人工智能導(dǎo)論-東南大學(xué)課件

人工智能第01講人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨向1、基于網(wǎng)絡(luò)(普適計算)2、并行化3、智能化（以知識為中心）4、人性化人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)參考資料：1、人工智能（上、下冊），陸汝鈐科學(xué)出版社2、高級人工智能，史忠植科學(xué)出版社3、智能主體及其應(yīng)用，史忠植科學(xué)出版社4、ArtificialIntelligenceANewSynthesis,N.J.Nilsson,機(jī)械工業(yè)出版社

MorganKaufmann人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念一、智能 智能是個體有目的的行為、合理的思維，以及有效地適應(yīng)環(huán)境的綜合能力。通俗地講，智能是個體認(rèn)識客觀事物、客觀世界和運(yùn)用知識解決問題的能力。 人類個體的智能是一種綜合性能力。具體地講，可包括：1）感知與認(rèn)識事物、客觀世界與自我的能力；2）通過學(xué)習(xí)取得經(jīng)驗(yàn)、積累知識的能力；人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念一、智能 人類個體的智能是一種綜合性能力。具體地講，可包括：3）理解知識、運(yùn)用知識和運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)分析問題和解決問題的能力；4）聯(lián)想、推理、判斷、決策的能力；5）運(yùn)用語言進(jìn)行抽象、概括的能力；6）發(fā)現(xiàn)、發(fā)明、創(chuàng)造、創(chuàng)新的能力；人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念一、智能 人類個體的智能是一種綜合性能力。具體地講，可包括：7）實(shí)時地、迅速地、合理地應(yīng)付復(fù)雜環(huán)境的能力；8）預(yù)測、洞察事物發(fā)展變化的能力；等。注：智能是相對的、發(fā)展的。離開特定時間說智能是困難的、沒有意義的。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第02講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念二、人工智能 人工智能是相對人的自然智能而言，即用人工的方法和技術(shù)，研制智能機(jī)器或智能系統(tǒng)來模仿、延伸和擴(kuò)展人的智能，實(shí)現(xiàn)智能行為和“機(jī)器思維”解決需要人類專家才能處理的問題。 人工智能是人工制品(artifact)中所涉及的智能行為。其中，智能行為包括：感知(perception)、推理(Reasoning)、學(xué)習(xí)(learning)、通信(communicating)和復(fù)雜環(huán)境下的動作行為(acting)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念三、人工智能目標(biāo) 人工智能目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)智能行為和“機(jī)器思維”，解決需要人類專家才能處理的問題。

1、研究像人一樣工作的機(jī)器，甚至比人做得更好

2、能夠理解機(jī)器、人或動物的智能行為

人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第一節(jié)基本概念四、智能革命 智能革命是指人的自然智能通過人工智能的模仿和擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)社會生產(chǎn)的自動化和智能化，促進(jìn)知識密集型經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況一、萌芽階段1、Aristotle(公元前384-322)在《工具論》中提出形式邏輯（三段論）2、Bacon(1561-1626)在《新工具》中提出歸納法，提出“知識就是力量”3、Leibnitz(1646-1716)研制四則計算器，提出“通用符號”和“推理計算”概念，使形式邏輯符號化，從而能對人的思維進(jìn)行運(yùn)算和推理，奠定了數(shù)理邏輯的基礎(chǔ)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況一、萌芽階段4、Boole(1815-1864)創(chuàng)立布爾代數(shù)，在《思維法則》中首次用符號語言描述思維活動的基本推理規(guī)則5、Godel(1906-1978)提出不完備性定理，指出人的思維形式化和機(jī)械化的某些極限6、Turing(1912-1954)提出理想計算模型—圖靈機(jī)，創(chuàng)立自動機(jī)理論，提出“圖靈試驗(yàn)”，用以判斷“Canamachinethink?”人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況一、萌芽階段7、Mauchly和Eckert等研制成功ENIAC電子數(shù)字計算機(jī)，為人工智能研究奠定物質(zhì)基礎(chǔ)8、VonNeumann提出馮?諾依曼計算機(jī)模型9、McCulloch和Pitts建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型，通過模擬人腦實(shí)現(xiàn)智能，開創(chuàng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)研究。Kleene將其抽象為有限自動機(jī)理論10、Wiener創(chuàng)立控制論，Shannon創(chuàng)立信息論人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況二、人工智能的誕生1、導(dǎo)因 現(xiàn)實(shí)世界中相當(dāng)多的問題求解是復(fù)雜的，常無算法可循，即使有計算方法，也是NP問題。為此，人們可采用啟發(fā)式知識進(jìn)行問題求解，把復(fù)雜的問題大大簡化，可在浩瀚的搜索空間中迅速找到解答。這是運(yùn)用專門領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)知識。經(jīng)常會取得有關(guān)問題的滿意解，而非數(shù)學(xué)上的最優(yōu)解。這就是啟發(fā)式搜索。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況二、人工智能的誕生2、提出

1956年，由McCarthy、Minskey、Shannon、Newell等提出。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第03講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展1、50年代以博弈、游戲?yàn)閷ο筮M(jìn)行研究1）Samuel研制成功具有自學(xué)能力的啟發(fā)式博弈程序2）Newell研制了啟發(fā)式程序LogicTheorist。對《數(shù)學(xué)原理》中38條定理進(jìn)行了證明，開創(chuàng)了利用計算機(jī)研究思維活動規(guī)律的工作3）Chomsky提出語言文法，開創(chuàng)了形式語言研究人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展1、50年代4）McCarthy建立LISP，不僅可以處理數(shù)值，而且可更方便地處理符號，為人工智能研究提供了重要工具人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展2、60年代前期以搜索問題、通用問題求解研究為主1）Newell發(fā)表問題求解程序，使啟發(fā)式程序有更大的普遍性2）Feigenbaum研制成功DENDRAL化學(xué)專家系統(tǒng)，使人工智能研究從著重算法轉(zhuǎn)向知識表示的研究，也是人工智能研究走向?qū)嵱没臉?biāo)志人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展2、60年代3）Robinson提出歸結(jié)原理4）Quilian提出語義網(wǎng)絡(luò)的知識表示法5）IJCAI成立人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展3、70年代前期以自然語言理解、知識表示研究為主1）Winograd發(fā)表自然語言理解系統(tǒng)SHRDLU2）Colmerauer創(chuàng)建PROLOG語言3）Schank提出概念從屬理論4）Minskey提出框架知識表示法5）Feigenbaum提出知識工程人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展4、80年代專家系統(tǒng)廣泛應(yīng)用，出現(xiàn)了專家系統(tǒng)開發(fā)工具，開始興起人工智能產(chǎn)業(yè)1）日本提出五代機(jī)計劃2）中國提出863計劃-863-306人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第二節(jié)人工智能的發(fā)展概況三、人工智能的發(fā)展5、90年代-現(xiàn)在1）人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)興2）基于知識的系統(tǒng)

CYC3）DeepBlue1997.5.114）分布式人工智能與多Agent系統(tǒng)

robots,Softbot,集成自治系統(tǒng)5）知識科學(xué)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第04講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法 人工智能經(jīng)過發(fā)展，形成了許多學(xué)派。不同學(xué)派的研究方法、學(xué)術(shù)觀點(diǎn)、研究重點(diǎn)有所不同。這里主要介紹認(rèn)知學(xué)派、邏輯學(xué)派、行為主義學(xué)派和連接主義學(xué)派。一、認(rèn)知學(xué)派(以Simon,Minskey和Newell等為代表)1、基本思想從人的思維活動出發(fā)，利用計算機(jī)進(jìn)行宏觀功能模擬?；谖锢矸栂到y(tǒng)假設(shè)，將任何信息加工系統(tǒng)看成是一個具體的物理系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法一、認(rèn)知學(xué)派2、基本觀點(diǎn)物理系統(tǒng)表現(xiàn)智能行為的充要條件是該系統(tǒng)是一個物理符號系統(tǒng)。3、主要工作1）Newell的LogicTheorist，模擬人證明數(shù)學(xué)定理的思維過程2）GPS，模擬人的解題過程(擬定初步解題計劃利用公理、定理和規(guī)則，按規(guī)則實(shí)施解題過程不斷進(jìn)行“目的—手段“分析，修訂解題計劃。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法一、認(rèn)知學(xué)派3、主要工作3）物理符號系統(tǒng)假設(shè)符號是模式。物理符號系統(tǒng)的基本任務(wù)和功能是辨認(rèn)相同的符號和區(qū)別不同的符號。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法二、邏輯學(xué)派（以McCarthy和Nilsson等為代表)1、基本思想用邏輯來研究人工智能，用形式化的方法（統(tǒng)一的邏輯框架）描述客觀世界。2、基本觀點(diǎn)1）智能機(jī)器必須有關(guān)于自身環(huán)境的知識2）通用智能機(jī)器要能陳述性地表達(dá)關(guān)于自身環(huán)境的大部分知識3）通用智能機(jī)器表示陳述性知識的語言至少要有一階邏輯的能力人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法二、邏輯學(xué)派3、主要工作1）概念化知識表示2）模型論語義人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第05講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法二、邏輯學(xué)派3、主要工作1）概念化知識表示2）模型論語義3）演繹推理4）非單調(diào)邏輯用于常識推理人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法三、行為主義學(xué)派(以Brooks為代表)1、基本思想以復(fù)雜的現(xiàn)實(shí)世界為背景，讓人工智能理論先經(jīng)受解決實(shí)際問題的考驗(yàn)，并在這種考驗(yàn)中成長。智能只是在與環(huán)境的交互作用中表現(xiàn)出來。2、基本觀點(diǎn)1）到現(xiàn)場去2）物理實(shí)現(xiàn)3）初級智能4）行為產(chǎn)生智能人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法三、行為主義學(xué)派3、主要工作1）無需知識表示的智能2）無需推理的智能3）機(jī)器蟲人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法四、連接主義學(xué)派1、基本思想從腦的神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)出發(fā)來研究腦的功能，研究大量簡單的神經(jīng)元的集團(tuán)信息處理能力及其動態(tài)行為，模擬和實(shí)現(xiàn)人的認(rèn)識過程中的感知覺過程、形象思維、分布式記憶和自學(xué)習(xí)自組織過程。2、基本觀點(diǎn)1）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以分布式方式存儲信息2）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以并行方式處理信息3）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有自組織、自學(xué)習(xí)能力人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第三節(jié)人工智能的研究方法四、連接主義學(xué)派3、主要工作人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第06講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容一、博弈 跳棋、國際象棋、五子棋二、機(jī)器定理證明

LogicTheorist

王浩：利用一階謂詞邏輯 吳文俊：吳方法三、自動程序設(shè)計四、通用問題求解

GPS人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第07講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容五、感知1、視覺2、語音六、自然語言理解與生成 計算語言學(xué)七、自動推理1、推理從一個或幾個已知的判斷（前提）邏輯地推論出一個新的判斷（結(jié)論）的思維形式。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容七、自動推理1、推理注：利用以往的知識通過推理可得到新的結(jié)論。2、主要工作1）機(jī)器定理證明2）歸結(jié)原理：推理規(guī)則簡單。在邏輯上是完備的，是PROLOG的計算模型3）非單調(diào)推理：閉世假說（CWA）、默認(rèn)推理、限定推理人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容七、自動推理2、主要工作4）定性推理：把物理系統(tǒng)或物理過程細(xì)分為子系統(tǒng)或子過程，對于每個子系統(tǒng)或子過程及它們之間的相互作用或影響均建立起結(jié)構(gòu)描述，通過局部因果性的傳播和行為合成，獲得實(shí)際物理系統(tǒng)的行為描述和功能描述人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第08講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容七、自動推理2、主要工作5）不確定性推理：不確定性來自人類的主觀認(rèn)識與客觀實(shí)際之間存在的差異。事物發(fā)生的隨機(jī)性，人類知識的不完全、不可靠、不精確和不一致，自然語言中存在的模糊性和歧義性均反映了這種差異，均會帶來不確定性。有代表性的不確定性理論和推理方法有：概率論，Bayes理論，證據(jù)理論(Dempster和Shafer)，模糊集理論等。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容八、機(jī)器學(xué)習(xí)知識、知識表示及運(yùn)用知識的推理算法是人工智能的核心，而機(jī)器學(xué)習(xí)則是關(guān)鍵問題。1、學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)是獲取知識、積累經(jīng)驗(yàn)、改進(jìn)性能、發(fā)現(xiàn)規(guī)律、適應(yīng)環(huán)境的過程。其基本機(jī)制是設(shè)法將在一種情形下成功的表現(xiàn)行為轉(zhuǎn)移到另一類似的新情形中去。2、學(xué)習(xí)種類1）無知識的學(xué)習(xí)：神經(jīng)元模擬和基于決策論方法的自適應(yīng)和自組織系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容八、機(jī)器學(xué)習(xí)2、學(xué)習(xí)種類2）歸納學(xué)習(xí)：AQ算法、ID3算法等。3）分析學(xué)習(xí)（實(shí)例學(xué)習(xí)）：基于解釋的學(xué)習(xí)、知識塊（Chunking）學(xué)習(xí)。4）類比學(xué)習(xí)5）發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)：根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或模型重新發(fā)現(xiàn)定律的方法。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容八、機(jī)器學(xué)習(xí)2、學(xué)習(xí)種類6）遺傳學(xué)習(xí)：自然選擇、變異。7）連接學(xué)習(xí)：神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)。8）數(shù)據(jù)庫知識發(fā)現(xiàn)：主要發(fā)現(xiàn)分類規(guī)則、特征規(guī)劃、關(guān)聯(lián)規(guī)則、差異規(guī)則、演化規(guī)則、異常規(guī)則等。其方法有統(tǒng)計方法、機(jī)器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)倉庫等。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第09講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容九、分布式人工智能（DistributedAI）第一屆DAI會議是在1980年。1、基本概念DAI是研究在邏輯上或物理上分散的智能動作者如何協(xié)調(diào)其智能行為（知識、技能和規(guī)劃），求解單目標(biāo)和多目標(biāo)問題，為設(shè)計和建立大型復(fù)雜的智能系統(tǒng)或計算機(jī)支持協(xié)同工作(CSCW)提供有效途徑。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容九、分布式人工智能（DistributedAI）第一屆DAI會議是在1980年。2、主要內(nèi)容1）分布式問題求解(DPS)2）多Agent系統(tǒng)(MAS)Agent是自主的，可能是預(yù)先存在的，并且是異構(gòu)的，是一開放的系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容十、人工思維模型

真實(shí)世界

柔性信息處理

集體智能

開放式自主系統(tǒng)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言第四節(jié)人工智能的主要研究內(nèi)容十一、知識系統(tǒng)知識工程已成為人工智能應(yīng)用最顯著的特點(diǎn)。知識系統(tǒng)主要研究內(nèi)容：1、專家系統(tǒng)知識庫+推理機(jī)2、知識庫系統(tǒng)將知識以一定的結(jié)構(gòu)存入，進(jìn)行知識管理，實(shí)現(xiàn)知識共享3、智能決策系統(tǒng)4、知識科學(xué)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第一章引言討論題：1、你相信人是機(jī)器嗎？請說出理由。2、如果你是圖靈測試的測試者，你會如何設(shè)計題目？人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第10講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言一、知識知識是信息經(jīng)過加工整理、解釋、挑選和改造而成的。二、知識類型1、事實(shí)性知識一般采用直接表示形式。注：1）若事實(shí)性知識是批量的、有規(guī)律的，則往往以表格、圖冊，甚至數(shù)據(jù)庫等形式出現(xiàn)；2）某些事實(shí)性知識表現(xiàn)為規(guī)則的形式（盡管有時事實(shí)和規(guī)則分開處理）人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言二、知識類型2、過程性知識描述做某事的過程，使人或計算機(jī)照此去做。3、行為性知識不直接給出事實(shí)本身，只給出它在某方面的行為。注：從某種意義上說，行為性知識是描述事物的內(nèi)涵，而非外延。4、實(shí)例性知識只給出一些實(shí)例，關(guān)于事物的知識就隱藏在這些實(shí)例中。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言二、知識類型4、實(shí)例性知識注：實(shí)例性知識和事實(shí)性知識的主要區(qū)別是：人們感興趣的一般不是這些實(shí)例本身，而是在大批實(shí)例后面隱藏的規(guī)律性知識。5、類比性知識既不給出外延，也不給出內(nèi)涵，只給出它與其它事物的某些相似之處。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言二、知識類型5、類比性知識注：類比性知識一般不能完整地刻劃事物，有時會以偏概全，但它可以啟發(fā)人們在不同領(lǐng)域的知識間架起橋梁，利用一個領(lǐng)域的知識去解決另一個領(lǐng)域的問題。6、元知識關(guān)于知識的知識。注：元知識經(jīng)常以控制知識的形式出現(xiàn)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第11講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言三、知識表示原則1、表示知識的范圍是否廣泛？注：邏輯是一種廣譜的知識表示工具。2、是否適合于推理？注：人工智能主要對適合推理的知識表示感興趣。3、是否適合于計算機(jī)處理？4、是否有高效的算法？5、能否表示不精確知識？注：自然界的信息具有先天的模糊性和不精確性。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言三、知識表示原則6、能否模塊化，以便于知識分層？7、知識和元知識能否用統(tǒng)一的形式表示？8、是否適合于加入啟發(fā)式信息？控制知識（元知識）信息—啟發(fā)式信息9、過程性表示還是說明性表示？說明性表示：只給出事物本身的屬性及事物之間的相互關(guān)系，對問題的解答就隱含在這些知識之中。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言三、知識表示原則9、過程性表示還是說明性表示？過程性表示：給出解決一個問題的具體過程。注：說明性表示涉及細(xì)節(jié)少，抽象程度高，可靠性較好，修改方便，但執(zhí)行效率較低。10、表示方式是否自然？人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第一節(jié)引言四、常見的知識表示形式1、演繹系統(tǒng)2、產(chǎn)生式系統(tǒng)3、框架結(jié)構(gòu)4、語義網(wǎng)絡(luò)5、過程性知識表示6、面向?qū)ο笾R表示人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算1、命題陳述2、謂詞帶有參數(shù)的命題注：1）謂詞比命題有更強(qiáng)的表達(dá)能力，可將知識單元細(xì)分；2）謂詞可代表變化著的情況，謂詞的真假值可因參數(shù)而異；3）可利用謂詞在不同的知識之間建立聯(lián)系，使用同名參數(shù)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注：1）由于解釋的不同，謂詞的真假值也就不同；2）對于復(fù)雜的謂詞公式，研究其不同的解釋具有更大的重要性；3）對一個謂詞公式可給出多種甚至無窮多種不同的解釋。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注：4）每種解釋由下列基本部分組成：A）一組基本域Di,i=1…nB）每個常量均是某個Di中的一個元素C）每個變量均在某個Di中取值D）每個m目函數(shù)均是一個映射 Di1Di2...DimDim+1（對于jk,可以有Dij=Dik)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注：4）每種解釋由下列基本部分組成：E）每個m目謂詞均是一個映射 Di1Di2...Dim（T，F(xiàn)）（T代表真，F(xiàn)代表假)5）若一個謂詞公式在所有解釋下均為真，則稱此公式為永真公式。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算3、謂詞解釋人為地指派給謂詞的含義注：5）利用謂詞演算進(jìn)行邏輯推理的核心任務(wù)就是判斷一個謂詞公式是否永真。但判斷一個謂詞公式的永真性比較困難，甚至有人證明，根本不存在這樣的算法。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第12講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算4、謂詞演算謂詞及謂詞之間關(guān)系的研究1）符號集真值常量：T、F聯(lián)結(jié)符號：、、、、運(yùn)算符：=量詞：、常量：函數(shù)常量、謂詞常量變量：函數(shù)變量、謂詞變量注：對于變量，可使用量詞。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算4、謂詞演算謂詞及謂詞之間關(guān)系的研究2）項(xiàng)A）常量和變量是項(xiàng)B）若t1,t2,..,tn是項(xiàng)，則fn(t1,t2,…,tn)和Fn(t1,t2,…,tn)也是項(xiàng)。3）原子公式和合式公式

P16人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)一、謂詞演算5、主要的謂詞演算命題演算

一階謂詞演算

二階謂詞演算其中，最重要的是一階謂詞演算。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)二、自然演繹系統(tǒng)給定一個有限的或遞歸的公理集，及一個有限推理規(guī)則集，構(gòu)成一個自然演繹系統(tǒng)。注：1）若在某個確定的范圍內(nèi)，任何永真公式均可由一個演繹系統(tǒng)推導(dǎo)出，則稱此演繹系統(tǒng)對于該范圍來說是完備的。2）對于一階謂詞演算，存在著完備的演繹系統(tǒng)，對于二階謂詞演算，不存在著完備的演繹系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)二、自然演繹系統(tǒng)注：3）在實(shí)際應(yīng)用中，僅推演永真式是不夠的，任何有意義的知識推理系統(tǒng)均需處理非永真公式，它的謂詞被指派以某種解釋，即語義。我們應(yīng)該使用含有語義的演繹系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)三、與或句演繹系統(tǒng)1、與或句只有與符號()、或符號()、謂詞(也稱原子)和前有非符號的謂詞(也稱負(fù)原子，正負(fù)原子統(tǒng)稱句節(jié))以及看不見的全稱量詞的合式公式稱為與或句。2、與或句的生成步驟1）化成前束范式，使所有量詞均在合式公式的最前面，且每個量詞的轄域均是整個公式。2）消去存在量詞，只剩下全稱量詞。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)三、與或句演繹系統(tǒng)3、置換規(guī)則左部只能有一個句節(jié)，右部可以是任意的與或句。注：與或句演繹系統(tǒng)可以用于求證某個目標(biāo)推理，也可以進(jìn)行反向推理。當(dāng)用作反向推理時，比較實(shí)用。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第二節(jié)演繹系統(tǒng)四、子句演繹系統(tǒng)1、子句只有或符號和非符號的合式謂詞公式稱為子句，用或符號連接多個句節(jié)而成。2、子句演繹方法消解法—Robinson3、消解法基本思想把已知條件表示成一組子句，把求證目標(biāo)先表示成子句，后在前面加非符號，把加了非符號的目標(biāo)子句和條件子句組合，若通過消解推出空子句，則目標(biāo)得以證明。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)一、基本概念1、產(chǎn)生式在自然界的各種知識單元之間存在著大量的因果關(guān)系。這是前提和結(jié)論之間的關(guān)系，可用產(chǎn)生式（或稱規(guī)則）來表示。產(chǎn)生式（規(guī)則）：前提和結(jié)論之間的關(guān)系式。表示形式：前提結(jié)論2、事實(shí)無需前提條件的產(chǎn)生式，可用于表示已知的事實(shí)。表示形式：事實(shí)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)一、基本概念3、產(chǎn)生式系統(tǒng)將一組產(chǎn)生式放在一起，讓它們互相配合、協(xié)調(diào)作用，一個產(chǎn)生式生成的結(jié)論可供另一個產(chǎn)生式作為前提使用。以這種方式求得問題的解決的系統(tǒng)，稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成a)一組規(guī)則(即產(chǎn)生式本身)

每個規(guī)則分為左部(LHS)和右部(RHS)。一般說來，左部表示情形，即什么條件發(fā)生時此產(chǎn)生式應(yīng)該被調(diào)用。右部表示動作，即此產(chǎn)生式被調(diào)用后所做的事情。在核實(shí)左部情形時，通常采用匹配的方法，即查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基中是否存在規(guī)則左部所指示的情形。若存在，則認(rèn)為匹配成功，否則認(rèn)為匹配不成功。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成a)一組規(guī)則(即產(chǎn)生式本身)

匹配成功時，執(zhí)行右部規(guī)定的動作。這種動作一般是對數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)作某種處理。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成b)數(shù)據(jù)基每個產(chǎn)生式系統(tǒng)均有一個數(shù)據(jù)基，其中存放的數(shù)據(jù)既是構(gòu)成產(chǎn)生式的基本元素，又是產(chǎn)生式作用的對象。注：數(shù)據(jù)基不同于數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)是廣義的，可以是常量、變量、多元組、謂詞、表結(jié)構(gòu)、圖象等等。其意義往往指一個事實(shí)或斷言，可看成一個知識元。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征1、產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成c)一個解釋程序負(fù)責(zé)整個產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行，包括規(guī)則左部和數(shù)據(jù)基的匹配、從匹配成功的規(guī)則（可能不止一個）中選出一個加以執(zhí)行、解釋執(zhí)行規(guī)則右部的動作，并掌握時機(jī)結(jié)束產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行等等。注：其中每一步均可有不同的含義。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)a)相對固定的格式任何產(chǎn)生式均由LHS和RHS組成，左部匹配，右部動作。匹配提供的信息只有兩種：成功或失敗。匹配過程中不允許產(chǎn)生副作用。規(guī)則匹配失敗時，對數(shù)據(jù)基無影響。匹配一般無遞歸，無復(fù)雜的計算。右部的動作一般是最基本的，無復(fù)雜的控制。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)b)知識的模塊化在每個具體的產(chǎn)生式系統(tǒng)所適用的專門領(lǐng)域知識被分成許多知識元，存于數(shù)據(jù)基中。而每個規(guī)則指明了有關(guān)知識元之間的關(guān)系及其使用方法。規(guī)則本身也可看成是知識元，這種知識元不同于通常數(shù)據(jù)基中存放的知識元，因?yàn)樗侵甘救绾问褂脭?shù)據(jù)基中存放的知識元，因此，也稱為元知識，即關(guān)于知識的知識。由此可見，元知識也是模塊化的。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)b)知識的模塊化此外，還有如何使用這些規(guī)則的知識，包括規(guī)則匹配的次序、匹配沖突的解決等解釋系統(tǒng)中所包含的功能。這種有關(guān)元知識的知識稱為高階元知識。它們也可模塊化并寫成規(guī)則的形式。不過，只有少數(shù)系統(tǒng)能做到，而大部分系統(tǒng)是將高階元知識不明確地寫成規(guī)則的形式，不以任何明確的形式顯示出來，規(guī)則使用方法隱含在系統(tǒng)本身的定義中。這是模塊化不徹底的表現(xiàn)，可擴(kuò)展性差。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)b)知識的模塊化注：知識的模塊化使得知識基（包括數(shù)據(jù)基和規(guī)則基）的補(bǔ)充和修改變得非常容易。但要注意任何修改和擴(kuò)充必須保持知識基的無矛盾性和一致性。這種一致性檢驗(yàn)最好由系統(tǒng)自動執(zhí)行，至少檢驗(yàn)到一定程度。因?yàn)閺睦碚撋?，在某些情形下徹底的一致性檢驗(yàn)是不現(xiàn)實(shí)的。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)c)相互影響的間接性產(chǎn)生式系統(tǒng)一般是“數(shù)據(jù)驅(qū)動”，看不見控制流。一個產(chǎn)生式的調(diào)用對其它產(chǎn)生式的影響不是直接傳送過去，而是通過修改數(shù)據(jù)基來間接實(shí)現(xiàn)（當(dāng)其它產(chǎn)生式的左部與數(shù)據(jù)基匹配時，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)基內(nèi)容已變，從而，各產(chǎn)生式執(zhí)行效果也就跟著發(fā)生變化）。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)c)相互影響的間接性注：這個特點(diǎn)有利于知識模塊性，但使產(chǎn)生式系統(tǒng)的效率受到影響。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)d)機(jī)器可讀性包括機(jī)器識別產(chǎn)生式、語法檢查和某種程度上的語義檢查。語法檢查包括無矛盾性檢驗(yàn)和冗余檢查。語義檢查涉及知識的具體領(lǐng)域，如通常數(shù)據(jù)庫中的一致性檢驗(yàn)?？勺x性的另一含義是對產(chǎn)生式作出解釋，是對產(chǎn)生式系統(tǒng)為解決某一問題所給答案的解釋，即，對推理過程作出解釋。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)二、基本特征2、產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn)注：產(chǎn)生式系統(tǒng)對某些領(lǐng)域的應(yīng)用是很有效的，如醫(yī)療診斷，而對另一些領(lǐng)域不那么適用，如數(shù)學(xué)。其關(guān)鍵在于知識能否模塊化。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第13講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識元形式1、常量字符串是知識元的最簡單形式。匹配有精確匹配、不完全匹配(只要求LHS中的知識元是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個知識元的子串即可)。匹配成功后，RHS的動作是把數(shù)據(jù)基內(nèi)該知識元中所含的子串換成在RHS中出現(xiàn)的子串。注：這種產(chǎn)生式系統(tǒng)稱為置換系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識元形式2、變量若產(chǎn)生式的左部均只有一個符號，則這些符號也稱為變量。注：引進(jìn)變量的一個效果是把命題化為謂詞，引進(jìn)變量后，可構(gòu)造由謂詞構(gòu)成的產(chǎn)生式系統(tǒng)，它的表達(dá)能力要強(qiáng)得多。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識元形式3、元組在許多專家系統(tǒng)中，經(jīng)常以（對象,屬性,值）的三元組形式作為產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識元。4、樹和圖人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)三、產(chǎn)生式的知識元形式注：1)知識元可涉及復(fù)雜的計算，如exist(x,D)2)一般地，變量的作用域僅限于它所在的產(chǎn)生式。若在匹配過程中，某規(guī)則中的一個變量被約束為某個值，則同一規(guī)則中所有同名變量必須約束為同一個值，但對其它規(guī)則中的同名變量無任何影響。同時，不論是規(guī)則匹配失敗或成功地結(jié)束，被約束的變量均要恢復(fù)原狀，即只起一種形式參數(shù)的作用。但是也有例外，如在許多語法置換系統(tǒng)中，同一字符串中的幾個同名變量可被置換為不同的子串。另一例外是作用域的放大。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向1、最基本推理方式a)向前推理：數(shù)據(jù)驅(qū)動推理。b)向后推理：目標(biāo)驅(qū)動推理。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理每個產(chǎn)生式的左部有一組條件，右部有一組動作。每當(dāng)數(shù)據(jù)基的當(dāng)前狀態(tài)符合某一產(chǎn)生式左部的所有條件時，相應(yīng)產(chǎn)生式被激發(fā)，并執(zhí)行其右部的動作。這些動作一般要修改數(shù)據(jù)基的內(nèi)容，動作執(zhí)行完畢，數(shù)據(jù)基的狀態(tài)可能已經(jīng)發(fā)生改變。此時，再找一個產(chǎn)生式，…，如此循環(huán)反復(fù)。S1S2S3執(zhí)行產(chǎn)生式Pa執(zhí)行產(chǎn)生式Pb…...人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理注：1)在大部分向前推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)中，每個條件用一個謂詞來表示，產(chǎn)生式的左部是一串謂詞，產(chǎn)生式的右部也是一串謂詞。產(chǎn)生式的左部與當(dāng)前數(shù)據(jù)基匹配成功的含義是：對產(chǎn)生式左部所有謂詞中出現(xiàn)的變量可以實(shí)行一種統(tǒng)一的置換，使得置換后的謂詞均是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個謂詞的樣品。執(zhí)行產(chǎn)生式右部動作的含義是：把左部匹配成功時實(shí)行的那個變量置換傳播到右部來，使右部謂詞中出現(xiàn)的變量按同一方式實(shí)行置換。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理注：2)向前推理可形成一片森林。

3)對于產(chǎn)生式的激發(fā)還應(yīng)加一個條件：當(dāng)執(zhí)行一個產(chǎn)生式右部的動作不能改變數(shù)據(jù)基的狀態(tài)時，即使產(chǎn)生式左部能與數(shù)據(jù)基匹配，也不應(yīng)當(dāng)激發(fā)該產(chǎn)生式。即，當(dāng)產(chǎn)生式的右部不能為數(shù)據(jù)基增添新的謂詞時，就不應(yīng)激發(fā)此產(chǎn)生式，否則會產(chǎn)生許多無用的空轉(zhuǎn)，可能使產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行不能停止。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向2、向前推理基本原理注：4)在一般情況下，運(yùn)行產(chǎn)生式系統(tǒng)應(yīng)有一個目標(biāo)。每執(zhí)行一次向前推理，就要將當(dāng)前數(shù)據(jù)基狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)比較一下，若已達(dá)到目標(biāo)，則停止運(yùn)行。

5)有時，無目標(biāo)的向前推理也是需要的。這往往是為了推出所需要的全部結(jié)果。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理a)基本原理設(shè)目標(biāo)狀態(tài)為S1,則首先查看數(shù)據(jù)基的當(dāng)前狀態(tài)是否已是S1。若是，則不必做任何工作，問題已解決，否則，查看有無這樣的規(guī)則R1，可把狀態(tài)S2轉(zhuǎn)換為S1。若有，則查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)是否是S2，若是，則只要執(zhí)行R1，即可達(dá)到狀態(tài)S1，問題也可解決。若當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)不是S2，則進(jìn)一步查看有無這樣的規(guī)則R2，可把狀態(tài)S3轉(zhuǎn)換為S2，若有，則查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)是否是S3,…，如此反復(fù)，得到一條向后推理鏈。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理a)基本原理

S1S3S2…...

執(zhí)行產(chǎn)生式R1

執(zhí)行產(chǎn)生式R2人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第14講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式對于這類產(chǎn)生式系統(tǒng)，推理目標(biāo)也可取一個謂詞的形態(tài)，稱為目標(biāo)謂詞。推理步驟是：以目標(biāo)謂詞為樹根，首先查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基中是否有這樣的謂詞存在，它們與目標(biāo)謂詞存在最廣通代。若有n個這樣的謂詞，則從樹根生出n枝“或枝”，每枝或叉的終點(diǎn)是上述數(shù)據(jù)基謂詞經(jīng)過最廣通代之后的一個樣品；然后，再查看有無這樣的規(guī)則，它們的右部謂詞與目標(biāo)謂詞之間存在最廣通代，若有m個這樣的規(guī)則，人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式

(推理步驟)：則從樹根再生出m枝“或叉”，每枝或叉的終點(diǎn)是上述規(guī)則的右部謂詞經(jīng)過最廣通代之后的樣品。若和某個右部謂詞相對應(yīng)的左部有k個謂詞，則從相應(yīng)或叉的終點(diǎn)又生出k枝“與叉”，每枝與叉的終點(diǎn)對應(yīng)于一個左部謂詞，其中的所有變元均已按照右部謂詞所作的最廣通代作了相應(yīng)的置換。在上述過程中，或叉的起點(diǎn)稱為或結(jié)點(diǎn)，其終點(diǎn)稱為與結(jié)點(diǎn)；與叉的起點(diǎn)稱為與結(jié)點(diǎn)，其終點(diǎn)稱為或結(jié)點(diǎn)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式

(推理步驟)：由上可知：或結(jié)點(diǎn)和與結(jié)點(diǎn)互為因果。按此辦法不斷進(jìn)行下去，可使與叉和或叉，與結(jié)點(diǎn)和或結(jié)點(diǎn)循環(huán)輪回，生成一棵樹，稱為與或樹。它可以是有窮的，也可是無窮的。若從一個或結(jié)點(diǎn)生出的所有或叉中，有一枝或叉的終點(diǎn)是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個謂詞的一個樣品，則稱此或結(jié)點(diǎn)成功，它的子與結(jié)點(diǎn)(即上述謂詞樣品)自然也成功，并且是與或樹的一個葉結(jié)點(diǎn)。若從一個或結(jié)點(diǎn)不能生出任何或叉，則稱此或結(jié)點(diǎn)失敗，它也與或樹的一個葉結(jié)點(diǎn)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理b)實(shí)現(xiàn)方式

(推理步驟)：若一個或結(jié)點(diǎn)的所有子與結(jié)點(diǎn)皆失敗，則該父或結(jié)點(diǎn)也失敗。若一個與結(jié)點(diǎn)成功，則它的父或結(jié)點(diǎn)也成功。若一個父與結(jié)點(diǎn)的所有子或結(jié)點(diǎn)皆成功，則該父與結(jié)點(diǎn)也成功。若由于某些葉結(jié)點(diǎn)的成功，使得根結(jié)點(diǎn)(它一定是或節(jié)點(diǎn))成功，則整個推理成功。若到某個時刻，由于某些葉結(jié)點(diǎn)的失敗而使得推理不再能進(jìn)行，則整個推理失敗，否則，與或樹有可能無窮地生長下去。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)四、推理方向3、向后推理c)最廣通代定義定義1[通代]若有一組謂詞W={

1,2,…,n}，又有一個代換，使1=2=…=n

，則稱為謂詞組W的通代。定義2[廣通代]若1和2均是謂詞組W的通代，另有一個代換3，使得：[W1]3=W2，則稱通代1較通代2為廣。定義3[最廣通代]設(shè)是謂詞組W的一個通代,若對任意其它通代，均比廣，則稱為W的一個最廣通代。注：最廣通代可不唯一。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)五、框架問題1、框架問題一般，每個謂詞只有已知其真假和還未知道其真假的區(qū)別，不會原先是真的，后來變假了，或反過來，原先是假的，后來變真了。即，真的假不了，假的真不了。但對于一些系統(tǒng)，謂詞的真假值會在推理過程中發(fā)生變化，且數(shù)據(jù)基的狀態(tài)每次只改變一些。而其余部分則沒有變化。這就是框架問題。注：具有框架問題的系統(tǒng)主要是用于描述客觀世界中狀態(tài)變遷的系統(tǒng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)五、框架問題2、處理方法

a)直接指明法在每個產(chǎn)生式中直接指明增加哪些謂詞，刪去哪些謂詞。b)引入狀態(tài)參數(shù)法在每個謂詞中增加一個狀態(tài)參數(shù)，以使得一個謂詞在不同狀態(tài)可取不同值。注：具有不同狀態(tài)參數(shù)的同一謂詞是不同的謂詞樣品，從而完全可有不同的值。c)謂詞函數(shù)化(高階邏輯法)所用的謂詞全部寫成函數(shù)的形式，這樣謂詞樣品就是項(xiàng)。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)六、非確定性匹配不要求產(chǎn)生式的左部能與數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)完全匹配，往往只需要部分的匹配(主要是由于已有的信息不是十完備)，就可推出某些結(jié)論性的信息。注：可采用權(quán)、可信度來表示和確定事實(shí)與規(guī)則的匹配程序人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)七、匹配沖突的解決1、匹配沖突在向前推理時，有n個產(chǎn)生式(n>1)的左部均能與當(dāng)前數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)匹配成功，或有m組不同數(shù)據(jù)(m>1)均能和同一產(chǎn)生式的左部匹配成功，或兩種情況的組合。在向后推理時，有n個產(chǎn)生式(n>1)的右部均能和同一子目標(biāo)匹配成功，或有m組不同數(shù)據(jù)(m>1)均能和同一子目標(biāo)匹配成功，或有l(wèi)個子目標(biāo)(l>1)均能找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)或產(chǎn)生式右部并匹配成功，或三種情況的復(fù)合。這就形成了匹配沖突。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第三節(jié)產(chǎn)生式系統(tǒng)七、匹配沖突的解決1、匹配沖突注：產(chǎn)生式系統(tǒng)中的解釋執(zhí)行系統(tǒng)必須具有某種選擇功能，以便排除上面列舉的二義性。這是在設(shè)計產(chǎn)生式系統(tǒng)時應(yīng)該考慮的一個策略問題，這就是解決匹配沖突的策略。2、解決沖突的策略a)按事先排好的固定順序b)按通用性和針對性排序c)按數(shù)據(jù)的新鮮性排序d)按子目標(biāo)的新鮮性排序e)按使用產(chǎn)生式和數(shù)據(jù)的公平性排序f)按匹配程度排序人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第15講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)一、事物的屬性1、屬性用于描述事物特性的項(xiàng)注：1)掌握了事物的屬性，就有關(guān)于事物的知識

2)屬性一般具有屬性名和相應(yīng)值

3)屬性是描述事物的最小元素2、屬性表將同一事物的各方面屬性列成一張表，構(gòu)成該事物的屬性表注：1)屬性表是屬性的集合，用于描述事物的整體特性

2)屬性表中的屬性之間可存在依賴關(guān)系人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)一、事物的屬性3、屬性框架對于具有同樣一些屬性的事物,可將這些屬性確定為屬性框架注：1)只要在此框架內(nèi)對諸屬性賦以不同的值,就可得到對同一類事物不同個體的描述

2)屬性框架與數(shù)據(jù)庫中關(guān)系表的定義非常相似，但屬性框架中的某些屬性可被看作事物而擁有自己的屬性表，從而可形成層次式的嵌套結(jié)構(gòu)

3)在對事物進(jìn)行推理的過程中，事物的屬性有時也要一起參加推理，推理可包含對有關(guān)屬性的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果組成推理結(jié)果的一部分

人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)一、事物的屬性3、屬性框架對于具有同樣一些屬性的事物,可將這些屬性確定為屬性框架注：4)屬性框架內(nèi)的屬性之間可存在橫向關(guān)系和縱向關(guān)系，且縱向關(guān)系更能深刻地反映客觀世界中各事物之間的關(guān)系

5)在事物子類的屬性和事物母類的屬性之間存在一種繼承和發(fā)展的關(guān)系。繼承可以是直接繼承，也可是經(jīng)過計算以新的值繼承；可以是全盤繼承，也可是有選擇的繼承

6)將事物及其屬性分類-分層加以描述的方法是框架理論的基礎(chǔ)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架1、概念用于表示事物各方面的屬性、事物之間的類屬關(guān)系及事物的特征和變異等的概念2、基本思想使用“套套”—事物狀態(tài)、屬性、發(fā)展過程和相互關(guān)系的規(guī)律人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架3、框架的主要特征a)有一個框架名（可帶有參數(shù)）b)有一組屬性，每個屬性稱為一個槽，里面可存放屬性值c)每個屬性對值有要求，不同屬性的類型可不同d)有些屬性值可為子框架調(diào)用（可帶參數(shù)）e)有些屬性值是預(yù)先確定，有些屬性值需在生成實(shí)例時代入f)有些屬性值在代入時需滿足一定條件，有時，在不同屬性的屬性值之間還有一些條件需要滿足人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能a)描述通過工具建立和管理（查閱、修改、推理、…）對某類客觀事物的一個描述。注：1)描述可由一組相互聯(lián)系、互相支持的框架組成

2)在建立單個框架時，可根據(jù)需要設(shè)置一組槽，規(guī)定每個槽的性質(zhì)，及槽之間的關(guān)系3)每個槽在框架中被認(rèn)為無內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，但當(dāng)需要時，它本身又可擴(kuò)充為一個有內(nèi)部結(jié)構(gòu)的框架人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能b)子類將復(fù)雜的事物分為子類,再將子類分成更小的子類,定義更小的框架。c)實(shí)例注：子類的最低層是實(shí)例,它已不是一個類,而只是一個個體的描述,它是框架體系樹的樹葉人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能d)匹配注：1)框架匹配一般是部分匹配，完全匹配是特殊情形

2)框架不完全符合實(shí)際事物的可能性有：規(guī)定的屬性不存在、規(guī)定的屬性值不符、屬性的缺省值和被匹配事物相應(yīng)屬性值不符、為某個屬性的值規(guī)定的類型或條件不成立3)可通過規(guī)定必要條件、規(guī)定允許誤差范圍、規(guī)定計算偏差度、規(guī)定屬性加權(quán)、設(shè)置一組判定產(chǎn)生式、既規(guī)定充分因子又規(guī)定必要因子、不局限于絕對成功的匹配來確定匹配成功條件人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能e)預(yù)測根據(jù)框架對客觀事物進(jìn)行預(yù)測注：1)預(yù)測實(shí)際上是一種框架內(nèi)部的推理

2)預(yù)測的用途有：指導(dǎo)進(jìn)一步的觀察、假定還未觀察到的或難以觀察到的事物人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能f)繼承注：繼承除了子類繼承，還可有如下情形的繼承：有限制地繼承和排斥屬性、有限制地繼承和排斥屬性值、有限制地繼承和排斥條件、給出屬性值的映射函數(shù)、指明屬性的分裂等人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第四節(jié)框架結(jié)構(gòu)二、框架4、框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能g)變異用于處理實(shí)際事物與框架很不一致的反?，F(xiàn)象注：變異的概念使框架匹配的定義進(jìn)一步精確化。h)更新注：在發(fā)生變異的情形下需更新i)修改對老框架進(jìn)行修改，以符合變異要求j)查找注：查找時，可能需要回溯人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第16講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)一、基本思想1、用一個有向圖表示概念和概念之間的關(guān)系，其中節(jié)點(diǎn)代表概念，節(jié)點(diǎn)之間的連接弧(也稱聯(lián)想弧)代表概念之間的關(guān)系2、尋找兩個概念之間關(guān)系的方法是：從此兩個概念出發(fā)，分別以廣度優(yōu)先的方法沿著連接弧向前搜索，這兩個搜索圈逐漸擴(kuò)大，若某個時刻兩者碰上，即形成一條連接兩個概念的通路，則認(rèn)為是找到了兩個概念之間的聯(lián)系人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)二、常見的語義網(wǎng)絡(luò)形式1、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)

E-R圖（實(shí)體-關(guān)系圖）3、語言語義網(wǎng)絡(luò)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)1、簡單命題語義網(wǎng)絡(luò)

a)基本思想用節(jié)點(diǎn)表示命題，弧表示命題關(guān)系例：她身穿大紅襖，頭戴一枝花人女人她頭上身上與附有附有花大紅襖戴著穿著動作事物個體子集部分部分地點(diǎn)地點(diǎn)對象方式方式對象個體個體個體個體狀態(tài)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)1、簡單命題語義網(wǎng)絡(luò)

b)舉例例1：她身穿大紅襖，頭戴一枝花人女人她頭上身上與附有附有花大紅襖戴著穿著動作事物個體子集部分部分地點(diǎn)地點(diǎn)對象方式方式對象個體個體個體個體狀態(tài)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)1、簡單命題語義網(wǎng)絡(luò)

b)舉例例2：他用激光打印機(jī)打印了這份文件辦公機(jī)器插座打印機(jī)激光打印機(jī)打印完成的動作動作他男人人文件辦公資料資料個體子集電源子集個體工具動作主體動作對象個體子集人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

a)基本思想使用網(wǎng)絡(luò)分塊化技術(shù)：將復(fù)雜命題拆成許多子命題，每個子命題用一個小的語義網(wǎng)絡(luò)表示，稱為一個空間，復(fù)雜命題構(gòu)成大空間，子命題構(gòu)成子空間，它本身又可看作大空間中的一個節(jié)點(diǎn)，子空間可層層嵌套，也可用弧互相連接

人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

b)舉例例1：每個學(xué)生都讀過一本書

xy(學(xué)生(x)書(y)讀過(x,y))GS注：1)GS是全體命題的集合2)F弧指示所代表的命題gsrb學(xué)生讀書個體個體個體個體動作主體動作對象F

人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

b)舉例例2：每個學(xué)生都讀過所有的書

xy(學(xué)生(x)書(y)讀過(x,y))GSgsrb學(xué)生讀書個體個體個體個體動作主體動作對象F

人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

b)舉例例3：每個學(xué)生都讀過一本所有作家都喜歡的書

x(學(xué)生(x)y(書(y)讀過(x,y)z(作家(z)喜歡(z,y)))人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

b)舉例例3：每個學(xué)生都讀過一本所有作家都喜歡的書學(xué)生g1GS作家sr讀書bliken喜歡g2個體動作主體動作對象個體個體個體動作主體動作對象個體個體個體F

F人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

c)子空間(塊)偏序排序規(guī)則

1)若從子空間S1內(nèi)的某個節(jié)點(diǎn)有弧通向子空間S2中的某個節(jié)點(diǎn)(或S2完全包含S1)，則稱S2在S1之上，或S1在S2之下。

2)若S2在S1之上，S3又在S2之上，則S3也在S1之上（滿足傳遞性）注：1)這里，各子空間的節(jié)點(diǎn)之間不允許形成循環(huán)，它們形成一個偏序，一般說來還構(gòu)成一個半格

2)在語義網(wǎng)絡(luò)的推理和實(shí)現(xiàn)技術(shù)上，偏序有其特殊的意義，可將偏序解釋為“可見”人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

c)子空間(塊)偏序排序規(guī)則注：3)可見的定義為：若子空間S2在S1之上，則S1對于S1來說，是可見的。顯然，可見關(guān)系具有自反和傳遞兩種性質(zhì)，但沒有對稱性。事實(shí)上，它是反對稱的(因不允許循環(huán))4)子空間偏序相當(dāng)于傳統(tǒng)程序設(shè)計語言中的嵌套結(jié)構(gòu)

5)利用“可見性”，能使系統(tǒng)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，因?yàn)樵谝粋€子空間中進(jìn)行操作時，只需考慮相關(guān)可見空間，這樣可減少搜索和推理范圍人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第17講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

d)間接和嵌套命題的表示例：李平說他想看紅樓夢三個命題：

1)李平說….2)他想….3)他看紅樓夢人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)三、命題語義網(wǎng)絡(luò)2、一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò)

d)間接和嵌套命題的表示例：李平說他想看紅樓夢李平人說g1GS個體動作主體動作對象個體st想g2看紅樓夢同一同一動作主體動作主體動作對象動作對象FF書個體個體人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)1、基本概念以數(shù)據(jù)為中心的語義網(wǎng)絡(luò)。2、導(dǎo)因利用數(shù)據(jù)時，需要數(shù)據(jù)的語義和數(shù)據(jù)間的關(guān)系，以向用戶提供數(shù)據(jù)的有關(guān)知識，包括支持用戶對數(shù)據(jù)實(shí)行推理的功能3、作用用于知識型數(shù)據(jù)庫的一種知識表示方法人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

a)DBTG模型系—二級樹

b)E-R模型學(xué)生選課課程學(xué)號姓名教室課程號課程名人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

c)Su-Lo語義聯(lián)系模型以實(shí)體之間的聯(lián)系為中心,使用九種基本聯(lián)系模型,以確切地表達(dá)各種數(shù)據(jù)之間的關(guān)系

1)成員聯(lián)系表示由屬于同一概念的一組原子元素或下層概念構(gòu)成的一個集合,稱作CC(概念類)節(jié)點(diǎn)CCCCCC學(xué)校院系部處人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

c)Su-Lo語義聯(lián)系模型

2)特征聯(lián)系由一組特征構(gòu)成某一實(shí)體的完整描述，有兩類節(jié)點(diǎn)：DE(表示一組特征刻劃了一個可獨(dú)立存在的實(shí)體)、CE(表示一組特征刻劃了一個不可獨(dú)立存在的實(shí)體)

注：CE的存在依賴于由某個DE聯(lián)系表達(dá)的獨(dú)立存在的實(shí)體人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

c)Su-Lo語義聯(lián)系模型

3)相互作用聯(lián)系用EI節(jié)點(diǎn)表示，用以描述兩個實(shí)體之間的相互作用，其聯(lián)系的實(shí)體中必須包含兩個分量：AG(動作主體)、DO(動作對象)。另外，可包含對相互作用加以修飾的成分(用MD表示)

注：AG,DO,MD標(biāo)記在弧上人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

c)Su-Lo語義聯(lián)系模型

4)集合關(guān)系聯(lián)系用SR節(jié)點(diǎn)表示

(1)子集關(guān)系母集用ST弧聯(lián)系，子集用SB弧連接

(2)互斥關(guān)系均用SX弧連接

(3)相交關(guān)系均用SI弧連接(4)對應(yīng)關(guān)系均用SE弧連接人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

c)Su-Lo語義聯(lián)系模型

5)合成聯(lián)系用CP節(jié)點(diǎn)表示，分概念本身用COP弧連接

6)因果聯(lián)系用CF節(jié)點(diǎn)表示，用于建立原因(一般以相互作用節(jié)點(diǎn)表示)與結(jié)果(相互作用節(jié)點(diǎn)或其它概念節(jié)點(diǎn))之間的聯(lián)系，用CA和EF分別標(biāo)記連接原因和結(jié)果的弧人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

c)Su-Lo語義聯(lián)系模型

7)活動方式聯(lián)系用AM節(jié)點(diǎn)表示，聯(lián)系的一方是一個活動(用相互作用聯(lián)系表示)，另一方是一些此活動的實(shí)體或聯(lián)系。前者用AC弧連接,后者用MAC弧連接

8)活動目的聯(lián)系用AP節(jié)點(diǎn)表示，聯(lián)系的一方是活動(可用EI或DE等節(jié)點(diǎn)表示)，另一方是活動的目的，也可用同類節(jié)點(diǎn)表示。前者用AC弧連接,后者用PR弧連接人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)4、主要形式

c)Su-Lo語義聯(lián)系模型

9)蘊(yùn)涵聯(lián)系用LRI節(jié)點(diǎn)表示，聯(lián)系的一方是前提(可用EI或DE等節(jié)點(diǎn)表示)，另一方是結(jié)論。前者用IF弧連接,后者用THEN弧連接注：Su-Lo語義聯(lián)系模型要用大量的附加一致性規(guī)則，即語義過程，去補(bǔ)充，從而使得語義過程不是網(wǎng)絡(luò)的一個組成部分，使得由網(wǎng)絡(luò)表示的知識很不完整，也不直觀。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)五、語言語義網(wǎng)絡(luò)1、基本思想在分析語句時，以動詞為中心，而將所有其它成分都看作是對動詞(動作)的修飾。每一種修飾稱為一個格，不同形式的格是對句子理解的重要支柱。其結(jié)構(gòu)包括兩個部分：一部分為純語法性質(zhì)，以<語態(tài)>為代表，另一部分是語義性質(zhì)，稱為格結(jié)構(gòu)。一個格結(jié)構(gòu)由許多格變元組成，每個格變元從語法上講是一個名詞短語，從語義上講分別屬于五種格關(guān)系(動作主體、主題、地點(diǎn)、源泉、目標(biāo))

人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)五、語言語義網(wǎng)絡(luò)2、舉例例：豬八戒背媳婦背現(xiàn)在時說明式肯定式豬八戒媳婦語態(tài)格一格二地點(diǎn)主題人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡(luò)1、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)用于描述客觀事物結(jié)構(gòu)注：結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)常見于模式識別，機(jī)器學(xué)習(xí)等應(yīng)用領(lǐng)域中2、分類網(wǎng)絡(luò)用于描述抽象的概念，對它們按層次進(jìn)行分類，每個概念用一個節(jié)點(diǎn)代表，節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系只有兩種：子集關(guān)系和個體關(guān)系。子集關(guān)系聯(lián)接中間節(jié)點(diǎn)，個體關(guān)系聯(lián)接葉節(jié)點(diǎn)。整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)一般呈樹形。注：1)分類網(wǎng)絡(luò)是理解客觀事物的重要工具，常見于專家系統(tǒng)應(yīng)用中人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡(luò)2、分類網(wǎng)絡(luò)注：2)若令分類網(wǎng)絡(luò)為嚴(yán)格的樹形結(jié)構(gòu)，并且在每條弧上標(biāo)出循這條弧往下走的條件，則分類網(wǎng)絡(luò)就成了一種判定樹，在專家系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用，許多專家系統(tǒng)都是基于分類的專家系統(tǒng)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡(luò)3、推理網(wǎng)絡(luò)本質(zhì)上是一種已規(guī)范化的命題網(wǎng)絡(luò)，其基本節(jié)點(diǎn)是事實(shí)或概念，而節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系則表示推理規(guī)則注：1)推理網(wǎng)絡(luò)較適合于專家系統(tǒng)中的推理

2)有的推理網(wǎng)絡(luò)將每個判斷中的謂詞部分和變元部分分開，以得到更深入的推理關(guān)系和更模塊化的推理規(guī)則表示

3)推理網(wǎng)絡(luò)表示的推理可以是不精確的人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡(luò)4、框架網(wǎng)絡(luò)是語義網(wǎng)絡(luò)和框架的聯(lián)合使用，其中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是框架，相當(dāng)于基本事實(shí)或假設(shè)，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；或者，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，每條弧的一頭連著某個框架的一個槽，另一頭連著另一個框架，其意義是，后面的框架是前面的槽所代表的子框架，以此實(shí)現(xiàn)框架的任意深度的嵌套調(diào)用。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理1、推理種類

a)閉式推理

b)開式推理人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理2、閉式推理

a)作用主要用于尋找?guī)讉€概念之間的內(nèi)在聯(lián)系。

b)基本思想

1)將語義網(wǎng)絡(luò)中的每個概念節(jié)點(diǎn)看成一個有限自動機(jī)。這個有限自動機(jī)從任何一個輸入弧上接受信號后就開始工作，并將輸出信息沿各個輸出弧發(fā)送出去。所有這些自動機(jī)的工作都是獨(dú)立進(jìn)行的。

人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理2、閉式推理

b)基本思想

2)若尋找兩個概念C1與C2之間的聯(lián)系，則啟動相應(yīng)節(jié)點(diǎn)n1與n2對應(yīng)的自動機(jī)，使它們發(fā)出信息，啟動鄰近自動機(jī)，進(jìn)一步啟動其它自動機(jī)。繼續(xù)這個過程，使產(chǎn)生的信息沿著以n1和n2為中心的波浪形的大圈向外擴(kuò)散。若這兩個大圈在某處會合，則會合點(diǎn)就是C1和C2兩個概念的共同點(diǎn)，從C1經(jīng)過會合點(diǎn)到達(dá)C2的路徑就是這兩個概念相互聯(lián)系的方式。人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理3、開式推理

a)作用針對語義網(wǎng)絡(luò)中的某個或某些概念提出問題，并通過語義網(wǎng)上的推理來回答問題

b)工作原理從被提問的概念出發(fā)，順著網(wǎng)中的通路進(jìn)行搜索，直到找到能回答這個問題的概念節(jié)點(diǎn)為止人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理3、開式推理

c)實(shí)現(xiàn)方式

1)建立一套有關(guān)弧的推理體系首先確定一組基本元素，然后給出它們的推理關(guān)系，此時可把每個基本元素看成一個謂詞，并用產(chǎn)生規(guī)則來表達(dá)這種關(guān)系。如：動作對象(x,y)

個體(x,z)t(個體(t,z)動作對象(t,y)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第五節(jié)語義網(wǎng)絡(luò)七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理3、開式推理

c)實(shí)現(xiàn)方式

2)直接將推理規(guī)則編入語義網(wǎng)絡(luò)中注：這種類型的語義網(wǎng)絡(luò)把語義的重點(diǎn)不放在弧上而放在節(jié)點(diǎn)中，這是因?yàn)閹缀跛械幕”硎就缓x，即前提和推論的連接人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育人工智能第18講主講教師：翟玉慶人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第六節(jié)過程性知識表示一、知識的過程性含義1、把解決一個問題的過程描述出來，即，解題知識的過程性表示2、把客觀事物的發(fā)展過程用某種方式表示出來，即，故事知識的過程性表示注：1)在某些情況下，這兩種含義很難絕然分開

2)第二種含義往往用于理解用自然語言寫的故事，主要是故事知識的過程性表示

3)最典型的過程性知識表示當(dāng)然是通常的計算機(jī)高級語言人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知識表示第六節(jié)過程性知識表示二、常見的過程性知識表示法1、狀態(tài)空間所有可能狀態(tài)的全體，構(gòu)成狀態(tài)空間。對問題的求解就是從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的遍歷。注：在狀態(tài)空間中，求解路徑不一定唯一，即使最短路徑也不一定唯一2、時序框架將框架中的各個槽賦以隱含的時間先后次序，或使框架語句的次序具有時序的意義注：框架語句一般包括該框架的知識元(一般是故事中的一個情節(jié))和元知識(用于協(xié)調(diào)各情節(jié)之間關(guān)系的控制性知識)人工智能導(dǎo)論_東南大學(xué)第二章知識與知