第二章 知识的表示 (2)(精品)

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,*,第二讲,知识与知识表示,第一节 基本概念,什么是知识,数据：用一组符号及其组合对客观事物的数量、属性、,位置及相互关系进行抽象表示,信息：数据在特定场合的解释成为信息,知识：将有关信息关联在一起所形成的、反映客观事物,间关系的信息结构,基本概念,知识的特性,相对正确性,不确定性：,随机性：,男人个子比女人高,模糊性：,福州的夏天比较热,不完全性：,灭绝是由于地球历史上曾遭受过小,行星的撞击,经验依赖：,中医诊脉,可表示和利用,智能系统所关心的知识,事实：有关问题环境的一些事物的知识。,规则：表示事物间因果关系的知识。,控制：有关问题的求解步骤、技巧性的知识。,元知识：有关知识的知识，是知识库中最高的知识。,基本概念,知识的分类,按使用范围：常识性知识，领域性知识,按确定性划分：确定性知识，不确定知识,按结构及表现划分：逻辑性知识，形象化知识,按所起的作用划分：,事实性知识：,采用直接表示的形式,如：今天下雨,过程性知识：,描述做某件事的过程,领域相关,，,如：电视维修法,控制性知识：搜索策略,知识的表示,：,计算机可接受的用于描述知识的数据结构,类型,符号表示法：一阶谓词逻辑表示法，产生式规则表示法,框架表示法，语义网络表示法,连接机制表示法：神经网络,原则,（,1,）充分表示领域知识,（,2,）有利于对知识的利用,（,3,）便于对知识的组织、维护和管理,（,4,）便于理解和实现,第二节 知识的表示,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,知识和元知识能否用统一,的形式表示,是否可加入启发信息,过程性表示还是说明性表示,表示方法是否自然,语法元素：,(,围绕对象及其关系来建立,),个体词：表作用对象（,Liuhuan,，,programming,，,s(x,),等），,常量，变元，项，函数,谓词：表对象性质关系（,Well-known,，,Computer,等）,函数：个体域个体域（,s(x,),，,father(x,),等）,量词：,，,联接词：,，,谓词与函数的区别,:,谓词值为“真”或“假”,而函数的值是某个个体且通常一 一对应,谓词可以代表变化的情况,：,City(,北京,),真。,City(,煤球,),，假,谓词逻辑表示法,谓词逻辑表示法,最早，最精确,方法：,1,）定义谓词,2),用谓词公式表示,例,1,：刘欢比他父亲出名,Well-known(x,y),：,x,比,y,出名；,father(x),：,x,的父亲,Well-,known(Liuhuan,father(Liuhuan,),例,2,：高扬是计算机系的一名学生，但他不喜欢编程,Computer(x),：,x,是计算机系的学生；,Like(x,y),：,x,喜欢,y,Computer(Gao,),Like(Gao,programming,),Student(x,y):x,是,y,系的学生,Student(GAo,Computer,),Like(Gao,programming,),谓词逻辑表示法,表示特点,：,优：自然性，精确性，严密性，充分性，易实现，是后续三种,表示法的基础，,prolog,劣：不能表示不精确知识,组合爆炸,效率低,启发知识难利用,谓词逻辑表达中的注意点：,1),谓词与函数的区别,2),与全称量词和存在量词关联的自然连接符,3),表达的可读性与精简问题,;,4),适用的问题类型,框架表示法,70s,初，,Minsky,提出,善于表达结构化知识,格式相对固定的事物、行动和事件框架将知识看成相互关联的成块组织,人类认识新事物的过程,从已知（记忆）中寻找对应框架,根据新事实填充已有框架,框架由槽、侧面和值组成，每个部分都可以有多个,框架表示法,框架的形式,：,槽名,(Slot)1,：,侧面,(Facet),名,1,：值,1,：,侧面名,m1:,值,m1:,槽名,n,：,侧面名,1,：值,1,：,侧面名,mn,:,值,mn,:,约束：约束条件,1,：,约束条件,n,：,值可以是：数值，字符串，布尔值，动作，过程，另一框架名,框架表示法,例：假冒伪劣商品登记框架,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：,框架表示法,框架网络,：由多个框架及其它们纵向,(,上下继承）,、,横向的联系构成的知识系统,例：某校师生员工的框架,框架表示法,框架名：,框架名：,姓名：单位（姓，名）继承：,年龄：单位（岁）工作类别：范围（教师，干部，工人）,性别：范围（男，女）缺省：教师,缺省：男 开始工作时间：单位（年，月）,健康状况：范围（好中差）截止工作时间：单位（年，月）,缺省：中 离退休状况：范围（离休，退休）,住址：,缺省：退休（）,继承槽,纵向关系，横向关系,指向另一框架名（如地址槽中的指针）,共同属性逐层抽取，下一层只需定义个性化内容，简洁，便于推理匹配,或程序,框架表示法,例：感冒诊断问题,如果咳嗽，发烧且流涕，则八成是患了感冒，服用康泰克或泰诺，一日三次，每次,2,3,粒，,框架名：,症状,1,：咳嗽,症状,2,：发烧,症状,3,：流涕,Infer,：,可信度：,0.8,框架名：,病名：感冒,治疗方案,1,：药物：康泰克,剂量：,3/d,，,23/t,治疗方案,2,：药物：泰诺,剂量：,3/d,，,2/t,注意事项：多喝开水,Possible-Reason,：,预后：良好,框架名：,病名：感冒,起因,1,：流感病毒,起因,2,：着凉,框架表示法,槽名设置的原则,：,充分表达各方面属性（目标相关，不浪费）,合理组织上下层,便于推理（如设置“充分条件”“必要条件”“触发条件”“否决,条件”等槽，便于匹配）,充分表达相关事物间的关系,框架表示法,常用槽名,：,ISA,槽（,is a,）：,下层可以继承上层，表下是上的特例,AKO,槽（,A kind of,）：,类属关系，下层可以继承上层,Subclass,槽：子类与类，子集与集，下层可以继承上层,Instance,槽：指出下层框架有哪一些，,AKO,槽的逆，可继承,Part-of,槽：部分与全体，通常不可继承（如教室与黑板）,Infer,槽：两个框架间的逻辑推理关系,Possible-Reason,槽：结论与可能的原因关系,框架表示法,基于框架的问题求解过程：匹配，填槽,将待求问题表示成框架形式,与知识库中的框架进行槽名，值的逐个比较,可能要回溯到上层框架,也许不完全匹配（可以设定关键槽）,多个框架成为候选框架,找到问题的解或作出预测，联想，给出进一步线索,框架表示法,表示特点,：,结构性：内部结构，复杂关系,继承性：减少冗余，保证一致性,自然性,:,符合人类认识事物的规律,不善于表达过程性知识,语义网络表示法,用概念及语义关系表达知识，带标示的有向图,节点,节点,R,语义关系,节点事物、对象、概念、行为、性质、状态等（类、实例）,弧节点间的某种联系或关系,语义网络表示法,事实性知识的语义网络表达,例,1,：,例,2,：胡途今年,35,岁，是思源公司的经理，该公司位于朱雀大街上,类属联系,属性联系,其它知识表示法简介,脚本表示法,：,R.C.Schank,，,1975,；,概念依赖，将生活中的事件编制成脚本，将事件中的典型情节规范化，根据事先安排的情节来理解故事（自然语言理解）,脚本,:,餐厅,进入条件：顾客饿了，需要进餐；,顾客有钱。,角色：顾客、服务员、厨师、老板。,道具：食品、桌子、菜单、钱。,场景：,ATRANS,厨师把食品交给服务员,PTRANS,服务员走向顾客,ATRANS,服务员把食品交给顾客,INGEST,顾客吃食品,面向对象方法表示法,Class,：,Structure,Method,Restraint,End,面向对象技术的核心概念是对象，对象的进一步抽象则构成类，类、子类和对象,(,类的实例,),构成了一个层次结构，而且子类可以继承父类的数据及操作。,知识点的划分,遵循一般的教学规律。,保持知识点之间的统一性和完整性，避免出现知识点冗余、矛盾、环路、不完整等情况发生。,满足相应的教学需要，便于实现启发式教学和个别化教学。,知识点的属性,知识点编号；划分类型；难度；主题；,内容类型（事实、概念、原理、技能）；内容；,需达目标（记忆、理解、应用）；示例；,默认的教学方法,知识点的关系,层次关系：把教学内容按照层次概念组织起来，上层知识是对下层知识的概括和归纳，下层知识是细化。,前驱后继关系（依赖关系）。,知识组织的方式,选用的组织方式应使知识具有相对独立性；,便于对知识的搜索；,便于对知识进行维护及管理；,便于内存与外存的交换；,便于在知识库中同时存储用多种模式表示的知识；,尽量节省存储空间。,