人工智能第二章知識表示.ppt

2019/7/10,1,第2章 知識表示,如何表示知識是人工智能研究的一個重要議題 知識表示 以形式化方式表示知識； 供計算機(jī)自動處理； 【本章內(nèi)容】 2.1 概述 基本的知識表示方式 2.2 謂詞邏輯表示法 2.3 產(chǎn)生式表示法 2.4 語義網(wǎng)絡(luò)表示法 2.5 框架表示法 2.6 腳本 2.7 狀態(tài)空間表示法 2.8 面向?qū)ο蟮闹R表示,2019/7/10,2,2.1 概述,知識表示是智能系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)，是人工智能中最活躍的研究部分之一。 為了使計算機(jī)具有智能，使它能模擬人類的智能行為，就必須使它具有知識。但知識是需要用適當(dāng)?shù)哪Ｊ奖硎境鰜聿拍艽鎯Φ接嬎銠C(jī)中去的，因此關(guān)于知識的表示問題就成為人工智能中一個十分重要的研究課題。,2019/7/10,3,知識的概念 知識就是人類認(rèn)識自然界（包括社會和人）的精神產(chǎn)物，是人類進(jìn)行智能活動的基礎(chǔ) 。 知識按其作用可大致分為三類 描述性知識。表示對象及概念的特征及其相互關(guān)系的知識，以及問題求解狀況的知識，也稱為事實性知識。 判斷性知識。表示與領(lǐng)域有關(guān)的問題求解知識如推理規(guī)則等，也稱為啟發(fā)性知識 過程性知識。表示問題求解的控制策略，即如何應(yīng)用判斷性知識進(jìn)行推理的知識。,2019/7/10,4,按照作用的層次，知識還可以分成以下兩類 對象級知識，直接描述有關(guān)領(lǐng)域?qū)ο蟮闹R，或稱為領(lǐng)域相關(guān)的知識。 元級知識，描述對象級知識的知識，如關(guān)于領(lǐng)域知識的內(nèi)容、特征、應(yīng)用范圍、可信程度的知識以及如何運用這些知識的知識，也稱為關(guān)于知識的知識,2019/7/10,5,知識是人通過實踐，認(rèn)識到的客觀世界的規(guī)律性的東西。 知識在信息的基礎(chǔ)上增加了上下文信息，提供了更多的意義，因此也就更加有用和有價值。 知識是隨著時間的變化而動態(tài)變化的，新的知識可以根據(jù)規(guī)則和已有的知識推導(dǎo)出來。,注意,2019/7/10,6,知識是經(jīng)過加工的信息，它包括事實、信念和啟發(fā)式規(guī)則。,事實：是關(guān)于對象和物體的知識。 規(guī)則：是有關(guān)問題中與事物的行動、動作相聯(lián)系的因果關(guān)系的知識。,2019/7/10,7,知識表示在人工智能體的建造中起到關(guān)鍵作用 以適當(dāng)方式表示知識，才導(dǎo)致智能體展示出智能行為 知識表示是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及其處理機(jī)制的綜合 知識表示=符號（結(jié)構(gòu)）+處理機(jī)制，其中 恰當(dāng)?shù)姆枺ńY(jié)構(gòu)） 用于存儲要解決的問題、可能的中間解答和最終解答以及解決問題涉及的知識； 配套的處理機(jī)制 僅有符號（結(jié)構(gòu)）不能體現(xiàn)出系統(tǒng)具有知識； 只有對其作適當(dāng)?shù)奶幚聿艠?gòu)成意義。,2019/7/10,8,AI對知識表示方法的要求,(1)表示能力，要求能夠正確、有效地將問題求解所需要的各類知識都表示出來。 (2)可理解性，所表示的知識應(yīng)易懂、易讀。 (3)便于知識的獲取，使得智能系統(tǒng)能夠漸進(jìn)地增加知識，逐步進(jìn)化。 (4)便于搜索，表示知識的符號結(jié)構(gòu)和推理機(jī)制應(yīng)支持對知識庫的高效搜索，使得智能系統(tǒng)能夠迅速地感知事物之間的關(guān)系和變化；同時很快地從知識庫中找到有關(guān)的知識。 (5)便于推理，要能夠從己有的知識中推出需要的答案和結(jié)論。,2019/7/10,9,2.2 謂詞邏輯表示法 用形式邏輯（尤其是一階謂詞邏輯）表示知識是AI 研究中提出使用的一種普遍方法。 1. 命題邏輯和謂詞邏輯 命題邏輯和謂詞邏輯是最先應(yīng)用于人工智能的兩種邏輯，謂詞邏輯是在命題邏輯基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，命題邏輯可以看作是謂詞邏輯的一種特殊形式。,2019/7/10,10,(1) 命題 定義1 命題是具有真假意義的語句。 命題代表人們進(jìn)行思維時的一種判斷，或者是肯定，或者是否定，只有這兩種情況。若命題的意義為真，則稱它的真值為真。記作T；若命題的意義為假，則稱它的真值為假，記作 F。一個命題不能同時既為真又為假，但可以在一定條件下為真，在另一條件下為假。 例如：“北京是中華人民共和國的首都”， “35” 都是真值為T的命題。,2019/7/10,11,“太陽從西邊升起”，“煤球是白的”都是真值為 F 的命題。 “1+1=10”在二進(jìn)制情況下是真值為 T 的命題，在十進(jìn)制下是真值為 F 的命題。 在命題邏輯中，命題通常用大寫的英文字母表示： 例如，可以用 P 表示“西安是個古老的城市” 。,2019/7/10,12,命題有兩種類型： （1）原子命題：不能分解成更簡單的陳述語句，稱為原子命題。 （2）復(fù)合命題：由聯(lián)結(jié)詞、標(biāo)點符號和原子命題等復(fù)合構(gòu)成的命題，稱為復(fù)合命題。,命題類型,注意：所有這些命題都應(yīng)具有確定的真值。,2019/7/10,13,命題常量：如果一個命題標(biāo)識符表示確定的命題，就稱為命題常量。 命題變元：如果命題標(biāo)識符只表示任意命題的位置標(biāo)志，就稱為命題變元。,了解幾個概念,2019/7/10,14,注意： （1）因為命題變元可以表示任意命題，所以它不能確定真值，故命題變元不是命題。 （2）當(dāng)命題變元P用一個特定的命題取代時，P才能確定真值，這時也稱為對P進(jìn)行指派。 （3）當(dāng)命題變元表示原子命題時，該變元稱為原子變元。,2019/7/10,15,命題這種表示法有較大的局限性，它無法把它所描述的客觀事物的結(jié)構(gòu)及邏輯特征反映出來，也不能把不同事物的共同特征描述出來。 例如：對“老李是小李的父親”這一命題，若用英文字母 P 表示，怎么也看不出老李與小李的父子關(guān)系。 由于這些原因，在命題邏輯的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來了謂詞邏輯。,2019/7/10,16,謂詞邏輯：根據(jù)對象和對象上的謂詞（即對象的屬性和對象之間的關(guān)系），通過使用連接詞和量詞來表示世界。,謂詞邏輯,主要思想：世界是由對象組成的，可以由標(biāo)識符和屬性來區(qū)分它們。在這些對象中，還包含著相互的關(guān)系。,2019/7/10,17,在命題邏輯中，每個表達(dá)式都是句子，表示事實。 在謂詞邏輯中，有句子，但是也有項，表示對象。常量符號、變量和函數(shù)符號用于表示項，量詞和謂詞符號用于構(gòu)造句子。,注意:,2019/7/10,18,語法,命題邏輯的符號包括以下幾種： （1）命題常元：True(T)和False(F)； （2）命題符號：P、Q、R、T等； （3）聯(lián)結(jié)詞： ； ； ； 。 （4）括號：( )。,命題邏輯主要使用這5個聯(lián)結(jié)詞，通過這些聯(lián)結(jié)詞，可以由簡單的命題構(gòu)成復(fù)雜的復(fù)合命題。,連詞優(yōu)先級別是，、，、，但可通過括號改變優(yōu)先級。,2019/7/10,19,語義,: 否定(Negation),復(fù)合命題Q表示否定Q的真值的命題,即“非Q” : 合取(Conjunction),復(fù)合命題PQ表示P和Q的合取,即“P與Q” : 析取(Disjunction),復(fù)合命題PQ表示P或Q的析取,即“P或Q”,2019/7/10,20,語義, : 條件(Condition),也叫蘊含，復(fù)合命題PQ表示命題P是命題Q的條件,即“如果P,那么Q” : 雙條件(Bicondition),也叫等價，復(fù)合命題PQ表示命題P、命題Q相互作為條件,即“如果P,那么Q；如果Q,那么P”,2019/7/10,21,T,T,T,T,F,T,T,F,F,T,F,F,F,T,F,T,T,F,T,T,F,T,T,F,F,T,F,F,PQ,PQ,PQ,PQ,P,Q,P,注意:可以用真值表的方法表明聯(lián)結(jié)詞的功能: ,2019/7/10,22,2.2.2 謂詞邏輯,一階謂詞演算 標(biāo)點符號、括號、邏輯聯(lián)結(jié)詞、常量符號集、變量符號集、n元函數(shù)符號集、n元謂詞符號集、量詞 謂詞演算 合法表達(dá)式 (原子公式、合式公式)，表達(dá)式的演算化簡方法，標(biāo)準(zhǔn)式 (合取的前束范式或析取的前束范式),1 語 法,2019/7/10,23,語法元素 常量符號。 變量符號。 函數(shù)符號。 謂詞符號。 聯(lián)結(jié)詞： 、 。(和命題相同) 量詞： 全稱量詞、 存在量詞。和后面跟著的x叫做量詞的指導(dǎo)變元。,2019/7/10,24,量詞 全稱量詞 符號(x)P(x)：表示對于某個論域中的所有（任意一個）個體x, 都有P(x)真值為T。 存在量詞 符號(x)P(x)：來表示某個論域中至少存在一個個體x，使P(x) 真值為T。,2019/7/10,25,若函數(shù)符號f中包含的個體數(shù)目為n,則稱f為n元函數(shù)符號。 若謂詞符號P中包含的個體數(shù)目為n,則稱P為n元謂詞符號。 如：father(x)是一元函數(shù),less(x,y)是二元謂詞. 一般一元謂詞表達(dá)了個體的性質(zhì),而多元謂詞表達(dá)了個體之間的關(guān)系.,2 基本概念,函數(shù)符號與謂詞符號,2019/7/10,26,如果謂詞P中的所有個體都是個體常量、變元、或函數(shù)，則該謂詞為一階謂詞。 如果謂詞P中某個個體本身又是一個一階謂詞，則稱P為二階謂詞。 余者類推。 個體變元的取值范圍稱為個體域。個體域可以是無限的，也可以是無限的。把各種個體域綜合在一起作為討論的范圍的域稱為全總個體域。,謂詞的階,2019/7/10,27,在一階謂詞邏輯中，稱Teacher(father(Wang)中的father(Wang)為項,項可定義如下: 定義：項可遞歸定義如下： (1)單獨一個個體是項 (包括常量和變量)。 (2)若f是n元函數(shù)符號，而t1,tn是項，則f(t1,tn)是項。 (3)任何項僅由規(guī)則(1)(2)所生成。,3 項與公式,2019/7/10,28,原子公式 若P為n元謂詞符號,t1,tn都是項，則稱P(t1,tn)為原子公式，簡稱原子。 在原子中，若t1,tn都不含變量，則P(t1,tn)是命題。,注意： 謂詞邏輯可以由原子和5種邏輯連接詞，再加上量詞來構(gòu)造復(fù)雜的符號表達(dá)式。這就是所謂的謂詞邏輯中的公式。,2019/7/10,29,原子公式舉例,Inroom(Robot,R1),謂詞符號,常量符號,Married(father(L1),x),謂詞符號,函數(shù)符號,常量符號,常量符號,變量符號,用括號和逗號隔開，以表示論域內(nèi)的關(guān)系,2019/7/10,30,Inroom(Robot,R1),謂詞符號,常量符號,Married(father(L1),x),謂詞符號,謂詞符號、常量符號首字母大寫的形式來表示,常量符號,常量符號,2019/7/10,31,Married(father(L1),x),函數(shù)符號、變量符號小寫字母的形式來表示,變量符號,函數(shù)符號,2019/7/10,32,一階謂詞邏輯的合式公式（可簡稱公式）可遞歸定義如下： (1)原子謂詞公式是合式公式 (也稱為原子公式)。 (2)若P、Q是合式公式，則(P)、(PQ)、(PQ)、(PQ)、(P Q)也是合式公式。 (3)若P是合式公式，x是任一個體變元，則 (x)P、（x)P也是合式公式。 (4)任何合式公式都由有限次應(yīng)用(1)、(2)、(3)來產(chǎn)生。,2019/7/10,33,一階謂詞邏輯公式的解釋： 設(shè)D為謂詞公式P的非空個體域,若對P中的個體常量、函數(shù)、謂詞按如下規(guī)定賦值： (1)為每個個體常量指派D中的一個元素。 (2)為每個n元函數(shù)指派一個從 到D的映射，其中 (3)為每個n元謂詞指派一個從 到T,F的映射。 則稱這些指派為公式P在D上的一個解釋。,2019/7/10,34,(1)在謂詞邏輯中,由于公式中可能含有個體常量、個體變元以及函數(shù),因此不能像命題公式那樣直接通過真值指派給出解釋,必須首先考慮個體常量、和函數(shù)在個體域中的取值，然后才能針對常量和函數(shù)的具體取值為謂詞分別指派真值。 (2)在給出一階邏輯公式的一個解釋時，需要規(guī)定兩件事情：公式中個體的定義域和公式中出現(xiàn)的常量、函數(shù)符號、謂詞符號的定義。,4.注意：,2019/7/10,35,例題分析,設(shè)個體域D=1,2,求公式,在D上的解釋，并指出在每一種解釋下公式G的真值。,解：由于公式G沒有包含個體常量和函數(shù)，因此可以直接為謂詞指派真值，設(shè),2019/7/10,36,這就是公式G在D上的一個解釋。從這個解釋可以看出：,當(dāng)x=1,y=1時,P(x,y)的真值為T; 當(dāng)x=2,y=1時,P(x,y)的真值也為T;,即對x在D上任意取值，都存在y=1，使得P(x,y)的真值為T。因此，在該解釋下，公式G的真值為T。,值得注意的是： 一個謂詞公式在其個體域上的解釋不是唯一的。例如，對公式G，若給出另一組真值指派如下：,2019/7/10,37,這也是公式G在D上的一個解釋。從這個解釋可以看出：,當(dāng)x=1,y=1時,P(x,y)的真值為T; 當(dāng)x=2,y=1時,P(x,y)的真值也為F;,同樣,當(dāng)x=1,y=2時,P(x,y)的真值為T; 當(dāng)x=2,y=2時,P(x,y)的真值也為F;,2019/7/10,38,即對x在D上任意取值，不存在一個y，使得P(x,y)的真值為T。因此，在該解釋下，公式G的真值為F。,實際上，G在D上共有16種解釋，這里就不一一列舉了。,注意： 一個公式的解釋通常有任意多個，由于個體域D可以隨意規(guī)定，而對一個給定的個體域D，對公式中出現(xiàn)的常量、函數(shù)符號和謂詞符號的定義也是隨意的，因此公式的真值都是針對某一個解釋而言，它可能在某一個解釋下為真，而在另一個解釋為假。,2019/7/10,39,5.謂詞邏輯適應(yīng)范圍,謂詞邏輯適合于表示事物的狀態(tài)、屬性、概念等事實性知識，也可以用來表示事物間具有確定因果關(guān)系的規(guī)則性知識。,1）對事實性知識：可以使用謂詞公式中的析取符號與合取符號連接起來的謂詞公式來表示，如對下面句子 ： 張三是一名計算機(jī)系的學(xué)生，他喜歡編程序。 可以用謂詞公式表示為 Computer(張三)Like(張三,programming) 其中:Computer(x)表示x是計算機(jī)系的學(xué)生, Like(x,y)表示x喜歡y,都是謂詞。,2019/7/10,40,2）對規(guī)則性知識：通常使用由蘊涵符號連接起來的謂詞公式來表示 ，例如，對于 如果x，則y 用謂詞公式表示為 xy,2019/7/10,41,（1）定義謂詞及個體，確定每個謂詞及個體的確切含義； （2）根據(jù)所要表達(dá)的事物或概念，為每個謂詞中的變元賦以特定的值； （3）根據(jù)所要表達(dá)的知識的語義，用適當(dāng)?shù)倪B接符將各個謂詞連接起來形成謂詞公式。,6.謂詞邏輯表示步驟,從上述兩個例子我們總結(jié)一下用謂詞公式表示知識的一般步驟如下：,2019/7/10,42,例1：用謂詞邏輯表示下列知識： 武漢是一個美麗的城市，但她不是一個沿海城市。 如果馬亮是男孩，張紅是女孩，則馬亮比張紅長得高。 解：按照知識表示步驟，用謂詞公式表示上述知識。 第一步：定義謂詞如下： BCity(x)：x是一個美麗的城市 HCity(x)：x是一個沿海城市 Boy(x):x是男孩 Girl(x):x是女孩 High(x,y):x比y長得高,7.謂詞邏輯表示知識的舉例,2019/7/10,43,這里涉及的個體有：武漢（wuhan）,馬亮（mal）, 張紅（zhangh） 第二步 將這些個體代入謂詞中，得到 BCity(wuhan), HCity(wuhan), Boy(mal), Girl(zhangh), High(mal,zhangh) 第三步 根據(jù)語義，用邏輯連接符將它們連接起來，就得到了表示上述知識的謂詞公司。 BCity(wuhan)HCity(wuhan) (Boy(mal)Girl(zhangh)High(mal,zhangh),2019/7/10,44,解：首先定義謂詞如下： Student(x):x是學(xué)生 Uniform(x,y):x穿y N(x):x是自然數(shù) I(x):是整數(shù) P(x):x是正數(shù) Q(x):x是負(fù)數(shù) L(x):x大于零 按照第二步和第三步的要求，上述知識可以用謂詞公式分別表示為： (x)(Student(x)Uniform(x,color) (x)(I(x)P(x)Q(x) (x)(N(x)L(x)I(x),例2 用謂詞邏輯表示下列知識： 所有學(xué)生都穿彩色制服。 任何整數(shù)或者為正數(shù)或者為負(fù)數(shù)。 自然數(shù)都是大于零的整數(shù)。,2019/7/10,45,解 根據(jù)給出的知識表示步驟，解答如下： 第一步 定義謂詞如下： TABLE(x): x是桌子 EMPTYHANDED(x): x雙手是空的 AT(x,y)： x在y旁邊 HOLDS(y,w): y拿著w ON(w,x): w在x上 EMPTYTABLE(x): 桌子x上是空的,例3 機(jī)器人搬弄積木塊問題的謂詞邏輯表示。 設(shè)在一個房間里，有一個機(jī)器人ROBOT ，一個壁室ALCOVE，一個積木塊BOX，兩個桌子A和B。開始時，機(jī)器人ROBOT在壁室ALCOVE的旁邊，且兩手是空的，桌子A上放著積木塊BOX，桌子B上是空的。機(jī)器人將把積木塊BOX從桌子A上轉(zhuǎn)移到桌子B上。,2019/7/10,46,第二步 本問題所涉及的個體定義為： 機(jī)器人:ROBOT，積木塊:BOX，壁室:ALCOVE，桌子:A，桌子:B 第三步 根據(jù)問題的描述將問題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)分別用謂詞公式表示出來。 問題的初始狀態(tài)是 AT(ROBOT,ALCOVE)EMPTYHANDED(ROBOT)ON(BOX,A)TABLE(A)TABLE(B)EMPTYTABLE(B) 問題的目標(biāo)狀態(tài)是 AT(ROBOT,ALCOVE)EMPTYHANDED(ROBOT)ON(BOX,B)TABLE(A)TABLE(B)EMPTYTABLE(A),2019/7/10,47,在將問題初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)表示出來后，對此問題的求解，實際上是尋找一組機(jī)器人可進(jìn)行的操作，實現(xiàn)一個由初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的機(jī)器人操作過程。機(jī)器人可進(jìn)行的操作一般分為先決條件和動作兩部分先決條件可以很容易地用謂詞公式表示，而動作則可以通過前后的狀態(tài)變化表示出來，也就是只要指出動作執(zhí)行后，應(yīng)從動作前的狀態(tài)表中刪除和增加什么謂詞公式，就可以描述相應(yīng)的動作了。,機(jī)器人要將積木塊從桌子A上移到桌子B上所要執(zhí)行的動作有如下3個： GOTO(x,y):從x處走到y(tǒng)處 PICK_UP(x):在x處拿起積木塊 SET_DOWN(x):在x處放下積木塊,第四步 問題表示出來后，如何求解問題。,2019/7/10,48,這3個操作可以分別用條件和動作表示如下： GOTO(x,y) 條件：AT(ROBOT，x） 動作：刪除 AT（ROBOT，x） 增加 AT（ROBOT，y） PICK_UP(x) 條件：ON（BOX，x）TABLE（x）AT（ROBOT，x）EMPTYHANDED（ROBOT） 動作：刪除 ON（BOX，x）EMPTYHANDED（ROBOT） 增加 HOLDS（ROBOT，BOX） SET_DOWN(x) 條件： TABLE（x）AT（ROBOT，x）HOLDS（ROBOT，BOX） 動作：刪除 HOLDS（ROBOT，BOX） 增加 ON（BOX，x）EMPTYHANDED（ROBOT機(jī)器人在執(zhí)行每一操作之前還需檢查所需先決條件是否滿足，只有條件滿足以后，才執(zhí)行相應(yīng)的動作。如機(jī)器人拿起A桌上的BOX這一操作，先決條件是 ON（BOX，A）AT（ROBOT，A）EMPTYHANDED（ROBOT）,2019/7/10,49,1一階謂詞邏輯表示法的優(yōu)點 （1）嚴(yán)密性:可以保證其演繹推理結(jié)果的正確性，可以較精確地表達(dá)知識。 （2）自然性:它的表現(xiàn)方式和人類自然語言非常接近。 （3）通用性:擁有通用的邏輯演算方法和推理規(guī)則。 （4）知識易表達(dá):如果對邏輯的某些外延擴(kuò)展后，則可把大部分精確性知識表達(dá)成一階謂詞邏輯的形式。 （5）易于實現(xiàn):用它表示的知識易于模塊化，便于知識的增刪及修改，便于在計算機(jī)上實現(xiàn)。,8.一階謂詞邏輯表示法的特點,2019/7/10,50,2一階謂詞邏輯表示法的缺點 （1）效率低:由于推理是根據(jù)形式邏輯進(jìn)行的，把推理演算和知識含義截然分開，拋棄了表達(dá)內(nèi)容所含的語義信息，往往是推理過程太冗長，降低系統(tǒng)效率。另一方面，謂詞表示越細(xì)，表示越清楚，推理越慢、效率越低。 （2）靈活性差:不便于表達(dá)和加入啟發(fā)性知識和元知識。不便于表達(dá)不確定性的指示，但人類的知識大都具有不確定性和模糊性，這是使得它表示知識的范圍受到了限制。 （3）組合爆炸:在其推理過程中，隨著事實數(shù)目的增大及盲目的使用推理規(guī)則，有可能產(chǎn)生組合爆炸。,2019/7/10,51,練習(xí),1.任何人都會死的 2.每個人都有一個父親 3.所有的教師都有自己的學(xué)生,2019/7/10,52,復(fù)習(xí),T,T,T,T,F,T,T,F,F,T,F,F,F,T,F,T,T,F,T,T,F,T,T,F,F,T,F,F,PQ,PQ,PQ,PQ,P,Q,P,2019/7/10,53,（1）定義謂詞及個體，確定每個謂詞及個體的確切含義； （2）根據(jù)所要表達(dá)的事物或概念，為每個謂詞中的變元賦以特定的值； （3）根據(jù)所要表達(dá)的知識的語義，用適當(dāng)?shù)倪B接符將各個謂詞連接起來形成謂詞公式。,復(fù)習(xí)：簡述謂詞邏輯表示步驟,2019/7/10,54,練習(xí),任何人都會死的。 定義謂詞：D(x): x會死的, M(x): x是人 謂詞表示：(x)(M(x) D(x) ),2019/7/10,55,練習(xí),每個人都有一個父親 定義謂詞：PERSON(x),表示x是人 HASFATHER(x,y),表示x有父親y 謂詞表示：(x)(y)(PERSON(x)HASFATHER(x,y),2019/7/10,56,所有的教師都有自己的學(xué)生 定義謂詞： TEACHER(x),表示x是教師 STUDENT(y),表示y是學(xué)生 TEACHES(x,y),表示x是y的老師 謂詞表示： (x)(y)(TEACHER(x)TEACHES(x,y) STUDENT(y),練習(xí),2019/7/10,57, 產(chǎn)生式表示的起源： 美國數(shù)學(xué)家波斯特（Post），1943年, 產(chǎn)生式系統(tǒng)， 計算模型， 以稱為產(chǎn)生式的規(guī)則描述符號串替代運算(Post機(jī)的計算模型) 用于描述形式語言的語法，表示人類心理活動的認(rèn)知過程等。 現(xiàn)代產(chǎn)生式系統(tǒng)： 與波斯特的模型已很不相同， 基本概念相同，都使用產(chǎn)生式規(guī)則表示知識。 便于模擬人求解問題的思維方式，系統(tǒng)模塊性強，易于修改擴(kuò)充，得到廣泛應(yīng)用； 目前大多數(shù)專家系統(tǒng)（尤其是中小型系統(tǒng)）都采用產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式來建立。 DENDRAL，MYCIN 在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，把推理和行為的過程用產(chǎn)生式規(guī)則表示，所以又稱基于規(guī)則的系統(tǒng)。,2.3. 產(chǎn)生式表示法,2019/7/10,58,1. 產(chǎn)生式規(guī)則 通常用于表示事物間的因果關(guān)系； 【基本形式】 IF P then Q 或 P Q，其中 P表示規(guī)則的條件（或稱前提）； 謂詞、多元組、常量、變量、關(guān)系運算 Q表示規(guī)則激活時應(yīng)該執(zhí)行的動作（或得到的結(jié)論）； 激活規(guī)則條件P滿足； 【規(guī)則分類】 前提-結(jié)論型 條件-動作型,2019/7/10,59,一般地，一個規(guī)則由前項和后項兩部分組成。前項表示前提條件，各個條件由邏輯連接詞（合取、析取等）組成各種不同的組合。后項表示當(dāng)前提條件為真時，應(yīng)采取的行為或所得的結(jié)論。產(chǎn)生式系統(tǒng)中每條規(guī)則是一個“前提結(jié)論”或“條件結(jié)論”的產(chǎn)生式，起簡單形式為： IF前提THEN結(jié)論 IF條件THEN動作,規(guī)則的表示,2019/7/10,60,為了嚴(yán)格地描述產(chǎn)生式，下面用巴科斯范式給出它的形式描述和語義： = =| =| = And (And )| Or (Or ) =(,),2019/7/10,61,1確定性和不確定性規(guī)則知識的產(chǎn)生式表示 確定性規(guī)則知識可用前面介紹的產(chǎn)生式的簡單形式表示即可。 不確定性規(guī)則知識對基本形式作一定的擴(kuò)充，用如下形式表示 PQ （可信度） 或者 IF P THEN Q （可信度） 其中，P是產(chǎn)生式的前提或條件，用于指出該產(chǎn)生式是否是可用的條件；Q是一組結(jié)論或動作，用于指出該產(chǎn)生式的前提條件P被滿足時，應(yīng)該得出的結(jié)論或因該執(zhí)行的操作。這一表示形式主要在不確定推理中當(dāng)已知事實與前提中的條件不能精確定匹配時，只要按照“可信度”的要求達(dá)到一定的相似度，就認(rèn)為已知事實與前提條件匹配，再按照一定的算法將這種可能性（或不確定性）傳遞到結(jié)論。,事實的表示,2019/7/10,62,2確定性和不確定性事實性知識的產(chǎn)生式表示 確定性事實性知識一般使用三元組 （對象，屬性，值）或 （關(guān)系，對象1，對象2） 來表示，其中對象就是語言變量，這種表示的機(jī)器內(nèi)部實現(xiàn)就是一個表。如事實“老李年齡是35歲”，便可以表示成 （Lee， Age， 35） 其中，Lee是事實性知識涉及的對象，Age是該對象的屬性，而35歲是該對象屬性的值。而老李、老張是朋友，可表示成 （Friend， Lee， Zhang ）,2019/7/10,63,而有些事實性知識帶有不確定性和模糊性，若考慮不確定性，這種知識就可以用四元組的形式表示如下 （對象，屬性，值，不確定度量值）或 （關(guān)系，對象1，對象2，不確定度量值） 如不確定性事實性知識 “老李年齡可能是35歲”，這里老李是35歲的可能性取90%，便可以表示成 （Lee， Age， 35，0.9） 而老李、老張是朋友的可能性不大，這里老李、老張是朋友的可能性取20%，可表示成 （Friend， Lee， Zhang，0.1 ）,2019/7/10,64,把一組產(chǎn)生式放在一起，讓他們互相配合，協(xié)同作用，一個產(chǎn)生式生成的結(jié)論可以供另一個產(chǎn)生式作為已知事實使用，以求得問題的解決，這樣的系統(tǒng)稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。一般說來，一個產(chǎn)生式系統(tǒng)由以下三個基本部分組成：,產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成,2019/7/10,65,3個部分組成： 規(guī)則庫； 綜合數(shù)據(jù)庫； 控制系統(tǒng)；,控制系統(tǒng),規(guī)則庫,綜合數(shù)據(jù)庫,產(chǎn)生式系統(tǒng)的問題描述,控制應(yīng)用規(guī)則推出解答的全過程,2019/7/10,66,用于描述某領(lǐng)域內(nèi)知識的產(chǎn)生式集合，是某領(lǐng)域知識(規(guī)則)的存儲器，其中的規(guī)則是以產(chǎn)生式形式表示的。規(guī)則庫中包含著將問題從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換成目標(biāo)狀態(tài)(或解狀態(tài))的那些變換規(guī)則。 規(guī)則庫是專家系統(tǒng)的核心，也是一般產(chǎn)生式系統(tǒng)賴以進(jìn)行問題求解的基礎(chǔ)，其中知識的完整性和一致性、知識表達(dá)的準(zhǔn)確性和靈活性以及知識組織的合理性，都將對產(chǎn)生式系統(tǒng)的性能和運行效率產(chǎn)生直接的影響。,1.規(guī)則庫:,2019/7/10,67,綜合數(shù)據(jù)庫又稱為事實庫，用于存放輸入的事實、從外部數(shù)據(jù)庫輸入的事實以及中間結(jié)果(事實)和最后結(jié)果的工作區(qū)。當(dāng)規(guī)則庫中的某條產(chǎn)生式的前提可與綜合數(shù)據(jù)庫中的某些已知事實匹配時，該產(chǎn)生式就被激活，并把用它推出的結(jié)論放入綜合數(shù)據(jù)庫中，作為后面推理的已知事實。 顯然，綜合數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容是在不斷變化的，是動態(tài)的。,2.綜合數(shù)據(jù)庫:,2019/7/10,68,推理機(jī)是一個或一組程序，用來控制和協(xié)調(diào)規(guī)則庫與綜合數(shù)據(jù)庫的運行，包含了推理方式和控制策略。控制策略的作用就是確定選用什么規(guī)則或如何應(yīng)用規(guī)則。 通常從選擇規(guī)則到執(zhí)行操作分3步完成：匹配、沖突解決和操作。,3.推理機(jī):,(1) 匹配：匹配就是將當(dāng)前綜合數(shù)據(jù)庫中的事實與規(guī)則中的條件進(jìn)行比較，如果相匹配，則這一規(guī)則稱為匹配規(guī)則。,2019/7/10,69,(2) 沖突解決：沖突解決的策略有很多種 , 其中專一性排序、規(guī)則排序、規(guī)模排序和就近排序是比較常見的沖突解決策略。,(3) 操作：操作就是執(zhí)行規(guī)則的操作部分。經(jīng)過操作以后，當(dāng)前的綜合數(shù)據(jù)庫將被修改，其他的規(guī)則有可能將成為啟用規(guī)則。,因為可能同時有幾條規(guī)則的前提條件與事實相匹配，究竟選哪一條規(guī)則去執(zhí)行呢？這就是規(guī)則沖突解決。通過沖突解決策略選中的在操作部分執(zhí)行的規(guī)則稱為啟用規(guī)則。,2019/7/10,70,產(chǎn)生式系統(tǒng)推理機(jī)的推理方式有正向推理、反向推理和雙向推理三種。,產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理方式,2019/7/10,71,正向推理是從已知事實出發(fā)，通過規(guī)則庫求得結(jié)論。正向推理方式也被稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動方式或自底向上的方式。它的推理過程是： （1）規(guī)則庫中的規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫中的事實進(jìn)行匹配，得到匹配的規(guī)則集合； （2）使用沖突解決算法，從匹配規(guī)則集合中選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則； （3）執(zhí)行啟用規(guī)則的操作部分，將該啟用規(guī)則的操作結(jié)果送入綜合數(shù)據(jù)庫或?qū)C合數(shù)據(jù)庫進(jìn)行必要的修改。 重復(fù)這個過程直至達(dá)到目標(biāo)。,正向推理,2019/7/10,72,反向推理是從目標(biāo)（作為假設(shè)）出發(fā)，反向使用規(guī)則，求得已知事實。這種推理方式也被稱為目標(biāo)驅(qū)動方式或自頂向下的方式。其推理過程是： （1）規(guī)則庫中的規(guī)則后件與目標(biāo)事實進(jìn)行匹配，得到匹配的規(guī)則集合； （2）使用沖突解決算法，從匹配規(guī)則集合中選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則； （3）將啟用規(guī)則的前件作為子目標(biāo)。 重復(fù)這個過程直至各子目標(biāo)均為已知事實，則反向推理的過程就算成功結(jié)束。,反向推理,2019/7/10,73,雙向推理是一種既自頂向下又自底向上的推理。推理從兩個方向同時進(jìn)行，直至某個中間界面上兩方向結(jié)果相符便成功結(jié)束。不難想象，這種雙向推理較正向或反向推理所形成的推理網(wǎng)絡(luò)來得小，從而推理效率更高。,雙向推理,2019/7/10,74,例題,動物識別系統(tǒng)的規(guī)則庫。 這是一個用以識別虎、金錢豹、斑馬、長頸鹿、企鵝、駝鳥、信天翁等7種動物的產(chǎn)生式系統(tǒng)。為了實現(xiàn)對這些動物的識別，該系統(tǒng)建立了如下規(guī)則庫：,R1: IF 該動物有毛 THEN 該動物是哺乳動物 R2: IF 該動物有奶 THEN 該動物是哺乳動物 R3: IF 該動物有羽毛 THEN 該動物是鳥 R4: IF 該動物會飛 AND會下蛋 THEN 該動物是鳥 R5: IF 該動物吃肉 THEN 該動物是食肉動物 R6: IF 該動物有犬齒 AND有爪AND 眼盯前方 THEN 該動物食肉動物,2019/7/10,75,R7: IF 該動物是哺乳動物 AND有蹄 THEN 該動物是有蹄類動物 R8: IF 該動物是哺乳動物 AND 是嚼反芻動物 THEN 該動物是動物有蹄類動物 R9: IF 該動物是哺乳動物 AND 是食肉動物 AND 是黃褐色 AND 身上有暗斑點 THEN 該動物是金錢豹 R10: IF 該動物是哺乳動物 AND 是食肉動物 AND 是黃褐色 AND 身上有黑色條紋 THEN 該動物是虎 R11: IF 該動物是有蹄類動物 AND 有長脖子 AND 有長腿 AND 身上有暗斑點 THEN 該動物是長頸鹿,2019/7/10,76,R12: IF 該動物是有蹄類動物 AND 身上有黑色條紋 THEN 該動物是斑馬 R13: IF 該動物是鳥 AND 有長脖子 AND 有長腿 AND 不會飛 AND 有黑白二色 THEN 該動物是駝鳥 R14: IF 該動物是鳥 AND 會游泳 AND 不會飛 AND 有黑白二色 THEN 該動物是企鵝 R15: IF 該動物是鳥 AND 善飛 THEN 該動物是信天翁,2019/7/10,77,在上例中, R1-R15分別是對各產(chǎn)生式規(guī)則所做的編號,以便于 對它們的引用. 同時,我們還看出,雖然該系統(tǒng)是用來識別7種 動物的,但它并沒有簡單地設(shè)計7條規(guī)則,而是設(shè)計了15條. 識別動物基本想法是: 首先根據(jù)一些比較簡單的條件,如“有 毛發(fā)”“有羽毛”“會飛”等對動物進(jìn)行比較粗的分類,如“哺乳 動物”“鳥類”等, 然后隨著條件的增多,逐步縮小分類范圍, 最后給出分別識別7種動物的規(guī)則. 這樣做有下列好處: (1)當(dāng)已知的事實不完全時,雖不能推出最終結(jié)論,但可以得到分類結(jié)果; (2)當(dāng)需要增加對其它動物(如牛馬等)的識別時,規(guī)則中只需增加關(guān)于這些動物個性方面的知識,如R9-R15那樣,而對R1-R10可直接利用,這樣增加的規(guī)則就不會太多; (3)由上述規(guī)則,很容易形成各種動物的推理鏈,例如虎及長頸鹿的推理過程如圖所示.,2019/7/10,78,圖: 虎及長頸鹿的推理過程,2019/7/10,79,產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)缺點,(1)清晰性 ：產(chǎn)生式表示格式固定、形式簡單，規(guī)則（知識單位）間相互較為獨立，沒有直接關(guān)系，使知識庫的建立較為容易，處理較為簡單。 (2)模塊性 ：知識庫與推理機(jī)是分離的，這種結(jié)構(gòu)給知識庫的修改帶來方便，無須修改程序，對系統(tǒng)的推理路徑也容易做出解釋。 (3)自然性：符合人類的思維習(xí)慣，是人們常用的一種表達(dá)因果關(guān)系的知識表示形式，既直觀自然，又便于推理。另外，產(chǎn)生式表示法既可以表示確定性知識，又可以表示不確定性知識，更符合人們?nèi)粘Ｒ姷降膯栴}。 因此，產(chǎn)生式方法是當(dāng)今最流行的專家系統(tǒng)設(shè)計模式。,優(yōu)點:,2019/7/10,80,缺點或不足:,(1)難以擴(kuò)展：盡管規(guī)則形式上相互獨立，但實際問題中往往彼此是相關(guān)的。這樣當(dāng)知識庫不斷擴(kuò)大時，要保證新的規(guī)則和已有的規(guī)則沒有矛盾就會越來越困難，知識庫的一致性越來越難以實現(xiàn)。 (2)規(guī)則選擇效率較低：在推理過程中，每一步都要和規(guī)則庫中的規(guī)則做匹配檢查。如果知識庫中規(guī)則數(shù)目很大，顯然效率會降低。 (3)控制策略不靈活：產(chǎn)生式系統(tǒng)往往采用單一的控制策略，如順序考察規(guī)則庫中的每一條規(guī)則，這同樣會降低系統(tǒng)的效率。 (4)知識表示形式單一：產(chǎn)生式系統(tǒng)比較適合于表示非結(jié)構(gòu)化的知識，對于結(jié)構(gòu)化的知識可能用語義網(wǎng)絡(luò)或框架或面向?qū)ο蟮谋硎痉绞礁鼮楹线m。 注意：以純粹的產(chǎn)生式系統(tǒng)表示復(fù)雜的知識結(jié)構(gòu)比較困難，因此發(fā)展了一系列知識的結(jié)構(gòu)化表示方法，如框架和語義網(wǎng)絡(luò)等，知識以這種形式表示的系統(tǒng)，稱為基于知識的系統(tǒng)。,2019/7/10,81,作業(yè):,產(chǎn)生式系統(tǒng)由哪幾個部分組成? 它們的作用是什么? 可以從哪些角度對產(chǎn)生式系統(tǒng)進(jìn)行分類? 闡述各類產(chǎn)生式系統(tǒng)的特點. 簡述產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)缺點.,2019/7/10,82,結(jié)構(gòu)化表示,需求： 世界是復(fù)雜的，充滿萬物，事物間存在著千絲萬縷的聯(lián)系； 一階謂詞邏輯離散地表示事物和事物間的關(guān)系，表示法效用低； 結(jié)構(gòu)化的手段高效和集中地描述特定的事物和事物間的關(guān)系。 主要內(nèi)容： 語義網(wǎng)絡(luò) 事物間的關(guān)系 框架表示法 事物內(nèi)部的結(jié)構(gòu),2019/7/10,83,2.4 語義網(wǎng)絡(luò) Semantic Network,Quillian（奎廉）, M. R. (1968). Semantic memory. In Minsky, M., editor, Semantic Information Processing, pages 216-270. MIT Press. 模擬人對事物的認(rèn)識，表示事物之間的關(guān)系。 主要應(yīng)用于自然語言理解系統(tǒng)中。 強大和直觀的表示能力，廣泛應(yīng)用。 命題語義網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò)、語言語義網(wǎng)絡(luò)等。,2019/7/10,84,1、語義網(wǎng)絡(luò)的一般概念 表示為描述事物間關(guān)系的有向圖,節(jié)點表示事物（概念）,節(jié)點表示事物（個體）,關(guān)系弧,標(biāo)簽表示節(jié)點間的關(guān)系,學(xué)生注冊的語義網(wǎng)絡(luò),2019/7/10,85,1、語義網(wǎng)絡(luò)的一般概念 表示為描述事物間關(guān)系的有向圖 標(biāo)簽表示節(jié)點間的關(guān)系,Ako 超類-子類,Isa 類-個體,任意關(guān)系 Sex性別,任意關(guān)系Register 注冊課程,2019/7/10,86,當(dāng)把多個語義基元用相應(yīng)的語義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起的時候，就形成了一個語義網(wǎng)絡(luò)。如圖2.4所示。,可用如圖2.3所示的有向圖來表示。其中A和B分別代表節(jié)點，而R則表示A和B之間的某種語義聯(lián)系。,從結(jié)構(gòu)上來看，語義網(wǎng)絡(luò)一般由一些最基本的語義單元組成。這些最基本的語義單元被稱為語義基元，可用如下三元組來表示為,（節(jié)點1，弧，節(jié)點2）,2019/7/10,87,語義網(wǎng)絡(luò)除了可以描述事物本身之外，還可以描述事物之間的錯綜復(fù)雜的關(guān)系。基本語義聯(lián)系是構(gòu)成復(fù)雜語義聯(lián)系的基本單元，也是語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的基礎(chǔ)，因此從一些基本的語義聯(lián)系組合成任意復(fù)雜的語義聯(lián)系是可以實現(xiàn)的。這里只給出一些經(jīng)常使用的最基本語義關(guān)系。,語義網(wǎng)絡(luò)的基本語義聯(lián)系,2019/7/10,88,類屬關(guān)系是指具體有共同屬性的不同事物間的分類關(guān)系、成員關(guān)系或?qū)嵗P(guān)系，它體現(xiàn)的是“具體與抽象”、“個體與集體”的層次分類。其直觀意義是“是一個”，“是一種”，“是一只”。在類屬關(guān)系中，其一個最主要特征是屬性的繼承性，處在具體層的結(jié)點可以繼承抽象層結(jié)點的所有屬性。常用的類屬關(guān)系有： AKO(A-Kind-of):表示一個事物是另一個事物的一種類型。 AMO(A-Member-of):表示一個事物是另一個事物的成員。 ISA(Is-a):表示一個事物是另一個事物的實例。 ,1. 類屬關(guān)系,2019/7/10,89,2. 包含關(guān)系 包含關(guān)系也稱為聚集關(guān)系，是指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系，它和類屬關(guān)系的最主要的區(qū)別就是包含關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。常用的包含關(guān)系的有： Part-of,Member-of,含義為一部分,表示一個事物是另一個事物的一部分，或說是部分與整體的關(guān)系。用它連接的上下層節(jié)點的屬性很可能是很不相同的，即Part_of聯(lián)系不具備屬性的繼承性。例如，“輪胎是汽車的一部分”其語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2.7所示。,2019/7/10,90,3.屬性關(guān)系 屬性關(guān)系是指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有: Have：表示一個結(jié)點具有另一個結(jié)點所描述的屬性。 Can：表示一個結(jié)點能做另一個結(jié)點的事情。 例如，“鳥有翅膀”，“電視機(jī)可以放電視節(jié)目”。 其對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2.8所示。,圖2.8 屬性關(guān)系實例,Can,2019/7/10,91,4.時間關(guān)系 時間關(guān)系是指不同事件在其發(fā)生時間方面的先后關(guān)系，節(jié)點間的不具備屬性繼承性。常用的時間關(guān)系有： Before：表示一個事件在一個事件之前發(fā)生。 After：表示一個事件在一個事件之后發(fā)生。 例如，“香港回歸之后，澳門也會回歸了”，“王芳在黎明之前畢業(yè)”。其對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2.9所示,圖2.9 時間關(guān)系實例,2019/7/10,92,5. 位置關(guān)系 位置關(guān)系是指不同事物在位置方面的關(guān)系。節(jié)點間的不具備屬性繼承性。常用的位置關(guān)系有： Located-on:表示一物體在另一物體之上。 Located-at: 表示一物體在某一位置。 Located-under: 表示一物體在另一物體之下。 Located-inside: 表示一物體在另一物體之中。 Located-outside: 表示一物體在另一物體之外。 例如，“華中師范大學(xué)坐落于桂子山上”，其對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2.10所示。,2019/7/10,93,6. 相近關(guān)系 相近關(guān)系,又稱相似關(guān)系,是指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似和接近。常用的相近關(guān)系有： Similar-to:表示一事物與另一事物相似。 Near-to: 表示一事物與另一事物接近。 例如，“狗長得像狼” 其對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2.11所示。,2019/7/10,94,7. 因果關(guān)系 因果關(guān)系是指由于某一事件的發(fā)生而導(dǎo)致另一事物的發(fā)生，適合表示規(guī)則性知識。通常用If-then聯(lián)系表示兩個節(jié)點之間的因果關(guān)系，其含義是“如果，那么”。例如，“如果天晴，小明騎自行車上班”，其對應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)如圖2.12所示。,2019/7/10,95,8. 組成關(guān)系 組成關(guān)系一種一對多的聯(lián)系，用于表示某一事物由其它一些事物構(gòu)成，通常用Compsoed-of聯(lián)系表示。Compsoed-of聯(lián)系所連接的節(jié)點間不具備屬性繼承性。例如，“整數(shù)由正整數(shù)、負(fù)整數(shù)和零組成”可用圖2.13表示。,2019/7/10,96,2.4.3 語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的方法及步驟,1事實性知識的表示 對于一些簡單的事實，例如“鳥有翅膀”，“輪胎是汽車的一部分”，這里要描述這些事實需要兩個節(jié)點，用前面給出的基本語義聯(lián)系或自定義的基本語義聯(lián)系就可以表示了。對于稍微復(fù)雜一點的事實，比如在一個事實中涉及到多個事物時，如果語義網(wǎng)絡(luò)只被用來表示一個特定的事物或概念，那么當(dāng)有更多的實例時，就需要更多的語義網(wǎng)絡(luò)，這樣就使問題復(fù)雜化了。 通常把有關(guān)一個事物或一組相關(guān)事物的知識用一個語義網(wǎng)絡(luò)來表示。,2019/7/10,97,例如，用一個語義網(wǎng)絡(luò)來表示事實“蘋果樹是一種果樹，果樹又是樹的一種，樹有根、有葉”。 這一事實涉及“蘋果樹”、“果樹”和“樹”這3個對象，樹兩個屬性“有根”、“有葉”。首先建立“蘋果樹”節(jié)點，為了進(jìn)一步說明蘋果樹是一種果樹，增加一個“果樹”節(jié)點，并用AKO聯(lián)系連接著兩個節(jié)點。為了說明果樹是樹的一種，增加一個“樹”節(jié)點，并用AKO聯(lián)系連接著兩個節(jié)點。為了進(jìn)一步描述樹 “有根”、“有葉”的屬性，引入兩個 “根”節(jié)點和“葉”節(jié)點，并分別用HAVE聯(lián)系與“樹”節(jié)點連接。這個事實可用如圖2.14所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示。,2019/7/10,98,2.情況、動作和事件的表示 為了描述那些復(fù)雜的知識，在語義網(wǎng)絡(luò)的知識表示法中，通常采用引進(jìn)附加節(jié)點的方法來解決。西蒙（Simon）在提出的表示方法中增加了情況節(jié)點、動作節(jié)點和事件節(jié)點，允許用一個節(jié)點來表示情況、動作和事件。 （1）情況的表示 在用語義網(wǎng)絡(luò)表示那些不及物動詞表示的語句或沒有間接賓語的及物動詞表示的語句時，如果該語句的動作表示了一些其它情況，如動作作用的時間等，則需要增加一個情況節(jié)點用于指出各種不同的情況。,2019/7/10,99,例如，用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識“請在2006年6月前歸還圖書”。這條知識只涉及到一個對象就是“圖書”，它表示了在2006年6月前“歸還”圖書這一種情況。為了表示歸還的時間，可以增加一個“歸還”節(jié)點和一個情況節(jié)點，這樣不僅說明了歸還的對象是圖書，而且很好地表示了歸還圖書的時間。其語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2.15所示。歸還圖書情況2006年6月AKO,Object,Before, 圖2.15為帶有情況節(jié)點的語義網(wǎng)絡(luò):,圖2.15 帶有情況節(jié)點的語義網(wǎng)絡(luò),2019/7/10,100,（2）動作的表示 有些表示知識的語句既有發(fā)出動作的主體，又有接受動作的客體(其實質(zhì)表示的是一個三元關(guān)系)。在用語義網(wǎng)絡(luò)表示這樣的知識時，可以增加一個動作節(jié)點用于指出動作的主體和客體。 例如：用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識“校長送給李老師一本書”。這條知識只涉及到兩個對象就是“書”和“校長”，為了表示這個事實，增加一個“送給”節(jié)點。其語義網(wǎng)絡(luò)表示如圖2.16所示。,圖2.16 帶有動作節(jié)點的語義網(wǎng)絡(luò),2019/7/10,101,（3）事件的表示 如果要表示的知識可以看成是發(fā)生的一個事件