教学课件第四章知识表示

第四章 知识表示概述表示方法概述人工智能研究中最基本的问题之一在在知知识识处处理理中中总总要要问问到到：“如如何何表表示示知知识识？”，“知知识识是是用用什什么么来来表表示示的的?”。怎怎样样使使机机器器能能懂懂，能能对对之之进进行行处处理理，并并能能以以一一种种人人类能理解的方式将处理结果告诉人们。类能理解的方式将处理结果告诉人们。在在AIAI系系统统中中，给给出出一一个个清清晰晰简简洁洁的的描描述述是是很很困困难难的的。有有研研究究报报道道认认为为。严严格格地地说说AIAI对对知知识表示的认真、系统的研究才刚刚开始。识表示的认真、系统的研究才刚刚开始。概述知识的定义 （难以给出明确的定义只能从不同侧面加以理解）（难以给出明确的定义只能从不同侧面加以理解）FeigenbaumFeigenbaum：知识是经过消减、塑造、解释和知识是经过消减、塑造、解释和转换转换 的信息的信息。BernsteinBernstein：知识是由特定领域的描述、关系和知识是由特定领域的描述、关系和过程过程 组成的。组成的。Hayes-rothHayes-roth：知识是事实、信念和启发式规则。知识是事实、信念和启发式规则。知识库的观点：知识是某领域中所涉及的各有知识库的观点：知识是某领域中所涉及的各有关方关方 面的一种符号表示。面的一种符号表示。概述知识的种类事实性知识：采用直接表示的形式事实性知识：采用直接表示的形式如：凡是猴子都有尾巴如：凡是猴子都有尾巴过程性知识：描述做某件事的过程过程性知识：描述做某件事的过程如：电视维修法如：电视维修法元知识：有关知识的知识。最重要的元知元知识：有关知识的知识。最重要的元知识是如何使用知识的知识，如何从知识库识是如何使用知识的知识，如何从知识库中找到想要的知识。中找到想要的知识。概述知识的要素事实：事物的分类、属性、事物间关系、科学事物的分类、属性、事物间关系、科学事实、客观事实等。（最低层的知识）事实、客观事实等。（最低层的知识）规则：事物的行动、动作和联系的因果关系知事物的行动、动作和联系的因果关系知识。（启发式规则）。识。（启发式规则）。控制：当有多个动作同时被激活时，选择哪一当有多个动作同时被激活时，选择哪一个动作来执行的知识。（技巧性）个动作来执行的知识。（技巧性）元知识：高层知识。怎样实用规则、解释规则、高层知识。怎样实用规则、解释规则、校验规则、解释程序结构等知识。校验规则、解释程序结构等知识。概述知识表示的定义知识表示研究用机器表示知识的可行性、有效性的一般方法。概述选取知识表示的因素表示范围是否广泛表示范围是否广泛是否适于推理是否适于推理是否适于计算机处理是否适于计算机处理是否有高效的算法是否有高效的算法能否表示不精确知识能否表示不精确知识能否模块化能否模块化总之总之 知识和元知识能否用统一 的形式表示是否加入启发信息过程性表示还是说明性表示表示方法是否自然概述选取知识表示的因素.总之总之，人工智能问题的求解是以知识表，人工智能问题的求解是以知识表示为基础的。如何将已获得的有关知识示为基础的。如何将已获得的有关知识以计算机内部代码形式加以合理地描述、以计算机内部代码形式加以合理地描述、存储、有效地利用便是表示应解决的问存储、有效地利用便是表示应解决的问题。题。概述知识表示研究的特点智能行为特有的灵活性。“常识问题”不能概括为一类简洁的理论，是大量小理论的集合。AI的任务受到计算装置的约束。这导致了所采用的“表示”必须同时满足“刻画智能现象”与“计算装置可以接受”，这两个有时是矛盾的条件。表示方法 概述表示方法直接表示局部表示分布表示陈述性表示过程性表示语义网络表示产生式表示逻辑表示框架表示脚本表示替代表示表示方法产生式规则表示法美国数学家Post，1943年提出了一种计算形式体系里所使用的术语。主要是使用类似文法的规则，对符号串做替换运算。这就是最早的一个产生式系统。到了60年代，产生式系统成为认知心理学研究人类心理活动中信息加工过程的基础，由此心理学家认为，人脑对知识的存储就是产生式形式。因此，用它来建立人类认知模型。到目前为止，产生式系统已发展成为人工智能系统中最典型最普遍的一种结构。产生式表示方法是专家系统的第一选择的知识表达方式。表示方法产生式规则表示法表示形式表示形式事实的表示：可看成是断言一个语言变量的值或是多事实的表示：可看成是断言一个语言变量的值或是多个语言变量间的关系的陈述句，语言变量的值或语言个语言变量间的关系的陈述句，语言变量的值或语言变量间的关系可以是一个词，不一定是数字。变量间的关系可以是一个词，不一定是数字。例例1 1：香香蕉蕉是是黄黄色色的的。语语言言变变量量香香蕉蕉，值值黄黄色色的的 例例2 2：小李喜欢小莉。语言变量：小李喜欢小莉。语言变量小李、小莉，小李、小莉，关系值关系值喜欢喜欢 一般用三元组（对象，属性，值）或一般用三元组（对象，属性，值）或 （关系，对象（关系，对象1 1，对象，对象2 2）例：例：（Li,Age,25Li,Age,25）,(Friend,Li,Chang)(Friend,Li,Chang)表示方法产生式规则表示法产生式系统的基本特征：一组规则，即产生式本身。每个规则分左边右边。如：天上下雨 地上湿 中国的首都是北京一般左边表示情况，即什么条件。发生时产生式被调用。通常用匹配方法和式情况。匹配成功时，执行右边规定的动作。表示方法产生式规则表示法产生式系统的基本特征：数据库存放的数据是构成产生式的基本元素，又是产生式作用的对象。这里的数据是广义的常量、变量、多元组谓词、表、图像等。往往事实或断言知识元 一个解释程序从匹配成功的规则（可能不止一个）中选出一个加以执行。表示方法产生式规则表示法产生式系统基本结构推理机数据库规则库知识库产生式系统结构图 表示方法产生式规则表示法产生式系统基本结构工工作作存存储储器器(数数据据库库)：存存放放当当前前已已知知的的数数据据，包包括括推推理理过过程程中中形形成成的的中中间间结结论论。数数据据是是广广义义的的，可可以是常量、多元数组、谓词、表示结构等。以是常量、多元数组、谓词、表示结构等。产产生生式式规规则则：每每条条产产生生式式规规则则分分为为左左右右两两个个部部分分。左左部部表表示示激激活活该该产产生生式式规规则则的的条条件件，右右部部表表示示调调用用该该产产生生式式规规则则后后所所作作的的动动作作。条条件件是是一一组组复复杂杂的的模模式式，规规则则之之间间的的控控制制也也不不是是语语句句的的传传递递，而而且且满满足足条条件件的的规规则则被被激激活活但但不不一一定定立立即即执执行行，取取决于产生式系统的冲突消解策略。决于产生式系统的冲突消解策略。.表示方法产生式规则表示法产生式系统基本结构.规则解释程序规则解释程序匹配器：判断规则条件是否成立。匹配器：判断规则条件是否成立。冲突消解器：选择可调用的规则。冲突消解器：选择可调用的规则。解解释释器器：执执行行规规则则的的动动作作。并并且且在在满满足足结结束束条件时终止产生式系统运行。条件时终止产生式系统运行。表示方法产生式规则表示法推理方法：正向、反向、双向，与或树。例：例：表示方法产生式规则表示法正向推理方法：从已知事实出发，逐步推导出最后结论。其推理过程大致是：用用工工作作存存储储器器中中的的事事实实与与产产生生式式规规则则的的前前提提条条件件进进行匹配。行匹配。按冲突消解策略从匹配的规则中选择一条规则。按冲突消解策略从匹配的规则中选择一条规则。执行选中规则的动作（依次）。修改工作存储器。执行选中规则的动作（依次）。修改工作存储器。用用更更新新后后的的工工作作存存储储器器，重重复复上上述述工工作作，直直到到得得出出结论或工作存储器不再发生变化为止。结论或工作存储器不再发生变化为止。表示方法产生式规则表示法反向推理方法：首先提出假设，然后验证这些假设的真假性，找到假设成立的所有证据或事实。其推理过程大致是：看看假假设设是是否否存存在在于于工工作作存存储储器器中中，若若在在，则则假假设设成立，推理结束。成立，推理结束。找出结论与此假设匹配的规则。找出结论与此假设匹配的规则。按按冲冲突突消消解解策策略略从从匹匹配配的的规规则则实实例例中中选选择择一一条条规规则。则。将将选选中中的的规规则则的的前前提提条条件件作作为为新新的的假假设设，重重复复上上述述工工作作，直直到到假假设设的的真真假假性性被被验验证证或或不不存存在在激激活活的规则。的规则。表示方法产生式规则表示法双向推理方法：即自顶向下、又自底向上作双向推理，直至某个中间界面上两方向结果相符便成功结束。该方法较正向或反向推理所形成的推理网络小，从而推理效果更高。与或树核果梨果苹果苹果桃桃果肉乳黄色肉质脆无石细胞外有纵沟果实扁圆果皮有毛李亚科苹果亚科蔷薇科花两性花托杯形双子叶纲网状叶脉双子叶胚花瓣5枚表示方法产生式规则表示法推理方法的选择推理方法的选择取决于推理的目标和搜索空间的形状。如如果果目目标标是是从从一一组组给给定定事事实实出出发发，找找出出所所有有可能的结论，那么，通常使用正向推理。可能的结论，那么，通常使用正向推理。如如果果目目标标是是证证实实或或否否定定某某一一特特定定结结论论，那那么么，通通常常使使用用反反向向推推理理，否否则则，从从一一组组初初始始事事实实出出发发盲盲目目地地正正向向推推理理，可可能能得得出出许许多多和和所所要要证实的结论无关的结论。证实的结论无关的结论。表示方法产生式规则表示法特点特点用用产产生生式式系系统统结结构构求求解解问问题题的的过过程程和和人人类类求求解解问问题题时时的的思思维维很很相相像像。因因而而可可以以用用它它来模拟人类求解问题的思维过程。来模拟人类求解问题的思维过程。可可以以把把产产生生式式系系统统作作为为人人工工智智能能系系统统的的基基本本结结构构单单元元或或基基本本模模型型看看待待。就就好好像像是是积积木木世世界界中中的的积积木木块块一一样样。因因而而研研究究产产生生式式系统的基本问题就具有一般意义。系统的基本问题就具有一般意义。表示的格式固定、形式单一、规则间相互表示的格式固定、形式单一、规则间相互独立独立,所以建立容易；推理方式单纯、知识所以建立容易；推理方式单纯、知识库与推理机分离，修改方便、容易理解。库与推理机分离，修改方便、容易理解。表示方法产生式规则表示法优点模块性。模块性。规则与规则之间相互独立规则与规则之间相互独立灵活性。灵活性。知识库易于增加、修改、删除知识库易于增加、修改、删除自然性。自然性。方便地表示专家的启发性知识与经验方便地表示专家的启发性知识与经验透明性。透明性。易于保留动作所产生的变化、轨迹易于保留动作所产生的变化、轨迹表示方法产生式规则表示法缺点：知识库维护难。知识库维护难。效率低。为了模块一致性。效率低。为了模块一致性。理解难。由于规则一致性彼此之间不能调用。理解难。由于规则一致性彼此之间不能调用。应用实例：用于化工工业测定分子结构的用于化工工业测定分子结构的DENDRALDENDRAL用于诊断脑膜炎和血液病毒感染的用于诊断脑膜炎和血液病毒感染的MYCINMYCIN估计矿藏的估计矿藏的PROSPECTORPROSPECTOR表示方法语义网络表示法概述19681968年年QuillianQuillian的博士论文建议用一种语义网络来描的博士论文建议用一种语义网络来描述人对事物的认知，实际上是对人脑功能的模拟。述人对事物的认知，实际上是对人脑功能的模拟。逻辑和产生式表示方法常用于表示有关领域中各个不逻辑和产生式表示方法常用于表示有关领域中各个不同状态间的关系。然而用于表示一个事物同其各个部同状态间的关系。然而用于表示一个事物同其各个部分间的分类知识就不方便了。分间的分类知识就不方便了。槽和填槽表示方法便于表示这种分类知识。这种表示槽和填槽表示方法便于表示这种分类知识。这种表示方法包括语义网络、框架、概念从属和脚本。语义网方法包括语义网络、框架、概念从属和脚本。语义网络方法的特点就在于提出了槽和填槽的结构。络方法的特点就在于提出了槽和填槽的结构。语义网络同一阶逻辑有相同的能力。多用于自然语言语义网络同一阶逻辑有相同的能力。多用于自然语言处理。处理。表示方法语义网络表示法表示形式 每每一一个个要要表表达达的的事事实实用用一一个个“结结点点”表表示示，而而事事实实之之间间的的关关系系用用“弧弧线线”表表示示。即即，有有向向图图表表示示的的三三元元组组，（结结点点1 1，弧弧，结结点点2 2）连接而成。连接而成。表示方法语义网络表示法类属关系类属关系类属关系类属关系 类类类类属属属属关关关关系系系系是是是是指指指指具具具具体体体体有有有有共共共共同同同同属属属属性性性性的的的的不不不不同同同同事事事事物物物物间间间间的的的的分分分分类类类类关关关关系系系系、成成成成员员员员关关关关系系系系或或或或实实实实例关系。例关系。例关系。例关系。注注注注：它它它它体体体体现现现现的的的的是是是是“具具具具体体体体与与与与抽抽抽抽象象象象”、“个个个个体体体体与与与与集集集集体体体体”的的的的概概概概念念念念。类类类类属属属属关关关关系系系系的的的的一一一一个个个个最最最最主主主主要要要要特特特特征征征征是是是是属属属属性性性性的的的的继继继继承承承承性性性性，处处处处在在在在具具具具体体体体层层层层的的的的结结结结点点点点可可可可以以以以继继继继承承承承抽抽抽抽象象象象层层层层结结结结点的所有属性。点的所有属性。点的所有属性。点的所有属性。常用的属性有：常用的属性有：常用的属性有：常用的属性有：A-Kind-of:A-Kind-of:A-Kind-of:A-Kind-of:表示一个事物是另一个事物的一种类型表示一个事物是另一个事物的一种类型表示一个事物是另一个事物的一种类型表示一个事物是另一个事物的一种类型A-Member-of:A-Member-of:A-Member-of:A-Member-of:表示一个事物是另一个事物的成员表示一个事物是另一个事物的成员表示一个事物是另一个事物的成员表示一个事物是另一个事物的成员Is-a:Is-a:Is-a:Is-a:表示一个事物是另一个事物的实例表示一个事物是另一个事物的实例表示一个事物是另一个事物的实例表示一个事物是另一个事物的实例类属关系实例类属关系实例类属关系实例类属关系实例 注：在类属关系中，具体层的结点除了具有抽象层结点的所有属性外，注：在类属关系中，具体层的结点除了具有抽象层结点的所有属性外，注：在类属关系中，具体层的结点除了具有抽象层结点的所有属性外，注：在类属关系中，具体层的结点除了具有抽象层结点的所有属性外，还可以增加一些自己的个性。还可以增加一些自己的个性。还可以增加一些自己的个性。还可以增加一些自己的个性。表示方法语义网络表示法包含关系包含关系包含关系包含关系包包包包含含含含关关关关系系系系也也也也称称称称为为为为聚聚聚聚类类类类关关关关系系系系，是是是是指指指指具具具具有有有有组组组组织织织织或或或或结结结结构构构构特特特特征征征征的的的的“部分与整体部分与整体部分与整体部分与整体”之间的关系。之间的关系。之间的关系。之间的关系。注注注注：它它它它和和和和类类类类属属属属关关关关系系系系的的的的最最最最主主主主要要要要的的的的区区区区别别别别就就就就是是是是包包包包含含含含关关关关系系系系一一一一般般般般不不不不具备属性的继承性。具备属性的继承性。具备属性的继承性。具备属性的继承性。常用的包含关系的有：常用的包含关系的有：常用的包含关系的有：常用的包含关系的有：Part_of:Part_of:Part_of:Part_of:表示一个事物是另一个事物的一部分表示一个事物是另一个事物的一部分表示一个事物是另一个事物的一部分表示一个事物是另一个事物的一部分 包含关系实例包含关系实例包含关系实例包含关系实例 表示方法语义网络表示法属性关系属性关系属性关系属性关系属性关系是指事物和其属性之间的关系。属性关系是指事物和其属性之间的关系。属性关系是指事物和其属性之间的关系。属性关系是指事物和其属性之间的关系。常用的属性的关系有：常用的属性的关系有：常用的属性的关系有：常用的属性的关系有：HaveHaveHaveHave：表示一个结点具有另一个结点所描述的属性：表示一个结点具有另一个结点所描述的属性：表示一个结点具有另一个结点所描述的属性：表示一个结点具有另一个结点所描述的属性CanCanCanCan：表示一个结点能做另一个结点的事情：表示一个结点能做另一个结点的事情：表示一个结点能做另一个结点的事情：表示一个结点能做另一个结点的事情例：鸟有翅膀例：鸟有翅膀例：鸟有翅膀例：鸟有翅膀 属性关系实例属性关系实例属性关系实例属性关系实例 表示方法语义网络表示法位置关系位置关系位置关系位置关系位置关系是指不同事物在位置方面的关系。位置关系是指不同事物在位置方面的关系。位置关系是指不同事物在位置方面的关系。位置关系是指不同事物在位置方面的关系。常用的位置关系：常用的位置关系：常用的位置关系：常用的位置关系：Located-on:Located-on:Located-on:Located-on:一物在另一物之上一物在另一物之上一物在另一物之上一物在另一物之上Located-at:Located-at:Located-at:Located-at:一物在何位置一物在何位置一物在何位置一物在何位置Located-under:Located-under:Located-under:Located-under:一物在另一物之下一物在另一物之下一物在另一物之下一物在另一物之下Located-inside:Located-inside:Located-inside:Located-inside:一物在另一物之中一物在另一物之中一物在另一物之中一物在另一物之中Located-outside:Located-outside:Located-outside:Located-outside:一物在另一物之外一物在另一物之外一物在另一物之外一物在另一物之外表示方法语义网络表示法相近关系相近关系相近关系相近关系相相相相近近近近关关关关系系系系是是是是指指指指不不不不同同同同事事事事物物物物在在在在形形形形状状状状、内内内内容容容容等等等等方面相似和接近。方面相似和接近。方面相似和接近。方面相似和接近。常用的相近关系：常用的相近关系：常用的相近关系：常用的相近关系：Similar-to:Similar-to:Similar-to:Similar-to:相似相似相似相似Near-to:Near-to:Near-to:Near-to:接近接近接近接近 表示方法语义网络表示法时间关系时间关系时间关系时间关系是是是是指指指指不不不不同同同同事事事事件件件件在在在在其其其其发发发发生生生生时时时时间间间间方方方方面面面面的的的的先先先先后后后后关系。关系。关系。关系。常用的时间关系有：常用的时间关系有：常用的时间关系有：常用的时间关系有：BeforeBeforeBeforeBefore：表表表表示示示示一一一一个个个个事事事事件件件件在在在在一一一一个个个个事事事事件件件件之之之之前发生前发生前发生前发生AfterAfterAfterAfter：表表表表示示示示一一一一个个个个事事事事件件件件在在在在一一一一个个个个事事事事件件件件之之之之后发生。后发生。后发生。后发生。例如：香港回归之后，澳门也会回归了。例如：香港回归之后，澳门也会回归了。例如：香港回归之后，澳门也会回归了。例如：香港回归之后，澳门也会回归了。表示方法语义网络表示法多元逻辑关系多元逻辑关系多元逻辑关系多元逻辑关系例例例例如如如如ACACACAC米米米米兰兰兰兰队队队队和和和和国国国国际际际际米米米米兰兰兰兰队队队队在在在在一一一一场场场场足足足足球球球球比比比比赛赛赛赛中中中中的的的的成成成成绩绩绩绩为为为为0 0 0 0：1 1 1 1，逻逻逻逻辑辑辑辑表表表表示示示示法法法法为为为为SCORE(SCORE(SCORE(SCORE(AC-MILAN,AC-MILAN,AC-MILAN,AC-MILAN,INTER-MILAN,INTER-MILAN,INTER-MILAN,INTER-MILAN,0:1),0:1),0:1),0:1),可可可可以以以以通通通通过过过过加加加加入入入入附附附附加加加加结结结结点点点点的的的的办办办办法法法法将将将将其其其其改改改改成成成成语语语语义义义义网网网网络络络络表表表表示示示示法法法法，其其其其根根根根本本本本方方方方法法法法是是是是将将将将多多多多元元元元关关关关系系系系表表表表示示示示成成成成二二二二元元元元关关关关系系系系的的的的组组组组合合合合或或或或合合合合取取取取。本本本本例例例例通通通通过过过过加加加加入入入入附附附附加加加加结结结结点点点点G22G22G22G22。多元逻辑关系语义网络实例多元逻辑关系语义网络实例多元逻辑关系语义网络实例多元逻辑关系语义网络实例 从图中可以看出，原来的多元关系都变成了从图中可以看出，原来的多元关系都变成了从图中可以看出，原来的多元关系都变成了从图中可以看出，原来的多元关系都变成了G22G22G22G22结点属性。结点属性。结点属性。结点属性。例例Micheal Micheal Micheal Micheal is is is is an an an an employee employee employee employee and and and and Jack Jack Jack Jack is is is is his his his his boss.boss.boss.boss.Someday Someday Someday Someday Micheal Micheal Micheal Micheal kicked kicked kicked kicked his his his his boss.boss.boss.boss.语义描述语义描述语义描述语义描述表示方法语义网络表示法推理方法网络匹配：结构上的匹配，包括结点和弧的匹配网络匹配：结构上的匹配，包括结点和弧的匹配继承推理：利用如：成员联系、特征联系、相互作继承推理：利用如：成员联系、特征联系、相互作用联系、集合联系、合成联系、因果联系、活动方用联系、集合联系、合成联系、因果联系、活动方式联式、活动目标联系、蕴含联系等具有继承性质式联式、活动目标联系、蕴含联系等具有继承性质的语义联系建立一些并不一定显示存在于网络知识的语义联系建立一些并不一定显示存在于网络知识库中的网络结构。库中的网络结构。语义网络上的推理：网络上的搜索过程，正向、逆语义网络上的推理：网络上的搜索过程，正向、逆向、双向。向、双向。表示方法语义网络表示法继承的一般规则：IF X(AKO)Y and Y(AKO)Z then X(AKO)ZIF X(ISA)Y and Y(AKO)Z then X(ISA)ZIF X(AKO)Y and Y(属性)Z then X(属性)ZIF X(ISA)Y and Y(属性)Z then X(属性)ZIF X(属性)Y and Y(AKO)Z then X(属性)ZIF X(属性)Y and Y(ISA)Z then X(属性)Z表示方法语义网络表示法推理特点不十分明了，有继承规则。不十分明了，有继承规则。可可以以用用关关系系如如：成成员员联联系系、特特征征联联系系、相相互互作作用用联联系系、集集合合联联系系、合合成成联联系系、因因果果联联系系、活动方式联式、活动目标联系、蕴含联系等。活动方式联式、活动目标联系、蕴含联系等。还还可可以以将将语语义义网网络络引引入入逻逻辑辑含含义义。表表示示，关系。用归结推理法。，关系。用归结推理法。表示方法语义网络表示法结论语义网络图的好处是直观、清晰缺点是表达范围有限。如，一旦有十个结点，而且各结点之间又有联系，则这个网络就很难辨请了。表示方法框架表示法概述19751975年年 MinskyMinsky在论文中提出了框架理论。他从心在论文中提出了框架理论。他从心理学的证据出发，认为人的知识以框架结构记存理学的证据出发，认为人的知识以框架结构记存在人脑中。当人们面临新的情况，或对问题的看在人脑中。当人们面临新的情况，或对问题的看法有重要变化时，总是从自己的记忆中找出一个法有重要变化时，总是从自己的记忆中找出一个合适的框架，然后根据细节加以修改补充，从而合适的框架，然后根据细节加以修改补充，从而形成对新观察到的事物的认识。形成对新观察到的事物的认识。人人类类对对于于一一件件事事的的了了解解，表表现现在在对对于于这这件件实实物物的的诸诸方方面面，即即属属性性的的了了解解。掌掌握握了了事事物物的的属属性性，也也就就有有了了关关于于事事物物的的知知识识，知知识识表表示示是是从从属属性性描描述述开始的。开始的。表示方法框架表示法定义框框架架是是由由若若干干个个结结点点和和关关系系（统统称称为为槽槽）构构成成的的网网络络。是是语语义义网网络络的的一一般般化化形形式式的的一一种种结结构构。同同语语义义网网络络没没有有本本质质的的区区别别。如如书书上上的的所所示示如如将将语语音音网网络络结点间弧上的标注也放到槽内就成了框架表示形式。结点间弧上的标注也放到槽内就成了框架表示形式。表示形式：由框架名、槽名、侧面、值组成由框架名、槽名、侧面、值组成推理方法：没没有有固固定定的的推推理理机机理理。但但和和语语义义网网络络一一样样遵遵循循匹匹配配和继承的原理。和继承的原理。表示方法框架表示法性质对对事事物物进进行行描描述述。而而且且对对其其中中某某些些细细节节做做进进一一步步描描述。则可将其扩充为另外一些框架。述。则可将其扩充为另外一些框架。如：汽车载货或人如：汽车载货或人可可以以通通过过它它对对一一些些从从感感官官中中没没有有直直接接得得到到的的信信息息进进行行预预测测，对对于于人人来来说说这这种种功功能能是是很很强强的的。如如：一一想想到桌子就可以想到它腿的形状与位置。到桌子就可以想到它腿的形状与位置。可以在它基础上进行判断推理。可以在它基础上进行判断推理。可通过它来认识某一类事物。可通过它来认识某一类事物。可可以以通通过过一一系系列列实实例例来来修修正正框框架架对对某某些些事事物物的的不不完完整描述。（填充空的框架，修改默认值）整描述。（填充空的框架，修改默认值）表示方法框架表示法表示方法框架表示法简单框架的例子：MichealGender：manProfession:singerHeight:185cmWeight:79kgAge:27表示方法框架表示法（附加过程）例例如如，要要确确定定一一个个人人的的性性别别，已已匹匹配配的的知知识识库库中中的的框框架为架为【槽名槽名Gender Gender NILNILIf needed If needed ASKASKIf added If added CHECKCHECK】启动过程如下：启动过程如下：1 1）如果没有默认值，）如果没有默认值，if neededif needed条件满足条件满足2 2）启动）启动ASKASK，向用户查询并等待输入，向用户查询并等待输入 3 3）若若有有输输入入（if if addedadded），执执行行CHECKCHECK，检检查查输输入入的的合法性合法性 若有默认值而无输入，则不执行若有默认值而无输入，则不执行CHECKCHECK表示方法框架表示法框架之间的关系框架也分为类框架和实例框架。通过引入类框架也分为类框架和实例框架。通过引入类-超类超类（AKOAKO）及实例）及实例-类（类（ISAISA）关系来表示框架之间）关系来表示框架之间的包含关系和属于关系。框架理论将知识看成相的包含关系和属于关系。框架理论将知识看成相互关系的成块组织。互关系的成块组织。推理方法：匹配：和语义网络一样遵循匹配原理。匹配：和语义网络一样遵循匹配原理。槽计算：继承（属性值、属性、限制），槽计算：继承（属性值、属性、限制），附附加加过过程程，即即附附加加在在数数据据结结构构上上，启启动动时时 计算槽值。计算槽值。框架名：类 属：类 型：范围：（综合性大学，专科性大学）专 业：默认值：综合学 院 数：教 学 楼：教工人数：职工人数：学生人数：位 置：（省（直辖市），市）面 积：单位（平方米）框架名：类 属：类 型：范围：（大学，中学，小学）位 置：（省（直辖市），市）面 积：单位（平方米）教工人数：学生人数：框架名：框架名：1类类 属：属：姓姓 名：中华医学大学名：中华医学大学 专专 业：医学业：医学学学 院院 数：数：1313教教 学学 楼：楼：2020办办 公公 楼：楼：4040学生宿舍：学生宿舍：2020教工宿舍：教工宿舍：6060教工人数：教工人数：40004000职工人数：职工人数：50005000学生人数：学生人数：2000020000位位 置：北京市置：北京市面面 积：积：1000010000（平方米）（平方米）创建时间：创建时间：20022002年年4 4月月教育机构高等教育综合特殊教育医学初等教育幼儿园残疾专科大学小学幼儿教育中国医学大学蓝天幼儿园北京盲人学校框架系统结构 教育机构高等教育综合特殊教育医学初等教育幼儿园残疾专科大学小学幼儿教育中国医学大学蓝天幼儿园北京盲人学校表示方法框架表示法性质对对事事物物进进行行描描述述。而而且且对对其其中中某某些些细细节节做做进进一一步步描描述。则可将其扩充为另外一些框架。述。则可将其扩充为另外一些框架。如：汽车载货或人如：汽车载货或人可可以以通通过过它它对对一一些些从从感感官官中中没没有有直直接接得得到到的的信信息息进进行行预预测测，对对于于人人来来说说这这种种功功能能是是很很强强的的。如如：一一想想到桌子就可以想到它腿的形状与位置。到桌子就可以想到它腿的形状与位置。可以在它基础上进行判断推理。可以在它基础上进行判断推理。可通过它来认识某一类事物。可通过它来认识某一类事物。可可以以通通过过一一系系列列实实例例来来修修正正框框架架对对某某些些事事物物的的不不完完整描述。（填充空的框架，修改默认值）整描述。（填充空的框架，修改默认值）表示方法脚本表示法脚本方式是采用一个专用的框架，用来表示特定领域的知识。脚本通过一些元语作为槽名来表代要表示的对象的基本行为。有些象电影剧本。开场条件开场条件开场条件开场条件1 1 病人有病。病人有病。病人有病。病人有病。2 2 病人的病需要找医生诊病人的病需要找医生诊病人的病需要找医生诊病人的病需要找医生诊治。治。治。治。3 3 病人有钱。病人有钱。病人有钱。病人有钱。4 4 病人能够去医院。病人能够去医院。病人能够去医院。病人能够去医院。角色角色角色角色 病人、医生、护士。病人、医生、护士。病人、医生、护士。病人、医生、护士。道具道具道具道具 医院、挂号室、椅子、医院、挂号室、椅子、医院、挂号室、椅子、医院、挂号室、椅子、桌子、药方、药房、桌子、药方、药房、桌子、药方、药房、桌子、药方、药房、钱、药。钱、药。钱、药。钱、药。场景场景 场景场景1进入医院进入医院 （1 1）人走进医院人走进医院 （2 2）病人挂号病人挂号 （3 3）病病人人在在椅椅子子上上坐坐下下等等待待看看病病 场景场景2看病看病 （1 1）病人进入医生的办公室病人进入医生的办公室 （2 2）病人向医生所说病状病人向医生所说病状 （3 3）医生向病人解释病情医生向病人解释病情 （4 4）医生给病人开药方医生给病人开药方 场景场景3交费交费 （1 1）病人到交费处病人到交费处 （2 2）病人递交药方病人递交药方 （3 3）病人交钱病人交钱 （4 4）病人取回药方及收据病人取回药方及收据 场景场景4取药取药 （1 1）病人到药房病人到药房 （2 2）病人递交药方病人递交药方 （3 3）病人取药病人取药 场景场景5离开离开 （1 1）病人离开医院病人离开医院结果结果1病人看病了，明白了病人看病了，明白了 自己的病是怎么回事。自己的病是怎么回事。2病人花了钱，买了药。病人花了钱，买了药。3医生付出了劳动。医生付出了劳动。4医院的药品少了医院的药品少了.表示方法脚本表示法（推理）脚脚本本表表使使得得知知识识有有强强烈烈的的因因果果结结构构，系系统统对对事事件件的的处处理理必必须须是是一一个个动动作作完完成成后后才才能能完完成成另另一一个个。整整个个过过程程的的启启动动取取决决于于开开场场条条件件，满满足足脚脚本本的的开开场场条条件件，脚脚本本中中的的事事件件才才有有可可能能发发生生。而而脚本的结果就是动作完成后的系统结果。脚本的结果就是动作完成后的系统结果。由于脚本是以非常固定的形式描述的，在预言一些没有直接提由于脚本是以非常固定的形式描述的，在预言一些没有直接提到的事件方面特别有用。如已知某一脚本适用于所给定的情形，到的事件方面特别有用。如已知某一脚本适用于所给定的情形，一旦脚本被起用，则可以应用它按照事件发生的顺序推理。如一旦脚本被起用，则可以应用它按照事件发生的顺序推理。如果其中的某一个情景的描述发生了跳跃，可以根据脚本的故事果其中的某一个情景的描述发生了跳跃，可以根据脚本的故事情节推断出整个事件正常进行时所得出的结论。但是如果事件情节推断出整个事件正常进行时所得出的结论。但是如果事件被强行中断，也就是给定的情节中的某个时间与脚本中的事件被强行中断，也就是给定的情节中的某个时间与脚本中的事件不能对应时，则脚本便不能预测被中断以后的事件。如，上例不能对应时，则脚本便不能预测被中断以后的事件。如，上例中，如果医生说病人没病，病人就回家了。那么，对于病人所中，如果医生说病人没病，病人就回家了。那么，对于病人所发生的变化；医院的药所发生的变化都不能作出推断。发生的变化；医院的药所发生的变化都不能作出推断。表示方法过程表示法前面的几种知识表示方法均是知识和事实前面的几种知识表示方法均是知识和事实的一种静止的表示方法。我们称这类知识的一种静止的表示方法。我们称这类知识表示方式为表示方式为陈述式表达陈述式表达。它所强调的是事。它所强调的是事物所涉及的对象是什么，是对事物有关知物所涉及的对象是什么，是对事物有关知识的静态描述，是知识的一种识的静态描述，是知识的一种显式、说明显式、说明性性知识表达形式。知识表达形式。说明性表示知识给出事物本身的属性及事说明性表示知识给出事物本身的属性及事物之间的相互关系。对问题的解答就隐含物之间的相互关系。对问题的解答就隐含在这些知识之中。而在这些知识之中。而过程性知识过程性知识则给出解则给出解决一个问题的具体过程。决一个问题的具体过程。表示方法过程表示法说明性知识和过程性知识相比：说明性知识比较简要、清晰、可靠、便于修改。但说明性知识比较简要、清晰、可靠、便于修改。但往往效率低。往往效率低。过程性知识比较直截了当，效率高。但由于详细地过程性知识比较直截了当，效率高。但由于详细地给出了解决过程，使这种知识表示显得复杂、不直给出了解决过程，使这种知识表示显得复杂、不直观、容易出错、不便于修改。观、容易出错、不便于修改。实际上，说明性表示和过程性表示实际上没有绝对实际上，说明性表示和过程性表示实际上没有绝对的分界线。因此，任何说明性知识如果要被实际使的分界线。因此，任何说明性知识如果要被实际使用，必须有一个相应的过程去解释执行它。对于一用，必须有一个相应的过程去解释执行它。对于一个以使用说明性表示为主的系统来说，这种过程往个以使用说明性表示为主的系统来说，这种过程往往是隐含在系统之中，而不是面向用户。往是隐含在系统之中，而不是面向用户。表示方法过程表示法知识过程性的两个含义：含义含义1 1：把解决一个问题的过程描述出来。：把解决一个问题的过程描述出来。可以称它为解题知识的过程表示。可以称它为解题知识的过程表示。含义含义2 2：把客观事物的发展过程用某种方式：把客观事物的发展过程用某种方式表示出来。表示出来。在在某某些些情情况况下下，这这两两种种含含义义是是很很难难决决然然分分开开的的。如如，任任何何一一个个解解题题系系统统的的基基本本构构成成都都是是一一个个数数据据集集，一一组组运运算算符符和和一一个个解解释释程程序序。过过程程性性知知识识使使用用状状态态来来表表示示，在在状状态态空空间间运运作。作。表示方法过程表示法过程式表示定义：过程式表示就是将有关某一问题领域的知识过程式表示就是将有关某一问题领域的知识连同如何使用这些知识的方法均隐式地表达连同如何使用这些知识的方法均隐式地表达为一个求解过程。为一个求解过程。它所给出的是事物的一些客观规律，表达的它所给出的是事物的一些客观规律，表达的是如何求解问题，知识的描述形式就是程序。是如何求解问题，知识的描述形式就是程序。所有信息均隐含在程序中所有信息均隐含在程序中效率高、没有效率高、没有固定形式。固定形式。如何描述知识完全取决定于具体的问题。如何描述知识完全取决定于具体的问题。实际上的系统都是陈述与过程观点的结合。陈述之中多少包含了过程方法。表示方法混合型知识表示法上述的知识表示虽各有特点，而且适用的领域也不同。如：谓词逻辑方法只适用于确定性、陈述性、静态性知谓词逻辑方法只适用于确定性、陈述性、静态性知识，而对动态的、变化性、模糊性知识则很难表示。识，而对动态的、变化性、模糊性知识则很难表示。产生式规则方法推理方法太单一，如果前提条件太产生式规则方法推理方法太单一，如果前提条件太多，或规则条数太多，则推理的速度将慢得惊人。多，或规则条数太多，则推理的速度将慢得惊人。语义网络方法表达的知识面比较窄。语义网络方法表达的知识面比较窄。框架方法表示的知识横向关系不太明确。（纵向从框架方法表示的知识横向关系不太明确。（纵向从属继承关系很明确）属继承关系很明确）对于复杂的、深层次的知识，就很难用一种知识表示来解决问题。表示方法混合型知识表示法根据需要表示的知识的特征来决定用二、三种方式联合表示。逻辑与框架：框架里的槽值可以对应与谓词项。逻辑与框架：框架里的槽值可以对应与谓词项。语义网络与框架：结点对应与框架，结点的参数语义网络与框架：结点对应与框架，结点的参数就是框架的槽值。就是框架的槽值。产生式与框架：框架的槽值对应于一条产生式规产生式与框架：框架的槽值对应于一条产生式规则。则。逻辑、产生式和过程式：产生式两端以谓词形式逻辑、产生式和过程式：产生式两端以谓词形式出现出现“活动活动”是个过程。是个过程。与神经网络结合与神经网络结合 表示方法混合型知识表示法框架与产生式框架与产生式 在在产产生生式式系系统统中中，随随着着产产生生是是规规则则数数量量的的增增加加，系系统统设设计计着着难难以以理理解解规规则则之之间间的的相相互互作作用用。原原因因是是每每条条规规则则的的自自含含性性使使得得知知识识表表示示的的粒粒度度过过于于细细致致。因因此此，需需要要对对规规则则的的适适当当划划分分，将将其其组组织织易易于于管管理理的的功功能能模模块块。框框架架系系统统具具有有组组织织成成块块知知识识的的良良好好特特性性。两者的有机结合，有利于系统的开发、调试和管理。两者的有机结合，有利于系统的开发、调试和管理。框框架架的的表表示示机机制制可可以以用用作作产产生生式式语语言言和和推推理理机机制制设设计的一个重要构件。计的一个重要构件。框框架架可可以以直直接接用用于于表表示示规规则则（每每个个规规则则作作为为一一个个框框架，一组规则组成一类）架，一组规则组成一类）例：例：P186P186人工智能与专家系统人工智能与专家系统吴泉源，国防科大吴泉源，国防科大 表示方法面向对象的知识表示法面向对象表示法中的对象指物体，消息指物体间的联系，通过发送消息使对象间相互作用来求得所需的结果。任何事物都是对象，对象按照“类”、“子类“进行分类。特点：有属性继承、特征描述结构化等优点。表示方法newsCorpus-Based Knowledge RepresentationCorpus-Based Knowledge Representation Key Advantage:Key Advantage:Avoid Avoid the the laborious laborious process process of of building building a a(often(often brittle)brittle)knowledge base.knowledge base.“We We emphasize emphasize the the corpus-based corpus-based representation representation is is not not a a replacement replacement for for traditional traditional knowledge knowledge representation.representation.There There are are many many tasks tasks in in which which very very finely finely tuned tuned reasoning reasoning is is required,required,and and such such reasoning reasoning can can only only be be done done with with a a very very well well designed designed knowledge knowledge base base(e.g.,(e.g.,medical medical diagnosis,diagnosis,monitoring monitoring spacecraft,spacecraft,and and making making sense sense of of tax tax law).law).”第四章 知识表示方法结论：本章介绍了若干种知识表达方式，绝大多数在应用中得到了很好的验证。但实际工作中，如果要建立一个人工智能系统、专家系统时，可能还是要根据具体情况提出一个混合性的知识表达方式。