人工智能第五章ppt课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,HuBei University of Technology,湖北工业大学,第5章 知识表示,5.1 知识表示概述,5.2 知识表示方法,5.3 语义网络表示法,5.4 产生式表示法,5.5 框架表示法,5.1 知识表示概述,1,5.1 知识表示概述,知识表示,（knowledge representation）是人工智能研究中,最基本的问题之一。在知识处理中总要问到：如何表示知识，,怎样使机器能懂这些知识，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。,5.1.1 知识的定义,很难给知识以明确的定义，只能从不同侧面加以理解，,不同的人有不同的理解。,一些专家的看法：,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。,5.1 知识表示概述 知识表示（knowled,2,5.1 知识表示概述,5.1.1 知识的定义,知识是人们对客观事物（包括自然的和人造的）及其规律,的认识和利用客观规律解决实际问题的方法和策略。,人类拥有对知识获取、表达、搜索、分析、解答等智能能,力，而智能的核心就在于知识。,知识（K）=事实（F）+规则（R）+概念（C）,事实：人类对客观世界、客观事物的状态、属性、特征的描述,及对事物之间关系的描述。,规则：表达在前提与结论之间因果关系的一种形式。,概念：事实的含义规则、语义说明等。,5.1 知识表示概述 5.1.1 知识的定义,3,5.1 知识表示概述,5.1.2 知识表示,知识表示是指知识在计算机中的表示方法和表示形式，是,指如何将获得的有关知识以计算机内部代码形式加以合理地描,述、存储和利用。知识表示是研究知识的形式化方法。,通常将问题求解所需的知识分为三类：,1.,叙述性知识,（陈述表示）：相关领域内的概念、定义和,事物的属性、状态及关系的描述，是知识的静态表示。在知识,库中属最低层的知识。,2.,过程性知识,（过程表示）：有关系统状态变化、问题求,解过程的操作、演算和行动的知识，是知识的动态表示。,3.,控制性知识,：有关问题的求解步骤技巧性知识，即如何,选择相应的操作、演算和行为比较、判断、管理和决策的知识。,5.1 知识表示概述 5.1.2 知识表示,4,5.2 知识表示方法,知识表示方法种类繁多，分类的标准也不大相同，主要,有以下几种：,1.,逻辑表示法,。使用逻辑法表示知识，就是将以自然语言,描述的知识，通过引入谓词、函数加以形式描述，获得有关的,逻辑公式，进而以机器内码表示。在逻辑法表示下可采用归结,法或其他方法进行推理。支持谓词逻辑的语言有Prolog、Lisp。,2.,产生式表示法,。描述事实、规则及它们的不确定性度量。,大部分专家系统以产生式表示知识，相应的系统为产生式系统，,它由知识库和推理机组成。其中知识库是由产生式规则的规则,库和由事实组成的数据库构成。推理机控制协调规则库与数据,库的运行，包含了推理方式和控制策略。专门支持产生式规则,的语言有OPS5。,5.2 知识表示方法 知识表示方法种类繁多，,5,5.2 知识表示方法,3.,语义网络表示法,。是一种用实体及其语义关系来表达知识,的有向图，将每一个要表达的事实用一个“节点”表示，而事实,之间的关系用“弧线”表示。,4.,框架（frames）表示法,。人们对现实世界中各种事物的认,识是以一种类似于框架的结构存储在记忆中的，人脑存储大量,的典型情景。当面临一种新事物时，就从记忆中找出一个相似,的框架进行匹配，并根据实际情况对具体内容加以修改、补充，,从而形成对当前事物的认识。专用的框架表示语言FRL(Frame,Representation Language)，还可以用Prolog、C语言实现。,5.,面向对象的表示法,。该方法中对象指物体，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。可以用,SmallTalk、C+、Java实现。,5.2 知识表示方法 3.语义网络表示法。是一种用,6,5.3 语义网络表示法,5.3.1 概述,语义网络,（semantic networks）是对知识的有向图表示方,法，它由一些最基本的语义单元组成。语义单元可用有向图的,三元组表示：,（节点1，弧，节点2）,。,节点1,节点2,语义关系,节点,：代表实体，表示各种事物、概念、情况、属性、状态、,事件、动作等。,弧,：代表语义关系，表示所连接的两个实体之间的语义联系弧,是,有向弧,，方向不能随意调换。,当把多个语义单元用相应的语义联系关联在一起的时，就形,成了一个语义网络。在语义网络中，每一个节点和弧都必须带有,标识，这些标识用来说明它所代表的实体或语义。,5.3 语义网络表示法 5.3.1 概述节点1节点2语义关系,7,5.3 语义网络表示法,5.3.1 概述,语义网络可以描述任何事物间的任意复杂关系。从一些,基本的语义关系组合成任意复杂的语义关系是可行的。,张三,职员,李四,四肢,手,动物,人类,老板,办公用品,桌子,ISA,AKO,AKO,manage-of,ISA,owns,AKO,part-of,AKO,AKO,5.3 语义网络表示法 5.3.1 概述张三职员李四四肢手动,8,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,语义网络适合于表达事物之间的关系。关系型的知识和能,转化为关系型的知识都可以用语义网络表示。,1.类属关系,类属关系是指具体有共同属性的不同事物间的分类关系、,成员关系或实例关系。,它体现的是“具体与抽象”、“个体与集体”的概念。类属关,系的最主要特征是,属性的继承性,，处在具体层的节点可以 继承,抽象层节点的所有属性。,(1)“,is-a,”或“,ISA,”：表示一个事物是另一个事物的实例。,DeepBlue,Computer,ISA,小王,学生,is-a,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示Dee,9,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,1.类属关系,(2)“,a-kind-of,”或“,AKO,”：表示一个事物是另一个事物的一,种类型（分类）,animal,bird,mammal,panda,dog,pig,pigeon,sparrow,AKO,AKO,AKO,AKO,AKO,灵长类,动物,a-kind-of,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示 an,10,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,1.类属关系,(3)“,a-member-of,”：表示一个事物是另一个事物的成员。,小王,中共党员,a-member-of,2.包含关系,包含关系是指具有组织或结构特征的“部分与整体”之,间的关系。它和类属关系的最主要的区别就是包含关系一,般不具备属性的继承性。,part-of,：表示一个事物是另一个事物的一部分。,轮胎,汽车,part-of,黑板,墙,part-of,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示小王中,11,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,3.属性关系,属性关系是指事物和其属性之间的关系。,“,is,”或“,have,”：表示一个节点具有另一节点描述的属性,小王,很胖,is,鸟,翅膀,have,4.位置关系,位置关系指不同事物在位置方面的关系。常用的位置关系：,located-on：一物在另一物之上,located-at：一物在何位置,located-under:一物在另一物之下,located-inside:一物在另一物之中,located-outside:一物在另一物之外,湖工,洪山区,located-at,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示小王很,12,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,5.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。,常用的时间关系有：,before,：表示一个事件在一个事件之前发生。,after,：表示一个事件在一个事件之后发生。,6.相近关系,相近关系是指不同事物在形状、内容等方面相似和接近。,常用的相近关系：,similar-to,：相似,near-to,：接近,7.逻辑关系,合取：用“与”节点表示，,and,析取：用“或”节点表示，,or,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示,13,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,7.逻辑关系,蕴含：蕴含关系节点表示前提和结论间的因果关系。,从蕴含关系节点出发。一条弧指向前提，记为,ante,一条弧指向结论，记为,conse,。,外出,与,雨天,或,带雨伞,带雨衣,蕴涵,ante,conse,否定：用ISA、AKO等有向弧标注，也可用“非”节点表示。,存在量词：用ISA表示。,x,like,subject,object,swimming,student,ISA,sports,ISA,x(student(x)like(x,swimming),5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示外出与,14,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,7.逻辑关系,全称量词：用分割方法表示。,GS,G,ISA,中国人,热爱,subject,object,祖国,F,人,ISA,例：每个中国人都热爱祖国。,该网络分为两部分：,GS：全称量化的命题类节点，代表整个空间（网络）。,G：其中一个空间（网络）。,F弧：相当于一个指针，指代该网络G是什么。,弧：表示一个全称变量节点。当有多个全称变量时，应有多个弧。,分块语义网：子空间（子网络）,分块语义网中的每个节点必须是,全称变量节点或依赖于全程变量,的节点,。,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示全称量,15,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,8.对于事件（event）的语义网络描述如下：,subject,object,施动者,event,受动者,事件,ISA,这个语义网络中，描述了如下的语义：,(1)the,event,is 事件,(2)the,subject,of the event is 施动者,(3)the,object,of the event is 受动者,小王,read,红楼梦,subject,object,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示sub,16,5.3 语义网络表示法,5.3.2 知识的语义网络表示,例：,Tom is an employee and Jack is his boss.Someday Tom,kicked his boss.,语义描述：,kicked,Jack,Tom,subject,object,boss-of,employee,boss,person,5.3 语义网络表示法 5.3.2 知识的语义网络表示kic,17,5.3 语义网络表示法,5.3.3 语义网络的推理,1.语义网络的推理过程主要有两种：继承和匹配。,继承,：是指把对事物的描述从抽象结点传递到具体结点。通,过继承可以得到所需结点的一些属性值，它通常是沿着is-a、,a-kind-of等继承弧进行的。,匹配,：在知识库的语义网络中寻找与待求问题相符的语义网,络模式。问题求解时，首先根据待求问题的要求构造网络片,断，在知识库中查找可与之匹配的语义网络，当网络片断中,的询问部分与知识库中某网络结构匹配时，则与询问处匹配,的事实，就是问题的解。,2.语义网络表示法的特点,(1)优点：直观、清晰,(2)缺点：表达范围有限，一旦节点个数太多，网络结构复杂，,推理就难以进行。,5.3 语义网络表示法 5.3.3 语义网络的推理,18,5.3 语义网络表示法,5.3.4 语义网络的程序语言实现,利用Prolog可以实现语义网络知识表示。,小王,read,红楼梦,subject,object,例：该语义网络用Prolog表示为：,read(Wang,HongLouMeng).,student(Wang).,book(HongLouMeng).,ISA,学生,ISA,书,5.3 语义网络表示法 5.3.4 语义网络的程序语言实现小,19,5.4 产生式表示法,知识的产生式表示法又称规则表示法，是人工智能中应用,最广泛的知识表示方法。,5.4.1 产生式规则（production rule）,产生式通常表示具有因果关系的知识，一般形式为：,P（前提）,Q（结论）或,If P then Q,语义:如果前提满足，则可得结论或者执行相应的动作，,即后件由前件来触发，前件是规则的执行条件，后件是规则体。,例,：（1）,如果动物会飞并且会下蛋，则该动物是鸟。,（2）如果炉温超过上限，则关闭阀门。,（3）如果病人有红色斑点、病人发烧，并且病人是学龄,儿童，则病人患的是水痘。,逻辑蕴含式是产生式，但产生式不一定是逻辑蕴含式。,产生式包括各种操作、规则、变换、算子、函数等。,5.4 产生式表示法 知识的产生式表示法又称,20,5.4 产生式表示法,5.4.1 产生式规则（production rule）,基于产生式规则的推理模式：,大前提：A,B,小前提：A,结论：B,5.4.2 产生式系统,定义：,将一组产生式放在一起，让它们互相配合、协调作用，,一个产生式生成的结论可供另一个产生式作为前提使,用。以这种方式求得问题的解决的系统，称为产生式,系统。,产生式系统结构：,产生式规则库,、,推理机,、,动态数据库,。,5.4 产生式表示法 5.4.1 产生式规则（product,21,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,1.系统结构,产生式系统组成如下：,规则库,动态数据库,推理机（控制策略）,规则库,：,用于描述某领域内知识的产生式集合，它对数据库进,行操作运算。每条规则由左右两部分组成，左部鉴别规则的适,用性或先决条件，右部描述规则应用时所完成的动作。规则库,中包含将问题从初始状态转换成目标状态（或解状态）的那些,变换规则。应用规则来改变数据库，就象应用算符来改变状态,一样。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统规则库动态数据库,22,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,1.系统结构,推理机,：,是一个或一组程序，用来控制和协调规则库与动态数,据库的运行，包含了推理方法和控制策略。通常，从选择规则,到执行操作分三步完成：,匹配,、,冲突解决,和,操作,。控制策略是,确定选用什么规则和如何应用规则，它确定应该采用哪一条规,则，当数据库的终止条件满足时，就停止计算。,动态数据库,：又称综合数据库，,用于存放输入的事实，它含有,与具体任务有关的信息；随着应用情况的不同，数据库可能小,得像数字矩阵那样简单，或许大得如检索文件结构那么复杂。,当规则库中的某条产生式的前提与动态数据库中的某些已知事,实匹配时，该产生式就被激活，并把用它推出的结论放入动态,数据库中，作为后面推理的已知事实。动态数据库的内容是在,不断变化的,、,动态的,。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统,23,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,2.运行过程,从规则库中取一条规则，将其前提同当前动态数据库中的事实/数据进行模式匹配,N,Y,把该规则的结论放入当前动态数,据库，或执行规则所规定的动作,匹配成功否？,运行过程：,推理机运用规则库中的,规则，作用于数据库，,不断进行推理并不断检,测目标条件是否满足的,过程。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统从规则库中取一条,24,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,2.运行过程,一种简单的产生式系统,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统一种简单的产生式,25,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,3.产生式系统的控制策略,正向推理,：从初始事实/数据出发，正向使用规则进行推理，,朝目标方向前进。数据驱动推理。,正向推理算法：,初始化动态数据库，将初始事实、数据置入动态数据库中。,用动态数据库中的事实、数据匹配目标条件，若目标条件,满足，则推理成功，结束。,用规则库中各规则的前提匹配动态数据库中的事实/数据，,将匹配成功的规则组成待用规则集。,若待用规则集为空，则运行失败，退出。,将待用规则集中各规则的结论加入动态数据库，或者执行,其动作，转步2。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统,26,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,例：设动物分类的规则库为：,R1：若某动物有奶，则它是哺乳动物。,R2：若某动物有毛发，则它是哺乳动物。,R3：若某动物有羽毛，则它是鸟。,R4：若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。,R5：若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它是食肉动物。,R6：若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。,R7：若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。,R8：若某动物是有蹄动物且反刍食物，则它是偶蹄动物。,R9：若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则它是老虎。,R10：若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点，则它是金钱豹。,R11：若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色且有暗斑点，则它是,长颈鹿。,R12：若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则它是斑马。,R13：若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白色，则它是鸵鸟。,R14：若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则它是企鹅。,R15：若某动物是鸟且善飞且不怕风浪，则它是海燕。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统,27,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,3.产生式系统的控制策略,初始事实：,F1：某动物有毛发,F2：吃肉,F3：黄褐色,F4：有黑色条纹,目标条件：该动物是什么？,R2,哺乳动物,有毛发,R6,吃肉,食肉动物,老虎,黄褐色,有黑色条纹,R9,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统R2哺乳动物有毛,28,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,3.产生式系统的控制策略,反向推理,：从目标出发，反向使用规则进行推理，朝初始事,实或数据方向前进。目标驱动推理。,反向推理算法：,初始化动态数据库，将初始事实、数据置入动态数据库。,将目标条件置入目标链。,若目标链为空，则推理成功，结束。,取出目标链中第一个目标，用动态数据库中的事实、数据,同其匹配，若匹配成功，转步2。,用规则库中各规则的结论同该目标匹配，若匹配成功，则,将第一个匹配成功且未用过的规则的前提作为新的目标，,并取代原来的父目标而加入目标链，转步3。,若该目标是初始目标，则推理失败，退出。,将该目标的父目标移回目标链，取代该目标及其兄弟目标，转步3。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统,29,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,3.产生式系统的控制策略,老虎,食肉动物,黄褐色,有黑色条纹,R9,有爪,哺乳动物,目盯前方,有犬齿,R5,R6,吃肉,有奶,R1,有毛发,R2,对于上例中的产生式系统，反向推理树如图：,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。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统老虎食肉动物黄褐,30,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,3.产生式系统的控制策略,双向推理方法,：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，推理效果更高。,4.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，通,常使用正向推理。,如果目标是证实或否定某一特定结论，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。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统,31,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,5.产生式系统的特点,（1）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。,（2）产生式规则与推理机分离，且规则间的联系与上下文的,数据结构相关。,（3）产生式规则的匹配效率随着信息量的增加而迅速降低。,（4）表示的格式固定、形式单一、规则间相互独立，规则建,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。,（5）基于归结原理的证明或求解系统是产生式系统。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统,32,5.4 产生式表示法,5.4.2 产生式系统,6.产生式系统的程序实现,Prolog语言实现产生式系统，不必编写推理机程序，只需,按照规则的语法建立规则库，给出初始事实和目标建立动,态数据库即可。,当产生式系统要依据某一控制策略和算法运行时，要编写,该控制策略和算法的推理机程序，如正向推理算法。,5.4 产生式表示法 5.4.2 产生式系统,33,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,知识的框架表示法于1975年由 M.Minsky 提出，最早用作,视觉感知、自然语言对话等问题的知识表示；目前已作为一种,通用数据结构来表示知识对象（实体）。,框架从心理学的角度出发，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，表现在对于事物的诸方面，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。,5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念,34,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,1.框架定义,（1）框架是用于描述具有固定的静态对象的通用数据结构，,该对象用“,对象，属性，属性值,”表示。,（2）框架由若干个槽（Slot）组成，槽用于描述属性。,（3）槽由若干个侧面组成。侧面描述相应属性的一个方面。,（4）侧面又可由一个或多个侧面值组成。,（5）框架实质上是一个层次的嵌套链接表。,例：框 架 名：,商品名称：,生产厂家：,出售商店:,处 罚：处理方式：,处罚依据：,处罚时间：单位（年、月、日）,经办部门：,4个槽,“处罚”槽有4个侧面,侧面“处罚时间”用“单位”,指出了填值时的标准限制,5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念例：框 架 名：,35,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,1.框架定义,一般形式：由框架名、槽名、侧面、槽值、侧面值组成,|,|,一个框架由若干个槽构成，一个槽有一个槽值或有若干个侧面,一个侧面有若干个侧面值。槽值和侧面值可以是数值、字符串,布尔值、一个动作或过程，还可以是框架名。,5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念一个框架由若干个槽,36,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,1.框架定义,例：一个描述“教师”的框架,框架名：,类属：,工作：范围：(教学，科研),缺省：教学,性别：(男，女),学历：(中专，大专，本科，研究生),类型：(，),框架名为“教师”，有5个槽，,槽名分别为：“类属”、“工,作”、“性别”、“学历”、“类,型”。槽名右边是其值，其中,用 括的槽值是框架名,，,如“”是框架名。,侧面名是“范围”、“缺省”，,其后是侧面值。,5.5 框架表示法 5.5.1 框,37,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,1.框架定义,一个描述“具体教师”的框架,框架名：,类属：,姓名：李明,性别：男,年龄：25,职业：教师,职称：助教,专业：计算机应用,部门：计算机系软件教研室,工作：参加工作时间：1995年,工龄：当前年份-参加工作年份,工资：,例：一个描述“大学教师”的框架,框架名：,类属：,学历：(学士，硕士，博士),专业：,职称,：(,助教，讲师，副教授，教授),外语：语种：范围：(英，法，日，),缺省：英,水平：,(,优，良，中，差),缺省：良,父框架（上位框架）,子框架（下位框架）,框架“继承”特性：凡上位框架所具有的属性，,下位框架一定有。即子框架从父框架继承槽值,或侧面值。,5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念 一个描述“具体教,38,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,1.框架定义,框架间的关系：子框架被主框架调用，作为对主框架某一属性,的补充说明，这种关系类似于主程序与子程序,的关系。,框架特点：,（1）,结构性,：框架表示法适用于表示结构性的知识，把知,识的内部结构关系及知识间的联系显式地表示出来。,（2）,继承性,：一个框架的槽值可以为另一个框架名。下位,框架继承上位框架的槽值，并进行修改和补充，大大,减少了知识的冗余并保证了知识的一致性。,5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念,39,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,2.框架的表达能力,框架适合表达结构性的知识。框架的槽值可以是对象的属,性或状态值，也可以是运算式或规则，甚至是动作或过程。,例：关于“房间”的框架,框架名：,墙数x1：缺省：x1=4,条件：x10,窗数x2：缺省：x2=2,条件：x2,0,门数x3：缺省：x3=1,条件：x30,前墙：（墙框架（w1,d1）,后墙：（墙框架（w2,d2）,左墙：（墙框架（w3,d3）,右墙：（墙框架（w4,d4）,天花板：天花板框架,地板：地板框架,门：门框架,窗：窗框架,条件：w1+w2+w3+w4=x2,d1+d2+d3+d4=x3,类型：(办公室,教室,卧室,仓库,),5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念框架名：天,40,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,2.框架的表达能力,例：机器人纠纷问题的框架描述,框架名：打人-1,动作：打,动作发出者：罗宾,动作接受者：苏西,后果:（打人-2,哭-1）,框架名：打人-2,动作：打,动作发出者：苏西,动作接受者：罗宾,后果：（打人-1,哭-2）,框架名：哭-1,动作：哭,动作发出者：苏西,后果：（得意，懊悔）,框架名：哭-2,动作：哭,动作发出者：罗宾,后果：心理平衡,5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念,41,5.5 框架表示法,5.5.1 框架的概念,2.框架的表达能力,产生式规则可用框架表示,例如,产生式：如果头痛且发烧，则患感冒。,框架,表示：,框架名：诊断1,前提：条件1：头痛,条件2：发烧,结论：患感冒,5.5 框架表示法 5.5.1 框架的概念,42,5.5 框架表示法,5.5.2 框架的推理,框架的推理方法是,继承,（子框架拥有父框架的槽和槽值）。,实现继承的操作有,匹配,、,搜索,和,填槽,。,匹配：问题框架同知识库中的框架的模式匹配。,搜索：沿着框架间的纵向和横向联系，在框架网络中查找。,框架名:教师-1,类属:,姓名:李明,性别:男,年龄:25,职称:助教,专业:计算机应用,部门:计算机系软件教研室,外语水平：,框架名：,类属：,学历：(学士，硕士，博士),专业：,职称,：(,助教，讲师，副教授，教授),外语：语种：范围：(英，日，),缺省：英,水平：,(,优，良，中，差),缺省：良,5.5 框架表示法 5.5.2 框架的推理框架名:教师-,43,5.5 框架表示法,5.5.3 框架的程序语言实现,专用的框架表示语言FRL(Frame Representation Language),在Prolog中，用含,结构,或,表,的谓词实现框架。,框架名：,类属：,工作：范围：(教学，科研),缺省：教学,性别：(男，女),学历：(中专,大专,本科,研究生),类型：(，,),frame,(,name(“教师”),kind_of(“”),work(scope（“教学”,“科研”）,default(“教学”),sex(“男”，“女”),degree(“中专”,“大专”,“本科”,“研究生”),type(“”,“”,“”),),.,5.5 框架表示法 5.5.3 框架的程序语言实现框架名：,44,5.5 框架表示法,5.5.3 框架的程序语言实现,框架的通用表示形式,这是一个Prolog“事实”，在Prolog程序中说明如下：,domains,name=name(string),body=body(subtreelist),subtreelist=subtree*,subtree=st(string,subtreelist),database,frame(name,body),frame(name(“教师”),body(st(“类属”,st(“”,),st(“工作”,st(“范围”,st(“教学”，),st(“科研”,),st(“缺省”,st(“教学”,),st(“性别”,st(“男”,),st(“女”,),st(“学历”,st(“中专”,),st(“大专”,),st(“本科”,),st(“研究生”,),st(“类型”,st(“”,),st(“”,),st(“”,).,5.5 框架表示法 5.5.3 框架的程序语言实现这是一个P,45,作业：,1.用语义网络法表示下列命题：,（1）桌子有四条腿，桌面和腿是支撑关系。,（2）我的车是黑色的，小王的车是白色的。,（3）香港回归之后，澳门也回归了。,（4）小王是湖北工业大学的一名教师；,湖工位于武汉市洪山区；,小王今年30岁。,（5）每个学生都读过三国演义。,2.对下列问题给出产生式系统描述。,设有三枚钱币，其排列处于“正、正、反”状态，现允许每次,可翻动其中任意一个钱币，问只许操作三次的情况下，如何,翻动钱币使其变为“正、正、正”或“反、反、反”。,3.写出“学生框架”的描述，并用Prolog语言实现。,作业：,46,