《人工智能原理》第四章-知识表示课件

感谢你的观看第四章第四章知识表示知识表示概述表示方法12019年6月19感谢你的观看第四章感谢你的观看第四章知识表示概述知识表示概述12019年年6月月19感谢你的观看第四章第四章知识表示方法知识表示方法概述表示方法22019年6月19感谢你的观看第四章感谢你的观看第四章知识表示方法概述知识表示方法概述22019年年6月月19感谢你的观看概述概述人工智能研究中最基本的问题之一在知识处理中总要问到：“如何表示知识？”，“知识是用什么来表示的?”。怎样使机器能懂，能对之进行处理，并能以一种人类能理解的方式将处理结果告诉人们。在AI系统中，给出一个清晰简洁的描述是很困难的。有研究报道认为。严格地说AI对知识表示的认真、系统的研究才刚刚开始。32019年6月19感谢你的观看概述人工智能研究中最基本的问题之一感谢你的观看概述人工智能研究中最基本的问题之一32019年年6感谢你的观看概述概述知识的定义（难以给出明确的定义只能从不同侧面加以理解）Feigenbaum：知识是经过消减、塑造、解释和转换 的信息。Bernstein：知识是由特定领域的描述、关系和过程 组成的。Hayes-roth：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关方 面的一种符号表示。42019年6月19感谢你的观看概述知识的定义感谢你的观看概述知识的定义42019年年6月月19感谢你的观看概述概述知识的种类事实性知识：采用直接表示的形式如：凡是猴子都有尾巴过程性知识：描述做某件事的过程如：电视维修法行为性知识：不直接给出事实本身，只给出它在某方面的行为如：微分方程、（事物的内涵）.52019年6月19感谢你的观看概述知识的种类感谢你的观看概述知识的种类52019年年6月月19感谢你的观看概述概述知识的种类.实例性知识：只给出一些实例，知识藏在实例中。类比性知识:即不给出外延，也不给出内涵，只给出它与其它事物的某些相似之处 如：比喻、谜语 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，如何从知识库中找到想要的知识。62019年6月19感谢你的观看概述知识的种类感谢你的观看概述知识的种类62019年年6月月19感谢你的观看概述概述知识的要素事实：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）规则：事物的行动、动作和联系的因果关系知识。（启发式规则）。控制：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）元知识：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。72019年6月19感谢你的观看概述知识的要素感谢你的观看概述知识的要素72019年年6月月19感谢你的观看概述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。知识表示是理智推理的部分理论。知识表示是有效计算的载体知识表示是交流的媒介（如语义网络）82019年6月19感谢你的观看概述知识表示的定义感谢你的观看概述知识表示的定义82019年年6月月19感谢你的观看概述概述选取知识表示的因素表示范围是否广泛是否适于推理是否适于计算机处理是否有高效的算法能否表示不精确知识能否模块化总之 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92019年6月19感谢你的观看概述选取知识表示的因素知识和元知识能否用统一感谢你的观看概述选取知识表示的因素知识和元知识能否用统一92感谢你的观看概述概述选取知识表示的因素.总之，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题。102019年6月19感谢你的观看概述选取知识表示的因素感谢你的观看概述选取知识表示的因素102019年年6月月19感谢你的观看概述概述研究内容表示观的研究：认识论、本体论、知识工程表示方法的研究：直接法、代替法(局部、分布，.)112019年6月19感谢你的观看概述研究内容感谢你的观看概述研究内容112019年年6月月19感谢你的观看概述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。122019年6月19感谢你的观看概述知识表示研究的特点感谢你的观看概述知识表示研究的特点122019年年6月月19感谢你的观看第四章第四章知识表示方法知识表示方法概述表示方法132019年6月19感谢你的观看第四章感谢你的观看第四章知识表示方法概述知识表示方法概述132019年年6月月19感谢你的观看第四章第四章知识表示方法知识表示方法概述表示方法142019年6月19感谢你的观看第四章感谢你的观看第四章知识表示方法概述知识表示方法概述142019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法152019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法152019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法 概述概述表示方法可以分成2类替代表示法局部表示类：最充分也是正统AI最经常使用的分布表示法：对局部表示法在智能行为表述尚不够充分而作的补充。直接表示法：正在引起越来越多AI研究者的注意。（不可完全独立：考虑到“任何表示方法必须被计算机所接受”这个先决条件，直接表示需要借助局部或部分表示形式。162019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法概述表示方法可以分成概述表示方法可以分成2类类162019感谢你的观看表示方法表示方法 概述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172019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法概述表示方法直接表示局部表示分布表示概述表示方法直接表示局部表示分布表示感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法182019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法182019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法192019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法192019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法 直接表示直接表示1963年由Gelernter提出的。用于基于传统欧氏几何证明的几何定理证明器。它的输入是对前提和目标的陈述以及图示（图示是用一系列坐标来表示的）。在证明过程中，证明器把图示作为启发式信息，排除在图示中不正确的子目标。从而大大地减少了搜索空间。但.202019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法直接表示直接表示1963年由年由Gelernte感谢你的观看表示方法表示方法 直接表示直接表示但，长期以来直接表示没有得到长足发展。原因如下：计算机对直接表示的信息难以处理。直接表示难以表示定量信息（语言设计失败）直接表示不能描述自然世界的全部信息 这两年直接表示有所发展，因为，现在认识到，可以用其它媒体表示的方法去补充直接表示的不足。将被发展成多媒体。引申的研究是临场AI与临境技术。近几年AI对自主智能系统研究（完全机器做人不干预）的失望，导致对建立人机一体智能系统的尝试。这样系统所需环境的要求是直接表示兴起的原因之一。212019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法直接表示但，长期以来直接表示没有得到直接表示但，长期以来直接表示没有得到感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法222019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法222019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法232019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法232019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法逻辑表示法逻辑表示法一阶谓词逻辑是谓词逻辑中最直观的一种逻辑。它以谓词形式来表示动作的主题、客体。客体可以多个。如：张三与李四打网球（ZhangandLiplaytennis），可写为：play(Zhang,Li,tennis)这里谓词是play，动词主体是Zhang和Li，而客体是tennis。谓词逻辑规范表达式：P(x1,x2,x3,)，这里P是谓词,xi是主体与客体。242019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法一阶谓词逻辑是谓词逻辑中最逻辑表示法一阶谓词逻辑是谓词逻辑中最感谢你的观看表示方法表示方法逻辑表示法逻辑表示法谓词比命题更加细致地刻画知识：表达能力强如：北京是个城市，City(x)把城市这个概念分割出来。把“城市”与“北京”两个概念连接在一起，而且说明“北京”是“城市”的子概念。（有层）谓词可以代表变化的情况如：City(北京),真。City(煤球)，假在不同的知识之间建立联系.252019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法谓词比命题更加细致地刻画知逻辑表示法谓词比命题更加细致地刻画知感谢你的观看表示方法表示方法逻辑表示法逻辑表示法在不同的知识之间建立联系如：Human(x)Lawed(x)，人人都受法律管制，x是同一个人。Commit(x)Punished(x)，x不一定是人也可以是动物。而，Human(x)Lawed(x)commit(x)Punished(x)，意为如果由于某个x是人而受法律管制，则这个人犯了罪就一定要受到惩罚。262019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法在不同的知识之间建立联系逻辑表示法在不同的知识之间建立联系2感谢你的观看表示方法表示方法逻辑表示法逻辑表示法谓词逻辑法是应用最广的方法之一，其原因是：谓词逻辑与数据库，特别是关系数据库就有密切的关系。在关系数据库中，逻辑代数表达式是谓词表达式之一。因此，如果采用谓词逻辑作为系统的理论背景，则可将数据库系统扩展改造成知识库。一阶谓词逻辑具有完备的逻辑推理算法。如果对逻辑的某些外延扩展后，则可把大部分的知识表达成一阶谓词逻辑的形式。（知识易表达）.272019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法谓词逻辑法是应用最广的方法逻辑表示法谓词逻辑法是应用最广的方法感谢你的观看表示方法表示方法 逻辑表示法逻辑表示法谓词逻辑法是应用最广的方法之一，其原因是：.谓词逻辑本身具有比较扎实的数学基础，知识的表达方式决定了系统的主要结构。因此，对知识表达方式的严密科学性要求就比较容易得到满足。这样对形式理论的扩展导致了整个系统框架的发展。逻辑推理是公理集合中演绎而得出结论的过程。由于逻辑及形式系统具有的重要性质，可以保证知识库中新旧知识在逻辑上的一致性（或通过相应的一套处理过程检验）、和所演绎出来的结论的正确性。而其它的表示方法在这点上还不能与其相比。282019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法谓词逻辑法是应用最广的方法逻辑表示法谓词逻辑法是应用最广的方法感谢你的观看表示方法表示方法逻辑表示法逻辑表示法用逻辑（谓词）表示知识实质上是把人类关于世界的认识变成一个包含个体、函数和谓词的概念化形式。基本步骤：给出有关世界的个体、函数和谓词构造一阶谓词公式（集）对公式（集）给出解释，使该解释是相应公式（集）的一个模型。292019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法逻辑表示法用逻辑（谓词）表示用逻辑（谓词）表示感谢你的观看表示方法表示方法逻辑表示法逻辑表示法为此逻辑表示法在实际人工智能系统上得到应用。302019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法逻辑表示法为此逻辑表示法在实为此逻辑表示法在实感谢你的观看逻辑表示例逻辑表示例例例：一个房间里，有一机器人一个房间里，有一机器人Robot，一个积木块，一个积木块Box，两个桌子，两个桌子A和和B，怎样用逻辑法描述从初始状态到目标状态的机器人操作过程？怎样用逻辑法描述从初始状态到目标状态的机器人操作过程？先引入谓词：先引入谓词：Table(A)表示表示A是桌子是桌子EmptyHanded(Robot)机器人机器人Robot双手空空双手空空At(Robot,A)表示机器人表示机器人Robot在在A旁旁Holds(Robot,Box)机器人机器人Robot拿着拿着BoxOn(Box,A)积木块积木块Box在在A上上设定初始状态：设定初始状态：EmptyHanded(Robot)On(Box,A)Table(A)Table(B)目标状态是：目标状态是：EmptyHanded(Robot)On(Box,B)Table(A)Table(B)312019年6月19感谢你的观看逻辑表示例例：一个房间里，有一机器人感谢你的观看逻辑表示例例：一个房间里，有一机器人Robot，感谢你的观看例（续）例（续）机机器器人人的的每每个个操操作作的的结结果果所所引引起起的的状状态态变变化化，可可用用对对原原状状态态的的增增添添表表和和删删除除表表来来表表示示。如如机机器器人人有有初初始始状状态态是是把把Box从从A桌桌移移到到B桌桌上上，然然后后仍仍回到回到Alcove，这时同初始状态相比有：，这时同初始状态相比有：增添表增添表On（Box，B）删除表删除表On（Box，A）又又如如机机器器人人从从初初始始状状态态，走走近近A桌桌，然然后后拿拿起起Box。这这时时同同初初始始状状态态相相比比有：有：增添表增添表At（Robot，A）Holds（Robot，Box）删除表删除表At（Robot，Alcove）EmptyHanded(Robot)On（Box，A）进进一一步步说说，机机器器人人的的每每一一操操作作还还需需要要先先决决条条件件。如如机机器器人人拿拿起起A桌桌上上的的Box这一操作，先决条件：这一操作，先决条件：On（Box，A）（）（Box在在A上）上）At(Robot，A)（机器人在（机器人在A旁边）旁边）EmptyHanded（robot）（机器人手空空）（机器人手空空）322019年6月19感谢你的观看例（续）感谢你的观看例（续）机器人的每个操作的结果所引起的状态变化机器人的每个操作的结果所引起的状态变化感谢你的观看例（续）例（续）先先决决条条件件成成立立与与否否的的验验证证可可以以使使用用归归结结法法。如如将将初初始始状状态态视视作作已已知知条条件件，而将要验证的先决条件作为结论，便可使用归结法了。而将要验证的先决条件作为结论，便可使用归结法了。归结过程如下：归结过程如下：1）At(Robot,A)2）EmptyHanded(Robot)3）On(Box,A)4）Table(A)5）Table(B)6）On(Box,A)At(Robot,A)EmptyHanded(Robot)（先先决决条条件件之之否否定）定）7）At(Robot,A)EmptyHanded(Robot)3，68)EmptyHanded(Robot)1，79)NULL2，8于是验证了先决条件的成立。于是验证了先决条件的成立。332019年6月19感谢你的观看例（续）先决条件成立与否的验证可以使用归结法。如感谢你的观看例（续）先决条件成立与否的验证可以使用归结法。如感谢你的观看表示方法表示方法逻辑表示法逻辑表示法存在问题：谓词表示越细，推力越慢、效率越低，但表示清楚。实际中是要折衷的。342019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法逻辑表示法逻辑表示法342019年年6月月感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法352019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法352019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法362019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法362019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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。372019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法美国数学家产生式规则表示法美国数学家Post，1感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示法产生式规则表示法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。例1：香蕉是黄色的。语言变量香蕉，值黄色的 例2：小李喜欢小莉。语言变量小李、小莉，关系值喜欢 一般用三元组（对象，属性，值）或 （关系，对象1，对象2）例：（Li,Age,25）,(Friend,Li,Chang)382019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法表示形式产生式规则表示法表示形式382019年年感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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。392019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法产生式系统的基本特征：产生式规则表示法产生式系统的基本特征：感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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。402019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法产生式系统的基本特征：产生式规则表示法产生式系统的基本特征：感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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 412019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法产生式系统基本结构数据产生式规则表示法产生式系统基本结构数据感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示法产生式规则表示法产生式系统基本结构工作存储器(数据库)：存放当前已知的数据，包括推理过程中形成的中间结论。数据是广义的，可以是常量、多元数组、谓词、表示结构等。产生式规则：每条产生式规则分为左右两个部分。左部表示激活该产生式规则的条件，右部表示调用该产生式规则后所作的动作。条件是一组复杂的模式，规则之间的控制也不是语句的传递，而且满足条件的规则被激活但不一定立即执行，取决于产生式系统的冲突消解策略。.422019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法产生式系统基本结构产生式规则表示法产生式系统基本结构42感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示法产生式规则表示法产生式系统基本结构.规则解释程序匹配器：判断规则条件是否成立。冲突消解器：选择可调用的规则。解释器：执行规则的动作。并且在满足结束条件时终止产生式系统运行。432019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法产生式系统基本结构产生式规则表示法产生式系统基本结构43感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示法产生式规则表示法推理方法：正向、反向、双向，与或树。例：442019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法推理方法：产生式规则表示法推理方法：442019感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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：用工作存储器中的事实与产生式规则的前提条件进行匹配。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。用更新后的工作存储器，重复上述工作，直到得出结论或工作存储器不再发生变化为止。452019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法正向推理方法：产生式规则表示法正向推理方法：4520感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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：看假设是否存在于工作存储器中，若在，则假设成立，推理结束。找出结论与此假设匹配的规则。按冲突消解策略从匹配的规则实例中选择一条规则。将选中的规则的前提条件作为新的假设，重复上述工作，直到假设的真假性被验证或不存在激活的规则。462019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法反向推理方法：产生式规则表示法反向推理方法：4620感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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。472019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法双向推理方法：产生式规则表示法双向推理方法：4720感谢你的观看与或树.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482019年6月19感谢你的观看与或树感谢你的观看与或树.核果梨果苹果桃果肉肉质脆无石外有果实果皮核果梨果苹果桃果肉肉质脆无石外有果实果皮感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示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。如果目标是从一组给定事实出发，找出所有可能的结论，那么，通常使用正向推理。如果目标是证实或否定某一特定结论，那么，通常使用反向推理，否则，从一组初始事实出发盲目地正向推理，可能得出许多和所要证实的结论无关的结论。492019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法推理方法的选择产生式规则表示法推理方法的选择4920感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示法产生式规则表示法特点用产生式系统结构求解问题的过程和人类求解问题时的思维很相像。因而可以用它来模拟人类求解问题的思维过程。可以把产生式系统作为人工智能系统的基本结构单元或基本模型看待。就好像是积木世界中的积木块一样。因而研究产生式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、规则间相互独立,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。502019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法特点产生式规则表示法特点502019年年6月月感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示法产生式规则表示法优点模块性。规则与规则之间相互独立灵活性。知识库易于增加、修改、删除自然性。方便地表示专家的启发性知识与经验透明性。易于保留动作所产生的变化、轨迹512019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法优点产生式规则表示法优点512019年年6月月感谢你的观看表示方法表示方法产生式规则表示法产生式规则表示法缺点：知识库维护难。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。应用实例：用于化工工业测定分子结构的DENDRAL用于诊断脑膜炎和血液病毒感染的MYCIN估计矿藏的PROSPECTOR522019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法产生式规则表示法缺点：产生式规则表示法缺点：522019年年6感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法532019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法532019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法542019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法542019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法概述1968年Quillian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。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。语义网络同一阶逻辑有相同的能力。多用于自然语言处理。552019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法概述语义网络表示法概述552019年年6月月1感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法表示形式 每一个要表达的事实用一个“结点”表示，而事实之间的关系用“弧线”表示。即，有向图表示的三元组，（结点1，弧，结点2）连接而成。562019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法表示形式语义网络表示法表示形式562019年年6感谢你的观看572019年6月19感谢你的观看感谢你的观看572019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法类属关系类属关系类类属属关关系系是是指指具具体体有有共共同同属属性性的的不不同同事事物物间间的的分分类类关关系系、成成员员关关系系或或实实例例关系。关系。注注：它它体体现现的的是是“具具体体与与抽抽象象”、“个个体体与与集集体体”的的概概念念。类类属属关关系系的的一一个个最最主主要要特特征征是是属属性性的的继继承承性性，处处在在具具体体层层的的结结点点可可以以继继承承抽抽象象层层结结点点的的所有属性。所有属性。常用的属性有：常用的属性有：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，还注：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。可以增加一些自己的个性。582019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法语义网络表示法类属关系类属关系582019年年感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法包含关系包含关系包包含含关关系系也也称称为为聚聚类类关关系系，是是指指具具有有组组织织或或结结构构特特征征的的“部部分分与整体与整体”之间的关系。之间的关系。注注：它它和和类类属属关关系系的的最最主主要要的的区区别别就就是是包包含含关关系系一一般般不不具具备备属属性的继承性。性的继承性。常用的包含关系的有：常用的包含关系的有：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 包含关系实例包含关系实例 592019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法语义网络表示法包含关系包含关系592019年年感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法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。常用的属性的关系有：常用的属性的关系有：HaveHave：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CanCan：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 属性关系实例属性关系实例 602019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法语义网络表示法属性关系属性关系602019年年感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法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。常用的位置关系：常用的位置关系：Located-on:Located-on:一物在另一物之上一物在另一物之上Located-at:Located-at:一物在何位置一物在何位置Located-under:Located-under:一一物物在在另另一一物之下物之下Located-inside:Located-inside:一一物物在在另另一一物之中物之中Located-outside:Located-outside:一物在另一物之外一物在另一物之外612019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法语义网络表示法位置关系位置关系612019年年感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法相近关系相近关系相相近近关关系系是是指指不不同同事事物物在在形形状状、内内容容等等方方面面相相似和接近。似和接近。常用的相近关系：常用的相近关系：Similar-to:Similar-to:相似相似Near-to:Near-to:接近接近622019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法语义网络表示法相近关系相近关系622019年年感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法时间关系时间关系是指不同事件在其发生时间方面的先后关系。是指不同事件在其发生时间方面的先后关系。常用的时间关系有：常用的时间关系有：BeforeBefore：表表示示一一个个事事件件在在一一个个事事件件之之前前发发生生AfterAfter：表表示示一一个个事事件件在在一一个个事事件件之之后后发发生。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。632019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法语义网络表示法时间关系时间关系632019年年感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法多元逻辑关系多元逻辑关系例例如如ACAC米米兰兰队队和和国国际际米米兰兰队队在在一一场场足足球球比比赛赛中中的的成成绩绩为为0 0：1 1，逻逻辑辑表表示示法法为为SCORE(SCORE(AC-MILAN,AC-MILAN,INTER-MILAN,INTER-MILAN,0:1),0:1),可可以以通通过过加加入入附附加加结结点点的的办办法法将将其其改改成成语语义义网网络络表表示示法法，其其根根本本方方法法是是将将多多元元关关系系表示成二元关系的组合或合取。本例通过加入附加结点表示成二元关系的组合或合取。本例通过加入附加结点G22G22。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G22G22结点属性。结点属性。642019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法多元逻辑关系语义网络表示法多元逻辑关系642019感谢你的观看例Micheal Micheal is is an an employee employee and and Jack Jack is is his his boss.boss.Someday Someday Micheal Micheal kicked his boss.kicked his boss.语义描述语义描述652019年6月19感谢你的观看例感谢你的观看例Michealisanemployee感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示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、逆向、双向。662019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法推理方法语义网络表示法推理方法662019年年6感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示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)Z672019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法继承的一般规则：语义网络表示法继承的一般规则：6720感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示法语义网络表示法推理特点不十分明了，有继承规则。可以用关系如：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、活动方式联式、活动目标联系、蕴含联系等。还可以将语义网络引入逻辑含义。表示，关系。用归结推理法。682019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法推理特点语义网络表示法推理特点682019年年6感谢你的观看表示方法表示方法语义网络表示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。692019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法语义网络表示法结论语义网络表示法结论692019年年6月月1感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法702019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法702019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法712019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法712019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法框架表示法框架表示法概述1975年 Minsky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。人类对于一件事的了解，表现在对于这件实物的诸方面，即属性的了解。掌握了事物的属性，也就有了关于事物的知识，知识表示是从属性描述开始的。722019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法概述框架表示法概述722019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法框架表示法框架表示法定义框架是由若干个结点和关系（统称为槽）构成的网络。是语义网络的一般化形式的一种结构。同语义网络没有本质的区别。如书上的所示如将语音网络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、值组成推理方法：没有固定的推理机理。但和语义网络一样遵循匹配和继承的原理。732019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法定义框架表示法定义732019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法框架表示法框架表示法性质对事物进行描述。而且对其中某些细节做进一步描述。则可将其扩充为另外一些框架。如：汽车载货或人可以通过它对一些从感官中没有直接得到的信息进行预测，对于人来说这种功能是很强的。如：一想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。可通过它来认识某一类事物。可以通过一系列实例来修正框架对某些事物的不完整描述。（填充空的框架，修改默认值）742019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法性质框架表示法性质742019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法框架表示法框架表示法752019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法框架表示法752019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法框架表示法框架表示法简单框架的例子：MichealGender：manProfession:singerHeight:185cmWeight:79kgAge:27762019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法简单框架的例子：框架表示法简单框架的例子：762019感谢你的观看表示方法表示方法框架表示法（附加过程）框架表示法（附加过程）例如，要确定一个人的性别，已匹配的知识库中的框架为【槽名GenderNILIfneededASKIfaddedCHECK】启动过程如下：1）如果没有默认值，ifneeded条件满足2）启动ASK，向用户查询并等待输入3）若有输入（ifadded），执行CHECK，检查输入的合法性若有默认值而无输入，则不执行CHECK772019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法（附加过程）例如，要确定一个框架表示法（附加过程）例如，要确定一个感谢你的观看表示方法表示方法框架表示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-超类（AKO）及实例-类（ISA）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。槽计算：继承（属性值、属性、限制），附加过程，即附加在数据结构上，启动时 计算槽值。782019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法框架之间的关系框架表示法框架之间的关系782019年年感谢你的观看框架名：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：792019年6月19感谢你的观看框架名：感谢你的观看框架名：框架名：框架名：792019年年6感谢你的观看框架名：框架名：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：13教教学学楼：楼：20办办公公楼：楼：40学生宿舍：学生宿舍：20教工宿舍：教工宿舍：60教工人数：教工人数：4000职工人数：职工人数：5000学生人数：学生人数：20000位位置：北京市置：北京市面面积：积：10000（平方米）（平方米）创建时间：创建时间：2002年年4月月802019年6月19感谢你的观看框架名：感谢你的观看框架名：类类属：属：姓姓感谢你的观看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 812019年6月19感谢你的观看教育高等综合特殊医学初等幼儿园残疾专科大学小学幼感谢你的观看教育高等综合特殊医学初等幼儿园残疾专科大学小学幼感谢你的观看表示方法表示方法框架表示法框架表示法性质对事物进行描述。而且对其中某些细节做进一步描述。则可将其扩充为另外一些框架。如：汽车载货或人可以通过它对一些从感官中没有直接得到的信息进行预测，对于人来说这种功能是很强的。如：一想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。可通过它来认识某一类事物。可以通过一系列实例来修正框架对某些事物的不完整描述。（填充空的框架，修改默认值）822019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法框架表示法性质框架表示法性质822019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法832019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法832019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法842019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法842019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法脚本表示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。852019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法脚本表示法脚本方式是采用一个专用的框架脚本表示法脚本方式是采用一个专用的框架感谢你的观看开场条件1病人有病。病人有病。2病人的病需要找医生诊治。病人的病需要找医生诊治。3病人有钱。病人有钱。4病人能够去医院。病人能够去医院。角色病人、医生、护士。病人、医生、护士。道具医院、挂号室、椅子、医院、挂号室、椅子、桌子、药方、药房、桌子、药方、药房、钱、药。钱、药。场景场景 场景1进入医院 （1）人走进医院 （2）病人挂号 （3）病人在椅子上坐下等待看病 场景2看病 （1）病人进入医生的办公室 （2）病人向医生所说病状 （3）医生向病人解释病情 （4）医生给病人开药方 场景3交费 （1）病人到交费处 （2）病人递交药方 （3）病人交钱 （4）病人取回药方及收据 场景4取药 （1）病人到药房 （2）病人递交药方 （3）病人取药 场景5离开 （1）病人离开医院结果结果1病人看病了，明白了 自己的病是怎么回事。2病人花了钱，买了药。3医生付出了劳动。4医院的药品少了.862019年6月19感谢你的观看开场条件感谢你的观看开场条件1病人有病。病人有病。2病人的病需病人的病需感谢你的观看表示方法表示方法脚本表示法（推理）脚本表示法（推理）脚本表使得知识有强烈的因果结构，系统对事件的处理必须是一个动作完成后才能完成另一个。整个过程的启动取决于开场条件，满足脚本的开场条件，脚本中的事件才有可能发生。而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。872019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法脚本表示法（推理）脚本表使得知识有强烈脚本表示法（推理）脚本表使得知识有强烈感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法882019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法882019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法892019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法892019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法过程表示法过程表示法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。我们称这类知识表示方式为陈述式表达。它所强调的是事物所涉及的对象是什么，是对事物有关知识的静态描述，是知识的一种显式、说明性知识表达形式。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在这些知识之中。而过程性知识则给出解决一个问题的具体过程。902019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法过程表示法前面的几种知识表示方法均是知过程表示法前面的几种知识表示方法均是知感谢你的观看表示方法表示方法过程表示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。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，这种过程往往是隐含在系统之中，而不是面向用户。912019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法过程表示法说明性知识和过程性知识相比：过程表示法说明性知识和过程性知识相比：感谢你的观看表示方法表示方法过程表示法过程表示法知识过程性的两个含义：含义1：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。含义2：把客观事物的发展过程用某种方式表示出来。在某些情况下，这两种含义是很难决然分开的。如，任何一个解题系统的基本构成都是一个数据集，一组运算符和一个解释程序。过程性知识使用状态来表示，在状态空间运作。922019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法过程表示法知识过程性的两个含义：过程表示法知识过程性的两个含义：922感谢你的观看表示方法表示方法过程表示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。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。所有信息均隐含在程序中效率高、没有固定形式。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。932019年6月19感谢你的观看表示方法感谢你的观看表示方法过程表示法过程式表示定义：实际上的系统过程表示法过程式表示定义：实际上的系统感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方法过程表示混合型知识表示方法面向对象的表示方法942019年6月19感谢你的观看表示方法概述框架表示法感谢你的观看表示方法概述框架表示法942019年年6月月19感谢你的观看表示方法表示方法概述直接表示逻辑表示产生式规则表示法语义网络表示法框架表示法脚本方