/2)2.6.3框架系統(tǒng)

框架系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)(2/2)StudentCollegianMasterDoctorMaster-1Master-2S-AddressISAISAAKOAKOAKOAddress512.6.3框架系統(tǒng)

框架系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)(2/2)Stude2.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

基本過(guò)程在框架系統(tǒng)中，問(wèn)題求解主要是通過(guò)對(duì)框架的繼承、匹配與填槽來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要求解問(wèn)題時(shí)首先要把該問(wèn)題用框架表示出來(lái)。然后利用框架之間的繼承關(guān)系，把它與知識(shí)庫(kù)中的已有框架進(jìn)行匹配，找出一個(gè)或多個(gè)候選框架，并在這些候選框架引導(dǎo)下進(jìn)一步獲取附加信息，填充盡量多的槽值，以建立一個(gè)描述當(dāng)前情況的實(shí)例。最后再用某種評(píng)價(jià)方法對(duì)候選框架進(jìn)行評(píng)價(jià)，以決定是否接收該框架。

522.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

基本過(guò)程在2.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

特性繼承(1/2)特性繼承過(guò)程特性繼承主要是通過(guò)ISA、AKO鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)需要查詢某一事物的某個(gè)屬性，且描述該事物的框架為提供其屬性值時(shí)，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(rèn)值作為查詢結(jié)果返回。532.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

特性繼承(1/2)特性繼例學(xué)生框架Frame<Student>Name：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Sex：Area（male，female）Default：maleAge：Unit（Years）Address：<S-Address>Telephone：HomeUnit（Number）MobileUnit（Number）

54例學(xué)生框架54例碩士生框架Frame<Master>AKO：StudentMajor：Unit（Major）Field：Unit（Direction-Name）Advisor：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name）Project：Area（National，Provincial，Other）Default：NationalPaper：Area（SCI，EI，Core，General）Default：Core在Master框架中，用到了一個(gè)系統(tǒng)預(yù)定義槽名AKO。所謂系統(tǒng)預(yù)定義槽名，是指框架表示法中事先定義好的可公用的一些標(biāo)準(zhǔn)槽名。AKO與其在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的含義相似，其直觀含義為“是一種”。當(dāng)AKO作為下層框架的槽名時(shí)，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。

55例碩士生框架552.5.2框架結(jié)構(gòu)和框架表示

實(shí)例框架(1/2)作為一個(gè)例子，假設(shè)有楊葉和柳青2個(gè)碩士生，當(dāng)把他們的具體情況分別添入Master框架后，可得到2個(gè)實(shí)例框架Master-1和Master-2。這2個(gè)實(shí)例框架可表示如下：碩士生-1框架：

Frame<Master-1>ISA：MasterName：YangYeSex：femaleMajor：ComputerField：Web-IntelligenceAdvisor：LinHaiProject：Provincial

562.5.2框架結(jié)構(gòu)和框架表示

實(shí)例框架(1/2)2.5.2框架結(jié)構(gòu)和框架表示

實(shí)例框架(2/2)碩士生-2框架：

Frame<Master-2>ISA：MasterName：LiuQingAge：22Major：ComputerAdvisor：LinHaiPaper：EI在這2個(gè)實(shí)例框架中，我們又用到了一個(gè)系統(tǒng)預(yù)定以槽名ISA。該預(yù)定義槽名與語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的ISA弧的語(yǔ)義相似，其直觀含義為“是一個(gè)”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)具體實(shí)例，用來(lái)描述一個(gè)具體事物與其抽象概念間的實(shí)例關(guān)系。例如，Master-1和Master-2是2個(gè)具體的Master。572.5.2框架結(jié)構(gòu)和框架表示

實(shí)例框架(2/2)碩士生-22.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

特性繼承(2/2)學(xué)生框架為例若要查詢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(rèn)值male。582.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

特性繼承(2/2)學(xué)生框2.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

匹配和填槽

框架的匹配實(shí)際上是通過(guò)對(duì)相應(yīng)槽的槽名和槽值逐個(gè)進(jìn)行比較，并利用繼承關(guān)系來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如，假設(shè)前面討論的學(xué)生框架系統(tǒng)已建立在知識(shí)庫(kù)中，若要求從知識(shí)庫(kù)中找出一個(gè)滿足如下條件的碩士生：male，Age<25，Major為Computer，Project為National把這些條件用框架表示出來(lái)，就可得到如下的初始問(wèn)題框架Frame：Master-xName：Age：Years<25Sex：maleMajor：ComputerProject：National用此框架和知識(shí)庫(kù)中的框架匹配，顯然“Master-2”框架可以匹配。因?yàn)锳ge、Sex、Major槽都符合要求，Project槽雖然沒(méi)有給出，但由繼承性可知它取默認(rèn)值National，完全符合初始問(wèn)題框架Master-x的要求，所以要找的學(xué)生有可能是LiuQing。

592.6.4框架系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程

匹配和填槽框2.6.5框架表示法的特征框架表示法的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)性：最突出特點(diǎn)是善于表示結(jié)構(gòu)性知識(shí)，它能夠把知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系以及知識(shí)間的特殊聯(lián)系表示出來(lái)。深層性：框架表示法不僅可以從多個(gè)方面、多重屬性表示知識(shí)，而且還可以通過(guò)ISA、AKO等槽以嵌套結(jié)構(gòu)分層地對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示，因此能用來(lái)表達(dá)事物間復(fù)雜的深層聯(lián)系。繼承性：在框架系統(tǒng)中，下層框架可以繼承上層框架的槽值，也可以進(jìn)行補(bǔ)充和修改，這樣既減少知識(shí)冗余，又較好地保證了知識(shí)的一致性。自然性：框架能把與謀個(gè)