框架知識表示

1、4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 概概 述述 框架表示法是以框架理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種結(jié) 構(gòu)化的知識表示，它適用于表示多種類型的知識。 1975年美國麻省理工學(xué)院明斯基（Minsky)在論文 “A framework for representing knowledgr”中提出 了框架理論，引起了人工智能學(xué)者的重視。他是針 對人們在理解情景、故事時提出的心理學(xué)模型，論 述的思想方法不是具體實現(xiàn)。 人工智能原理第四章 知識表示 概概 述述 框架理論的基本觀點是“

2、人腦一存儲有大量的典型情 景，當(dāng)人面臨新的情景時，就從記憶中選擇（粗匹配） 一個稱作框架的基本知識結(jié)構(gòu)，這個框架是以前記憶 的一個知識空框，而其具體內(nèi)容依新的情景而改變， 對這空框的細(xì)節(jié)加工修改和補(bǔ)充，形成對新情景的認(rèn) 識又記憶于人腦中，以豐富人的知識”。 人工智能原理第四章 知識表示 4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 4.4框架表示框架表示 定義 框架是由若干個結(jié)點和關(guān)系（統(tǒng)稱為槽）構(gòu)成的網(wǎng) 絡(luò)。是語義網(wǎng)絡(luò)的一般化形式的一種結(jié)構(gòu)。同語義 網(wǎng)絡(luò)沒有本質(zhì)的區(qū)別。如書上的所示如將語音網(wǎng)絡(luò) 結(jié)點間弧上的標(biāo)注也放到槽內(nèi)就成了框架表示形式。 表示形式：

3、由框架名、槽名、側(cè)面、值組成 人工智能原理人工智能原理第四章第四章 知識表示知識表示 4.4 框架表示框架表示 框架是表示某一類情景結(jié)構(gòu)化的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。框 架有 描述事物的各個方面的槽組成，每一個槽可 有若干個側(cè)面。一個槽用于描述所討論的對象的某 一方面的屬性，一個側(cè)面用于描述相應(yīng)屬性的一個 方面。槽和側(cè)面所具有的的值稱為槽值和側(cè)面值。 槽值可以是邏輯的、數(shù)字的，可以是程序、條件、 默認(rèn)值或是一個子框架。槽值含有如何使用框架信 息、下一步可能發(fā)生的信息、預(yù)計未實現(xiàn)該如何做 的信息等。 人工智能原理第四章 知識表示 4.4 框架表示框架表示 人工智能原理第四章 知識表示 【框架名】【框架名】

4、槽名槽名A 側(cè)面?zhèn)让鍭1 值值A(chǔ)11，值，值A(chǔ)12，值，值A(chǔ)13,. 側(cè)面?zhèn)让鍭2 值值A(chǔ)21，值，值A(chǔ)22，值，值A(chǔ)23,. 槽名槽名B 側(cè)面?zhèn)让鍮1 值值B11，值，值B12，值，值B13,. 側(cè)面?zhèn)让鍮2 值值B21，值，值B22，值，值B23,. 槽名槽名C 側(cè)面?zhèn)让鍯1 值值C11，值，值C12，值，值C13,. 側(cè)面?zhèn)让鍯2 值值C21，值，值C22，值，值C23,. 約束條件：約束條件： 約束條件約束條件1 約束條件約束條件2 約束條件約束條件3 例（續(xù)）例（續(xù)） 例4.1 描述學(xué)校的框架。 框架名：框架名： 類屬：類屬： 類型：范圍：（大學(xué)、中學(xué)、小學(xué)）類型：范圍：（大學(xué)、中學(xué)

5、、小學(xué)） 位置：（?。ㄖ陛犑校┦校┪恢茫海ㄊ。ㄖ陛犑校┦校?面積：單位（平方米）面積：單位（平方米） 教職工人數(shù)：教職工人數(shù)： 學(xué)生人數(shù)：學(xué)生人數(shù)： 人工智能原理第四章 知識表示 4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 4.4 框架表示框架表示 在框架表示的知識庫中，主要有兩種活動：一是填槽，即框架 中未知內(nèi)容的槽需要填寫；二是匹配，根據(jù)已知事件尋找合適的框 架，并將該內(nèi)容填入槽中。上述兩種操作均將引起推理，其主要推 理形式有： 1、默認(rèn)推理(繼承推理) 在框架網(wǎng)絡(luò)中，各框架之間通過ISA鏈（槽）構(gòu)成半序的繼承關(guān)系。 在填槽過程中，如果沒有特別的說明

6、，子框架的槽值將繼承父框架 相應(yīng)的槽值，稱為默認(rèn)推理。 人工智能原理第四章 知識表示 舉例：會議舉例：會議37的框架的框架 例如，會議例如，會議37是所有是所有AI 會議中的一次，因此它可以會議中的一次，因此它可以 繼承繼承AI會議這個大框架的多會議這個大框架的多 種屬性，從而簡化它的框架種屬性，從而簡化它的框架 表示。表示。 表示會議表示會議37與與AI會議的會議的 上下層關(guān)系上下層關(guān)系 4.4 框架表示框架表示 2、匹配 由框架所構(gòu)成的知識庫，當(dāng)利用他進(jìn)行推理、形成概念和作出 決策、判斷時，其過程往往是根據(jù)已知的信息，通過與知識庫中預(yù) 先存儲的框架進(jìn)行匹配，找出一個或幾個與該信息所提供的情

7、況最 適合的預(yù)選框架，形成初步假設(shè)，即由輸入信息激活相應(yīng)的框架。 然后再在該假設(shè)框架引導(dǎo)下，收集進(jìn)一步信息。按照某種評價規(guī)則， 對預(yù)選的框架進(jìn)行評價，以決定最后接受或放棄預(yù)選的框架，即在 框架引導(dǎo)下的推理。這個過程可以用來模擬人類利用已有的經(jīng)驗進(jìn) 行思考、決策，以及形成概念、假設(shè)的過程 人工智能原理第四章 知識表示 當(dāng)要解決的問題是從知識庫中找出一個滿當(dāng)要解決的問題是從知識庫中找出一個滿 足如下條件的教師：足如下條件的教師： 男性，年齡在男性，年齡在35歲以下，職稱為講師歲以下，職稱為講師 把這些條件用框架表示出來，就可得到如把這些條件用框架表示出來，就可得到如 下的初始問題框架。下的初始問題

8、框架。 用此問題框架與知識庫中的框架匹配，顯用此問題框架與知識庫中的框架匹配，顯 然然“教師教師-1”框架可以匹配?？蚣芸梢云ヅ?。“教師教師- x”中中 的的“姓名姓名”槽為未知，通過匹配，符合條槽為未知，通過匹配，符合條 件的教師有可能就是范怡偉。也還可能是件的教師有可能就是范怡偉。也還可能是 其他的框架，需要進(jìn)一步收集信息。其他的框架，需要進(jìn)一步收集信息。 4.4 框架表示框架表示 概述 框架結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 4.4 框架表示框架表示 人工智能原理第四章 知識表示 （1）繼承性 是框架的一個很重要的性質(zhì)，下層框架可以從上層框架繼承某 些屬性或值，也可以進(jìn)行補(bǔ)充

9、和修改。這樣一些相同的信息可以 不必重復(fù)存儲，減少冗余信息節(jié)省了存儲空間。 （2）結(jié)構(gòu)化 框架表示法是一種結(jié)構(gòu)化的知識表示方法。不但把知識的內(nèi)部結(jié) 構(gòu)表示出來還可以把知識之間的聯(lián)系也表示出來，是一種表達(dá)能 很強(qiáng)的知識表示方法。 （3）不足之處 缺乏形式論，沒有明確的推理機(jī)制保證問題求解的可行性。同時， 如果框架系統(tǒng)中各個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一致就會影響系統(tǒng)的清晰性，造 成推理的困難。 4.4框架知識表示框架知識表示 框架表示法適用于表達(dá)結(jié)構(gòu)性的知識，概念、 對象等知識最適于用框架表示?？蚣苓€可以 表示行為（動作），有些過程性事件或情節(jié) 也可用框架網(wǎng)絡(luò)來表示。這是框架系統(tǒng)的表 達(dá)能力。 4.5 腳本知識表

10、示方法腳本知識表示方法 結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 4.5 腳本知識表示方法腳本知識表示方法 結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 4.5 腳本知識表示方法腳本知識表示方法 人工智能原理第四章 知識表示 腳本是框架的一種特殊形式。腳本方式采用一個專用的框 架來表示特定領(lǐng)域的知識。腳本通過一些元語作為槽名來表示 對象的基本行為，描述某些事件的發(fā)生序列，有些就像電影劇 本。 腳本知識表示方法所描述的知識想劇本一樣，由開場條件、 角色、道具、場景、尾聲等幾部分組成。其中，開場條件表明 該系統(tǒng)描述事件發(fā)生的條件。角色就是腳本描述的系統(tǒng)中出現(xiàn) 的事件的主體。道具是系統(tǒng)的事件

11、中動作的對象或工具。場景 是最主要的部分，可以再分為幾部分，是一個個獨立發(fā)展過程 的描述。尾聲描述的是整個事件發(fā)生后的結(jié)果。 4.5 腳本知識表示方法腳本知識表示方法 結(jié)構(gòu) 推理 特點 人工智能原理第四章 知識表示 4.5 腳本知識表示方法腳本知識表示方法 由于腳本是以非常固定的形描述的，在預(yù)言一些沒有直 接提到的事件方面特別有用。如已知某一腳本適用于所給定 的情形，一旦腳本被啟用，則可以應(yīng)用它按照事件發(fā)生的順 序推理。如果其中的某一個情景的描述發(fā)生了跳躍，可以根 據(jù)腳本的故事的情節(jié)推斷出整個事件正常進(jìn)行時所得出的結(jié) 論。但是如果事件被強(qiáng)行中斷，也就是給定的情節(jié)中的某個 時間與腳本中的事件不能對應(yīng)時，則腳本便不能預(yù)測被中斷 之后的事件。 人工智能原理第四章 知識表示 4.5 腳本知識表示方法腳本知識