對(duì)知識(shí)的表示的認(rèn)識(shí)

最新資料推薦最新資料推薦#/10對(duì)知識(shí)的表示的認(rèn)識(shí)人工智能課程論文學(xué)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)人工智能課程論文學(xué)學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)2010級(jí)計(jì)科一班2010級(jí)計(jì)科一班號(hào):號(hào):對(duì)知識(shí)的表示的認(rèn)識(shí)對(duì)知識(shí)的表示的認(rèn)識(shí)摘要:知識(shí)處理是人工智能這一科學(xué)領(lǐng)域的關(guān)鍵問(wèn)題。本文對(duì)知識(shí)處理的核心問(wèn)題之知識(shí)的表示進(jìn)行了全面的綜述前流行的知識(shí)表達(dá)方式不下十種，在此只介紹一階謂詞邏輯、產(chǎn)生式、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架、混合等目前最常用的知識(shí)表示方法。并對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)缺點(diǎn)分析及簡(jiǎn)單對(duì)比。最后對(duì)知識(shí)表示的發(fā)展趨向作出了展望。關(guān)鍵詞：知識(shí)；人工智能(AI);知識(shí)表達(dá)式；一階謂詞邏輯；產(chǎn)生式一、知識(shí)和知識(shí)的表示1、知識(shí)的概念知識(shí)是人類(lèi)世界特有的概念，他是人類(lèi)對(duì)客觀世界的一種比較準(zhǔn)確、全面的認(rèn)識(shí)和理解的結(jié)晶。(1) 知識(shí)只有相對(duì)正確的特性。常言道：實(shí)踐出真理。只是源于人們生活、學(xué)習(xí)與工作的實(shí)踐，知識(shí)是人們?cè)谛畔⑸鐣?huì)中各種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匯集、智慧的概括與積累。只是愛(ài)源于人們對(duì)客觀世界運(yùn)動(dòng)規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)，是從感知認(rèn)識(shí)上升成為理性認(rèn)識(shí)的高級(jí)思維勞動(dòng)過(guò)程的結(jié)晶，故相應(yīng)于一定的客觀環(huán)境與條件下，只是無(wú)疑是正確的。然而當(dāng)客觀環(huán)境與條件發(fā)生改變時(shí)，知識(shí)的正確性就接受檢驗(yàn)，必要時(shí)就要對(duì)原來(lái)的認(rèn)識(shí)加以修改和補(bǔ)充，一至全部更新而取而代之。例如知道1543年哥白尼學(xué)說(shuō)問(wèn)世之前，人們一直都以為地球是宇宙的核心；再有：人們都知道一個(gè)關(guān)于瞎子摸象的故事，它通俗地說(shuō)明了完整的只是形式是一個(gè)復(fù)雜的智能過(guò)程。通常人們獲取知識(shí)的重要手段是：利用信息，把各種信息提煉、概括并關(guān)聯(lián)在一起，就形成了知識(shí)。而利用信息關(guān)聯(lián)構(gòu)成知識(shí)的形式有多種多樣。(2) 知識(shí)的確定與不確定性 知識(shí)有若干信息關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)組成，但是，其中有的信息是精確的，有的信息卻是不精確的。這樣，則由該信息結(jié)構(gòu)形成的知識(shí)也有了確定與不確定的特征。例如，在我國(guó)中南地區(qū)，根據(jù)天上出現(xiàn)彩虹的方向及其位置，可以預(yù)示天氣3的變化。有諺語(yǔ)曰：東邊日(晴天)，西邊雨。但是，這只是一種常識(shí)性經(jīng)驗(yàn)，并不能完全肯定或否定。再如：家有一頭秀發(fā)，一時(shí)兩鬢如霜。我們則認(rèn)為家一定是年輕人，乙就是老年人嘛？不能完全肯定，因?yàn)橄喾吹氖吕呛芏嗟?。比如，?dāng)年的白毛女就不是老人，而現(xiàn)在六十多歲的演員有一頭黑發(fā)也不足為奇。、知識(shí)表達(dá)及其映像原理智能機(jī)器系統(tǒng)如同智能生物一樣，在運(yùn)用知識(shí)進(jìn)行信息交流或只能問(wèn)題求解時(shí)，都需要預(yù)先進(jìn)行知識(shí)表示。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)知識(shí)調(diào)用，達(dá)到利用知識(shí)求解問(wèn)題的目的。因而只是表示是知識(shí)信息處理系統(tǒng)必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對(duì)智能機(jī)器系統(tǒng)而言，只是表示，實(shí)際上就是對(duì)知識(shí)的一種描述或約定。其本質(zhì)，就是采用某種技術(shù)模式，八所要求解決的問(wèn)題的相關(guān)知識(shí)，映射為一種便于找到該問(wèn)題解的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上就是把相關(guān)只是映射（或稱(chēng)為變換：Transformation ;或稱(chēng)為映像：Mapping;或稱(chēng)為編碼：Coded）為該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過(guò)程。順便指出：同構(gòu)解答與原始問(wèn)題有相同的形式解，然而對(duì)于同態(tài)問(wèn)題，如果得到原始解，只需對(duì)同臺(tái)解答再施行反運(yùn)算即可。在自然科學(xué)實(shí)際應(yīng)用研究中，利用映射（稱(chēng)之為變換）原理迂回求解的思想，是一種非常有效而廣為使用的重要手段。目前比較常見(jiàn)的知識(shí)表達(dá)方法主要有：常用的知識(shí)表示方法：一階謂詞邏輯表示法，產(chǎn)生式表示法，框架表示法，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法，腳本表示法，過(guò)程表示法，面向?qū)ο蟊硎痉ǎ窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)表示法。圖2:只是表達(dá)法的基本框架（下圖） 4二、常用知識(shí)表示法：1、一階謂詞邏輯表示法：一階謂詞邏輯表示法是目前應(yīng)用最廣的方法之一，在 AI系統(tǒng)上已經(jīng)得到了應(yīng)用。它是通過(guò)分析命題內(nèi)容和謂詞邏輯，盡可能正確地表述它的各種意境的過(guò)程。知識(shí)的謂詞邏輯表示符合人的思維習(xí)慣，可讀性好，邏輯關(guān)系表達(dá)簡(jiǎn)便。使用謂詞邏輯既便于表達(dá)概念、狀態(tài)、屬性等事實(shí)性知識(shí)，又能方便地采用謂詞公式的表達(dá)形式，進(jìn)行各種智能行為的過(guò)程性描述與演繹推理。一階謂詞的一般形式為P（x1，x2,,xn）其中P是謂詞名，xi為個(gè)體常量、變?cè)蚝瘮?shù)。例如:STUDENT(zhangsan):zhangsan是學(xué)生STUDENT(x):x是學(xué)生Greater(x，5):x5TEACHER(father(Wanghong)):王宏的父親是教師。在一階謂詞表示法中連接詞是非常重要的其中：連接詞：、、、、量詞：、謂詞邏輯是一種傳統(tǒng)經(jīng)典也是最基本的形式化方法。謂詞邏輯知識(shí)表示：規(guī)范性嚴(yán)，邏輯性強(qiáng)，自然性好，推理過(guò)程嚴(yán)密，易于實(shí)現(xiàn)。這些優(yōu)良特性使得謂詞邏輯最早用于人工智能機(jī)器定理證明，并獲得了成功。但是必須看到，謂詞邏輯屬于標(biāo)準(zhǔn)的二值(T與F)邏輯，難以直接進(jìn)行不確定性問(wèn)題的處理。對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的求解問(wèn)題，容易陷入冗長(zhǎng)演繹推理中，常常不可避免地帶來(lái)求解效率低，甚至產(chǎn)生組合爆炸問(wèn)題。因此，針對(duì)謂詞邏輯，尚待人們不斷加以改進(jìn)，以便尋求自然性好而效率更高的技術(shù)方法。2、產(chǎn)生式表示法目前，產(chǎn)生式表示方法是專(zhuān)家系統(tǒng)的第一選擇的知識(shí)表達(dá)方式。是美國(guó)數(shù)學(xué)家Post在1943年提出了一種計(jì)算形式體系里所使用的術(shù)語(yǔ)。產(chǎn)生式表示的基本形式為：（1）確定性知識(shí)的表示：產(chǎn)生式形式：PQ或者IFPTHENQ.它的含義：如果前提P滿足，則可以推出結(jié)論Q或執(zhí)行Q操作。（2）不確定知識(shí)的表示：5產(chǎn)生式形式：PQ（置信度）或者IFPTHENQ（置信度）.在不確定推理中，當(dāng)已知事實(shí)與前提P不能精確匹配時(shí)，只要按照置信度的要求達(dá)到一定的相似度，就認(rèn)為已知事實(shí)與前提條件相匹配，再按照一定的算法將這種可能性（不確定性）傳遞到結(jié)論Q。產(chǎn)生式表示法其優(yōu)點(diǎn)在于模塊性。規(guī)則與規(guī)則之間相互獨(dú)立靈活性。知識(shí)庫(kù)易于增加、修改、刪除自然性。方便地表示專(zhuān)家的啟發(fā)性知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)透明性。易于保留動(dòng)作所產(chǎn)生的變化、軌跡，但仍有不少缺點(diǎn)：知識(shí)庫(kù)維護(hù)難。效率低。為了模塊一致性理解難。由于規(guī)則一致性彼此之間不能調(diào)用。、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)式語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是人工智能常用的知識(shí)表示法之。是一種使用概念及其語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表達(dá)知識(shí)的有向圖。它作為人類(lèi)聯(lián)想記憶的一個(gè)顯示心理學(xué)模型，并用于自然語(yǔ)言處理。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)共使用了三種圖形符號(hào)：框、帶箭頭及文字標(biāo)識(shí)的線條和文字標(biāo)識(shí)線。分別稱(chēng)為：節(jié)（結(jié)）點(diǎn)；弧（又叫做邊或支路）;指針。（1） 節(jié)點(diǎn)（Node）:也稱(chēng)為結(jié)點(diǎn)。用圓形、橢圓、菱形或長(zhǎng)方形的框圖來(lái)表示，用來(lái)表示事物的名稱(chēng)、概念、屬性、情況、動(dòng)作、狀態(tài)等。（2） ?。ˋrc）:這是一種有向弧，又稱(chēng)之為支路（Branch）。節(jié)點(diǎn)之間用帶箭頭及文字標(biāo)識(shí)的有向線條來(lái)聯(lián)結(jié)，用以表示事物之間的結(jié)構(gòu)，即語(yǔ)義關(guān)系。（3） 指針（Pointer）:也叫指示器。是在節(jié)點(diǎn)或者弧線的旁邊，另外附加必要的線條及文字標(biāo)識(shí)，用來(lái)對(duì)節(jié)點(diǎn)、弧線和語(yǔ)義關(guān)系作出相宜的補(bǔ)充、解釋與說(shuō)明。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種結(jié)構(gòu)化知識(shí)表示方法，具有表達(dá)直觀，方法靈活，容易掌握和理解的特點(diǎn)。概括起來(lái)，主要優(yōu)點(diǎn)在于采用語(yǔ)義關(guān)系的有向圖來(lái)連接，語(yǔ)義、語(yǔ)法、詞語(yǔ)應(yīng)用兼顧，具有描述生動(dòng)，表達(dá)自然，易于理解等。雖然語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示和推理具有較大的靈活性和多樣性，但是沒(méi)有公認(rèn)嚴(yán)密的形式表達(dá)體系，卻不可避免地帶來(lái)了非一致性和程序設(shè)計(jì)與處理上的復(fù)雜性，這也是語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示尚待深入研究解決的一個(gè)課題。、框架表式式框架表示法誕生于1975年，這也是一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示方法，并已在多種系統(tǒng)中得到成功的應(yīng)用?？蚣芾碚撌怯扇斯ぶ悄芸茖W(xué)創(chuàng)始人之一，美國(guó)著名的人工智能學(xué)者M(jìn).L.Minsky（明斯基）提出來(lái)的。6 自然界各種事物都可用框架（Frame）組織構(gòu)成。每個(gè)被定義的框架對(duì)象分別代表著不同的特殊知識(shí)結(jié)構(gòu)，從而可在大腦或計(jì)算機(jī)中表示、存儲(chǔ)并予以認(rèn)識(shí)、理解和處理。框架是一種被用來(lái)描述某個(gè)對(duì)象（諸如一個(gè)事物、一個(gè)事件或一個(gè)概念）屬性知識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？蚣鼙硎痉ㄖС稚蠈涌蚣芨拍畛橄蠛拖聦涌蚣苄畔⒗^承共享的思想，不僅減少了框架信息和屬性知識(shí)表達(dá)的冗余， 而且保證了上、下層框架知識(shí)表達(dá)的一致性。主要缺點(diǎn):框架表示法過(guò)于死板，難以描述諸如機(jī)器人糾紛等類(lèi)問(wèn)題的動(dòng)態(tài)交互過(guò)程生動(dòng)性。三、各知識(shí)表達(dá)式的比較與展望以上若知識(shí)表達(dá)方法，絕大多數(shù)在應(yīng)用中得到了很好的應(yīng)用。但實(shí)際工作中，如果要建立一個(gè)人工智能系統(tǒng)、專(zhuān)家系統(tǒng)時(shí)，還是要根據(jù)具體情況，提出一個(gè)混合性的知識(shí)表達(dá)方式。每一種知識(shí)表示方法各有特點(diǎn)，而且適用的領(lǐng)域也不同：（1） 謂詞邏輯方法只適用于確定性、陳述性、靜態(tài)性知識(shí)，而對(duì)動(dòng)態(tài)的、變化性、模糊性知識(shí)則很難表示。（2） 產(chǎn)生式規(guī)則方法推理方法太單一，如果前提條件太多，或規(guī)則條數(shù)太多，則推理的速度將慢得驚人。（3） 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)方法表達(dá)的知識(shí)面比較窄。（4） 框架方法表示的知識(shí)橫向關(guān)系不太明確。（縱向從屬繼承關(guān)系很明確）因此，對(duì)于復(fù)雜的、深層次的知識(shí)，應(yīng)根據(jù)需要表示知識(shí)的特征，來(lái)決定用二種或三種方法聯(lián)合表示，例如：（1） 邏輯與框架：框架里的槽值可以對(duì)應(yīng)于謂詞項(xiàng)。（2） 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)與框架：結(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)與框架，結(jié)點(diǎn)的參數(shù)就是框架的槽值。產(chǎn)生式與框架: