人工智能AI9章智能應(yīng)用課件

1、人工智能AI9章智能應(yīng)用1第第9章章 智能應(yīng)用簡介智能應(yīng)用簡介9.1 自然語言理解簡介自然語言理解簡介 9.1.1 自然語言理解的基本概念自然語言理解的基本概念 9.1.2 詞法分析詞法分析 9.1.3 句法分析句法分析 9.1.4 語義分析語義分析 9.2 專家系統(tǒng)簡介專家系統(tǒng)簡介 人工智能AI9章智能應(yīng)用2 自然語言：自然語言：是指人類日常交流所使用的語言。是指人類日常交流所使用的語言。 自然語言理解：自然語言理解：主要研究如何使計(jì)算機(jī)能夠理解和生成自然語言。主要研究如何使計(jì)算機(jī)能夠理解和生成自然語言。 自然語言組成：自然語言組成：是音義結(jié)合的詞匯和語法體系。詞匯是語言的基本單位，是音義結(jié)

2、合的詞匯和語法體系。詞匯是語言的基本單位，它在語法的支配下可構(gòu)成有意義和可理解的句子，句子再按一定的形式構(gòu)成它在語法的支配下可構(gòu)成有意義和可理解的句子，句子再按一定的形式構(gòu)成篇章等。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：篇章等。其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 語言語言造句法造句法 詞匯詞匯是語言的基本單位。是語言的基本單位。熟語熟語是指一些詞的固定組合，如漢語中的成語。是指一些詞的固定組合，如漢語中的成語。詞又由詞素構(gòu)成，詞又由詞素構(gòu)成，詞素詞素是構(gòu)成詞的最小有意義的單位。如是構(gòu)成詞的最小有意義的單位。如“學(xué)生學(xué)生”是由是由“學(xué)學(xué)”和和“生生”這兩個詞素構(gòu)成的。這兩個詞素構(gòu)成的。 語法語法是語言的組織規(guī)律。是語言的組織規(guī)律。

3、詞法詞法是用詞素或熟語構(gòu)成詞的規(guī)則，可分為構(gòu)形是用詞素或熟語構(gòu)成詞的規(guī)則，可分為構(gòu)形法和構(gòu)詞法。法和構(gòu)詞法。構(gòu)形法構(gòu)形法是指單數(shù)復(fù)數(shù)等。是指單數(shù)復(fù)數(shù)等。造句法造句法是用詞和詞組構(gòu)造句子的規(guī)則。是用詞和詞組構(gòu)造句子的規(guī)則。 詞匯詞匯語法語法句法句法構(gòu)形法構(gòu)形法構(gòu)詞法構(gòu)詞法詞詞熟語熟語詞法詞法詞素詞素詞組構(gòu)造法詞組構(gòu)造法9.1.1 自然語言理解的基本概念自然語言理解的基本概念自然語言與自然語言理解自然語言與自然語言理解人工智能AI9章智能應(yīng)用3 自然語言理解分聲音語言和文字語言，聲音語言理解分自然語言理解分聲音語言和文字語言，聲音語言理解分5個階段，而文字語個階段，而文字語言的理解為聲音語言的后言

4、的理解為聲音語言的后4個階段。個階段。語音分析語音分析 要讓計(jì)算機(jī)能夠聽懂人類的語言要讓計(jì)算機(jī)能夠聽懂人類的語言 聲音語言的最小單位是因素，先根據(jù)音位規(guī)則，聲音語言的最小單位是因素，先根據(jù)音位規(guī)則， 從語音流中分解出獨(dú)立的從語音流中分解出獨(dú)立的因素，再根據(jù)音位形態(tài)規(guī)則找出一個個音節(jié)及其對應(yīng)的詞或詞素。因素，再根據(jù)音位形態(tài)規(guī)則找出一個個音節(jié)及其對應(yīng)的詞或詞素。詞法分析詞法分析 按照詞法，將句子切成一個個詞按照詞法，將句子切成一個個詞 句法分析句法分析 句法分析：按照句法，把詞組成句子句法分析：按照句法，把詞組成句子 語義分析語義分析 上下文無關(guān)，分析句子的語義上下文無關(guān)，分析句子的語義 語用分析

5、語用分析 上下文有關(guān)，分析句子在段落中的意思上下文有關(guān)，分析句子在段落中的意思 9.1.1 自然語言理解的基本概念自然語言理解的基本概念自然語言理解的層次自然語言理解的層次人工智能AI9章智能應(yīng)用4 其主要任務(wù)是要找出詞匯的各個詞素，從中獲得語言學(xué)信息，并確定單詞其主要任務(wù)是要找出詞匯的各個詞素，從中獲得語言學(xué)信息，并確定單詞的詞義。以英語為例，其詞法分析的基本算法如下：的詞義。以英語為例，其詞法分析的基本算法如下： repeat look for word in dictionary if not found then modify the word until word is found

6、or no further modification possible其中，其中，word是一個變量，其初始值就是當(dāng)前詞。是一個變量，其初始值就是當(dāng)前詞。 例例9.1 用上述算法分析用上述算法分析catches。 解：其分析過程如下：解：其分析過程如下： catches 詞典中查不到詞典中查不到 catche 修改修改1：去掉：去掉s catch 修改修改2：去掉：去掉e 可以看出，在修改可以看出，在修改2時就查到了時就查到了catch。當(dāng)然，這只是一個很簡單的例子，。當(dāng)然，這只是一個很簡單的例子，完整的詞法分析還應(yīng)該包括復(fù)合詞的切分等。完整的詞法分析還應(yīng)該包括復(fù)合詞的切分等。 9.1.2 詞

7、法分析詞法分析人工智能AI9章智能應(yīng)用59.1.3 句法分析句法分析句法規(guī)則的表示方法（句子結(jié)構(gòu)的表示）句法規(guī)則的表示方法（句子結(jié)構(gòu)的表示） 常用方法主要有上下文無關(guān)文法、變換文法等。常用方法主要有上下文無關(guān)文法、變換文法等。句子結(jié)構(gòu)的表示句子結(jié)構(gòu)的表示 一個句子由各種不同的一個句子由各種不同的句子成分句子成分組成。這些成分可以是單詞、詞組或從句。組成。這些成分可以是單詞、詞組或從句。也還可以按其作用分為主語、謂語、賓語、賓語補(bǔ)語、定語、狀語、表語等。也還可以按其作用分為主語、謂語、賓語、賓語補(bǔ)語、定語、狀語、表語等。這種關(guān)系可用一棵樹來表示，如：這種關(guān)系可用一棵樹來表示，如： He wrot

8、e a book可用圖可用圖9.2所示的樹形結(jié)構(gòu)來表示所示的樹形結(jié)構(gòu)來表示 一個句子又由若干個一個句子又由若干個詞類構(gòu)成詞類構(gòu)成，如名詞、動詞、代詞、形容詞等。若從句，如名詞、動詞、代詞、形容詞等。若從句子的詞類考慮，一個句子也可用一棵分析樹表示。如圖子的詞類考慮，一個句子也可用一棵分析樹表示。如圖9.3所示。所示。句子句子主語主語謂語謂語動詞動詞賓語賓語Hewroteabook句子句子代詞代詞動詞短語動詞短語動詞動詞名詞短語名詞短語Hewroteabook圖圖9.2 按按句子成分句子成分構(gòu)成的分析樹構(gòu)成的分析樹圖圖9.3 按按詞類構(gòu)成詞類構(gòu)成的分析樹的分析樹人工智能AI9章智能應(yīng)用6 上下文

9、無關(guān)文法上下文無關(guān)文法(Context-free Grammars) 是喬姆斯基提出的一種對自然語言語法知識進(jìn)行形式化描述的方法。在這是喬姆斯基提出的一種對自然語言語法知識進(jìn)行形式化描述的方法。在這種文法中，語法知識是用重寫規(guī)則表示的。種文法中，語法知識是用重寫規(guī)則表示的。 作為例子，下面給出了一個英語的很小的子集，圖作為例子，下面給出了一個英語的很小的子集，圖9-4。 語句語句 句子句子 終標(biāo)符終標(biāo)符 句子句子 名詞短語名詞短語 動詞短語動詞短語 動詞短語動詞短語 動詞動詞 名詞短語名詞短語 名詞短語名詞短語 冠詞冠詞 名詞名詞 名詞短語名詞短語 專用名詞專用名詞 冠詞冠詞 the 名詞名詞

10、 professor 動詞動詞 wrote 名詞名詞 book 動詞動詞 trains 專用名詞專用名詞 Jack 終標(biāo)符終標(biāo)符 . . 這就是一個英語子集的上下文無關(guān)文法這就是一個英語子集的上下文無關(guān)文法 在該文法中，在該文法中，“語句語句”是一個特殊的非終極符，稱為起始符。是一個特殊的非終極符，稱為起始符。9.1.3 句法分析句法分析句法規(guī)則的表示方法（上下文無關(guān)文法）句法規(guī)則的表示方法（上下文無關(guān)文法）1/2人工智能AI9章智能應(yīng)用7 例例9.2 利用上述上下文無關(guān)文法，給出如下語句的分析樹。利用上述上下文無關(guān)文法，給出如下語句的分析樹。 The professor trains Jac

11、k.Theprofessor.trainsJack解：解：如下圖如下圖9.1.3 句法分析句法分析句法規(guī)則的表示方法（上下文無關(guān)文法）句法規(guī)則的表示方法（上下文無關(guān)文法）2/2句子句子語句語句終標(biāo)符終標(biāo)符動詞短語動詞短語名詞短語名詞短語冠詞冠詞名詞名詞動詞動詞名詞短語名詞短語專用名詞專用名詞人工智能AI9章智能應(yīng)用8 上下文無關(guān)文法反映的僅是一個句子本身的層次結(jié)構(gòu)和生成過程，而自然上下文無關(guān)文法反映的僅是一個句子本身的層次結(jié)構(gòu)和生成過程，而自然語言是上下文有關(guān)的。為此，喬姆斯基又提出了變換文法語言是上下文有關(guān)的。為此，喬姆斯基又提出了變換文法(Transformational Grammar)

12、。該文法認(rèn)為，句子的結(jié)構(gòu)有深層和表層兩個層次。例如：。該文法認(rèn)為，句子的結(jié)構(gòu)有深層和表層兩個層次。例如： She read me a story 和和 She read a story to me的表層結(jié)構(gòu)不一樣，但它們的深層結(jié)構(gòu)則是一樣的。再如，主動句和被動句的表層結(jié)構(gòu)不一樣，但它們的深層結(jié)構(gòu)則是一樣的。再如，主動句和被動句也只是表層結(jié)構(gòu)不同，其深層結(jié)構(gòu)則是相同的。也只是表層結(jié)構(gòu)不同，其深層結(jié)構(gòu)則是相同的。 在變換文法中，句子深層結(jié)構(gòu)和表層結(jié)構(gòu)之間的變換是通過變換規(guī)則實(shí)現(xiàn)在變換文法中，句子深層結(jié)構(gòu)和表層結(jié)構(gòu)之間的變換是通過變換規(guī)則實(shí)現(xiàn)的，如圖的，如圖9.6給出了一條把主動句變換為被動句的變換

13、規(guī)則。給出了一條把主動句變換為被動句的變換規(guī)則。 動詞動詞介詞介詞動詞的過去分詞動詞的過去分詞名詞短語名詞短語1句子句子介詞短語介詞短語句子句子名詞短語名詞短語1動詞短語動詞短語動詞動詞名詞短語名詞短語2名詞短語名詞短語2動詞被動語態(tài)動詞被動語態(tài)9.1.3 句法分析句法分析句法規(guī)則的表示方法句法規(guī)則的表示方法(變換文法變換文法)1/2人工智能AI9章智能應(yīng)用9助動詞助動詞介詞介詞動詞的過去分詞動詞的過去分詞名詞短語名詞短語1句子句子介詞短語介詞短語句子句子名詞短語名詞短語1動詞短語動詞短語動詞動詞名詞短語名詞短語2名詞短語名詞短語2動詞被動語態(tài)動詞被動語態(tài)冠詞冠詞名詞名詞專用名詞專用名詞上下文

14、無上下文無關(guān)文法關(guān)文法變換規(guī)則變換規(guī)則冠詞冠詞名詞名詞TheprofessorJacktrainsJack專用名詞專用名詞istrainedbytheprofessorprofessor 先用上下文無關(guān)文法得句子的深層結(jié)構(gòu)，再用變換文法得表層結(jié)構(gòu)。先用上下文無關(guān)文法得句子的深層結(jié)構(gòu)，再用變換文法得表層結(jié)構(gòu)。 例例9.3 利用變換文法，將前述主動句變?yōu)楸粍泳?。利用變換文法，將前述主動句變?yōu)楸粍泳洹?解：解：其變換過程是：先從非終極符其變換過程是：先從非終極符“句子句子”開始產(chǎn)生一個主動句：開始產(chǎn)生一個主動句： The professor trains Jack然后再應(yīng)用圖然后再應(yīng)用圖9.7所示的

15、變換規(guī)則把它變?yōu)楸粍泳洌核镜淖儞Q規(guī)則把它變?yōu)楸粍泳洌?Jack is trained by the professor動詞動詞冠詞冠詞名詞名詞Theprofessor名詞短語名詞短語2專用名詞專用名詞trains動詞動詞冠詞冠詞名詞名詞TheprofessorJack名詞短語名詞短語2專用名詞專用名詞trains動詞動詞冠詞冠詞名詞名詞Theprofessor9.1.3 句法分析句法分析句法規(guī)則的表示方法句法規(guī)則的表示方法(變換文法變換文法)2/2人工智能AI9章智能應(yīng)用10 自頂向下分析，是指從起始符開始應(yīng)用文法規(guī)則，一層一層地向下產(chǎn)生分析樹的各自頂向下分析，是指從起始符開始應(yīng)用文法規(guī)則，

16、一層一層地向下產(chǎn)生分析樹的各個分支，直至生成與輸入語句相匹配的完整的句子結(jié)構(gòu)為止。個分支，直至生成與輸入語句相匹配的完整的句子結(jié)構(gòu)為止。 例如，圖例如，圖9-4所示的上下文無關(guān)文法，采用自頂向下分析方法對語句：所示的上下文無關(guān)文法，采用自頂向下分析方法對語句： The professor trains Jack .進(jìn)行分析的過程是：進(jìn)行分析的過程是： 首先，從起始符首先，從起始符“語句語句”開始，正開始，正向運(yùn)用規(guī)則：向運(yùn)用規(guī)則： 語句語句 句子句子 終標(biāo)符終標(biāo)符把分析樹的根節(jié)點(diǎn)把分析樹的根節(jié)點(diǎn)“語句語句”替換為它替換為它的兩個子節(jié)點(diǎn)的兩個子節(jié)點(diǎn)“句子句子”和和“終標(biāo)符終標(biāo)符”。如分析樹一如分

17、析樹一 然后，再對新生成的節(jié)點(diǎn)然后，再對新生成的節(jié)點(diǎn)“句子句子”使用規(guī)則：使用規(guī)則： 句子句子 名詞短語名詞短語 動詞短語動詞短語將其替換為兩個子節(jié)點(diǎn)將其替換為兩個子節(jié)點(diǎn)“名詞短語名詞短語”與與“動詞短語動詞短語”。如分析樹二。如分析樹二語句語句句子句子終標(biāo)符終標(biāo)符語句語句句子句子終標(biāo)符終標(biāo)符圖：部分分析樹一圖：部分分析樹一動詞短語動詞短語名詞短語名詞短語圖：部分分析樹二圖：部分分析樹二9.1.3 句法分析句法分析自頂向下分析自頂向下分析人工智能AI9章智能應(yīng)用11 接著，對于接著，對于“名詞短語名詞短語”，有兩，有兩條規(guī)則可用，若按規(guī)則的排列順序，條規(guī)則可用，若按規(guī)則的排列順序，則選用則選用

18、 名詞短語名詞短語 冠詞冠詞 名詞名詞將將“名詞短語名詞短語”被替換為被替換為“冠詞冠詞”和和“名詞名詞”，生成兩個新節(jié)點(diǎn)。如，生成兩個新節(jié)點(diǎn)。如分析樹三分析樹三 再接著，對再接著，對“冠詞冠詞”使用規(guī)則：使用規(guī)則： 冠詞冠詞 The對名詞使用規(guī)則：對名詞使用規(guī)則： 名詞名詞 professor將冠詞將冠詞 替換為替換為The，名詞替換為，名詞替換為professor。如分析樹四。如分析樹四語句語句句子句子終標(biāo)符終標(biāo)符動詞短語動詞短語明詞短語明詞短語圖：部分分析樹三圖：部分分析樹三冠詞冠詞名詞名詞句子句子終標(biāo)符終標(biāo)符動詞短語動詞短語明詞短語明詞短語圖：部分分析樹四圖：部分分析樹四冠詞冠詞名詞名

19、詞語句語句Theprofessor 依此進(jìn)行依此進(jìn)行，最后可得到，最后可得到如圖如圖9.5所示的自頂向下的所示的自頂向下的完整分析樹。完整分析樹。9.1.3 句法分析句法分析自頂向下分析自頂向下分析人工智能AI9章智能應(yīng)用12 它以輸入語句的單詞為基礎(chǔ)，首先按重寫規(guī)則的箭頭指向，反方向使用那它以輸入語句的單詞為基礎(chǔ)，首先按重寫規(guī)則的箭頭指向，反方向使用那些最具體的重寫規(guī)則，把單詞歸并成較大的結(jié)構(gòu)成分，如短語等，然后對這些最具體的重寫規(guī)則，把單詞歸并成較大的結(jié)構(gòu)成分，如短語等，然后對這些成分繼續(xù)逆向使用規(guī)則，直到分析樹的根節(jié)點(diǎn)為止。些成分繼續(xù)逆向使用規(guī)則，直到分析樹的根節(jié)點(diǎn)為止。 還是前面的語句

20、還是前面的語句 The professor trains Jack按自底向上，先逆向使用圖按自底向上，先逆向使用圖8.4中的具體規(guī)則，可得到如下所示的部分分析樹。中的具體規(guī)則，可得到如下所示的部分分析樹。 Jack名詞短語名詞短語專用名詞專用名詞trains動詞動詞冠詞冠詞名詞名詞Theprofessor終標(biāo)符終標(biāo)符. 然后，繼續(xù)逆向使用規(guī)則，一步步歸并，直到根節(jié)點(diǎn)然后，繼續(xù)逆向使用規(guī)則，一步步歸并，直到根節(jié)點(diǎn)“語句語句”為止，最后為止，最后即可生成如圖即可生成如圖9.5所示的完整的分析樹。所示的完整的分析樹。 自頂向下分析方法與自底向上分析方法雖然思路清晰，但分析效率不高。自頂向下分析方法與

21、自底向上分析方法雖然思路清晰，但分析效率不高。為了提高分析效率，可采用自頂向下與自底向上相結(jié)合的分析方法。為了提高分析效率，可采用自頂向下與自底向上相結(jié)合的分析方法。9.1.3 句法分析句法分析自底向上分析自底向上分析人工智能AI9章智能應(yīng)用139.1.4 語義分析語義分析概述概述 語義分析就是要識別一句話所表達(dá)的實(shí)際意義。即弄清楚語義分析就是要識別一句話所表達(dá)的實(shí)際意義。即弄清楚“干什么了干什么了”，“誰干的誰干的”，“這個行為的原因和結(jié)果是什么這個行為的原因和結(jié)果是什么”以及以及“這個行為發(fā)生的時間、這個行為發(fā)生的時間、地點(diǎn)及其所用的工具或方法地點(diǎn)及其所用的工具或方法”等。等。 由于句法分

22、析僅是在句法范圍內(nèi)根據(jù)詞性信息來分析自然語言中句子的文由于句法分析僅是在句法范圍內(nèi)根據(jù)詞性信息來分析自然語言中句子的文法結(jié)構(gòu)，并沒有考慮句子本身的含義，因此不能排除像法結(jié)構(gòu)，并沒有考慮句子本身的含義，因此不能排除像 The paper received the professor這種在語法結(jié)構(gòu)上正確，但實(shí)際意義上錯誤的句子。這種在語法結(jié)構(gòu)上正確，但實(shí)際意義上錯誤的句子。 目前，用于語義分析的技術(shù)比較多，本節(jié)僅簡單介紹語義文法和格文法。目前，用于語義分析的技術(shù)比較多，本節(jié)僅簡單介紹語義文法和格文法。人工智能AI9章智能應(yīng)用14 語義文法是在上下文無關(guān)文法的基礎(chǔ)上，將語義文法是在上下文無關(guān)文法的基

23、礎(chǔ)上，將“名詞短語名詞短語”、“動詞短語動詞短語”、“名詞名詞”等這些不含有語義信息的純語法類別，用所討論領(lǐng)域的專門信息，像等這些不含有語義信息的純語法類別，用所討論領(lǐng)域的專門信息，像“山山”、“水水”、“動物動物”、等這些具有很強(qiáng)語義約束的語義類別來代替。利用語義文法進(jìn)行語義分析，、等這些具有很強(qiáng)語義約束的語義類別來代替。利用語義文法進(jìn)行語義分析，就可以排除像就可以排除像“論文收到教授論文收到教授”這類無意義的句子。這類無意義的句子。 例如，下面是一個關(guān)于艦船信息的語義文法的例子：例如，下面是一個關(guān)于艦船信息的語義文法的例子： S PRESENT the ATTRIBUTE of SHIP

24、/介紹艦船的屬性信息介紹艦船的屬性信息 PRESENT what is | can you tell me /是什么或能告訴什么是什么或能告訴什么 ATTRIBUTE length | class /長度或級別長度或級別 SHIP the SHIPNAME | CLASSNAME class ship /艦船名或類別名艦船名或類別名 SHIPNAME Huanghe | Changjiang /黃河或長江黃河或長江 CLASSNAME carrier | submarine /貨船或潛艇貨船或潛艇 在上述重寫規(guī)則中，用大寫英文字母的單詞表示非終極符，小寫英文字母表示終極在上述重寫規(guī)則中，用大寫

25、英文字母的單詞表示非終極符，小寫英文字母表示終極符，豎線表示符，豎線表示“或或”的意思。的意思。 利用上述語義文法進(jìn)行語義分析，可以從語義上識別以下的輸入：利用上述語義文法進(jìn)行語義分析，可以從語義上識別以下的輸入： what is the length of the Huanghe? /黃河號的長度黃河號的長度 Can you tell me the class of the Changjiang? /長江號的級別？長江號的級別？ 9.1.4 語義分析語義分析語義文法語義文法人工智能AI9章智能應(yīng)用15 格文法是以句子的格文法是以句子的中心動詞中心動詞為主導(dǎo)，并用格來表示其它成分與此中心動詞為

26、主導(dǎo)，并用格來表示其它成分與此中心動詞之間的語義關(guān)系的一種描述方法。之間的語義關(guān)系的一種描述方法。 格文法格文法及其及其分析過程分析過程比較復(fù)雜，下面僅討論比較復(fù)雜，下面僅討論格的簡單概念格的簡單概念、格框架的簡化格框架的簡化表示表示、格文法分析的大致過程格文法分析的大致過程。 語義分析中的語義分析中的“格格” 與傳統(tǒng)語法中的格有著本質(zhì)不同。在傳統(tǒng)語法中，格與傳統(tǒng)語法中的格有著本質(zhì)不同。在傳統(tǒng)語法中，格僅表示一個詞或短語再句子中的功能，如主格、賓格、等，反映的也只是詞僅表示一個詞或短語再句子中的功能，如主格、賓格、等，反映的也只是詞尾的變化規(guī)則，故稱為尾的變化規(guī)則，故稱為表層格表層格。 在格文

27、法中，格表示的是語義方面的關(guān)系，反映的是句子中所包含的思想、在格文法中，格表示的是語義方面的關(guān)系，反映的是句子中所包含的思想、觀念等，故稱為觀念等，故稱為深層格深層格。 格文法中的格文法中的“格格” 相對于中心動詞的不同語義關(guān)系，格可分為許多種。例相對于中心動詞的不同語義關(guān)系，格可分為許多種。例如，在句子如，在句子 John gave the book to Sally中，相對于中，相對于中心動詞中心動詞gave John是這個行為的發(fā)出者，稱為是這個行為的發(fā)出者，稱為動作格動作格； the book是行為作用的對象，稱為是行為作用的對象，稱為受動格受動格； Sally是行為作用對象所到達(dá)的目

28、標(biāo)，稱為是行為作用對象所到達(dá)的目標(biāo)，稱為目標(biāo)格目標(biāo)格。 9.1.4 語義分析語義分析格文法格文法(格和格框架格和格框架)人工智能AI9章智能應(yīng)用16 一套正確的深層格究竟應(yīng)包括多少個格，以及這些格的明確含義是什么，一套正確的深層格究竟應(yīng)包括多少個格，以及這些格的明確含義是什么，目前尚無定論。目前尚無定論。 下面給出一個描述行為的句子，它所涉及的深層格主要有：下面給出一個描述行為的句子，它所涉及的深層格主要有： Agent（施事），（施事）， 動作主格，指行為的施動者；動作主格，指行為的施動者； Object（受事），受動者格，指行為作用的對象；（受事），受動者格，指行為作用的對象； Co-Ag

29、ent（共施事），幫助者格，指行為施動者的合作者；（共施事），幫助者格，指行為施動者的合作者； Instrument（工具），工具格，指施事者或共施事者實(shí)現(xiàn)行為中所使用的（工具），工具格，指施事者或共施事者實(shí)現(xiàn)行為中所使用的對象；對象； Time（時間），（時間）， 時間格，指行為發(fā)生的時間；時間格，指行為發(fā)生的時間； Source（來源），來源格，指行為作用對象移出的位置；（來源），來源格，指行為作用對象移出的位置； Goal（目標(biāo)），（目標(biāo)）， 目標(biāo)格，指行為作用對象到達(dá)的位置；目標(biāo)格，指行為作用對象到達(dá)的位置； Trajectory（軌跡），軌跡格，指從來源到目標(biāo)所經(jīng)過的路徑。（軌跡），

30、軌跡格，指從來源到目標(biāo)所經(jīng)過的路徑。9.1.4 語義分析語義分析格文法格文法(格和格框架格和格框架)人工智能AI9章智能應(yīng)用17 格框架格框架是一種用來是一種用來描述句子深層格的框架描述句子深層格的框架。 在格文法中，每個句子都聯(lián)系著一個格框架。其中，框架名可以是相應(yīng)句在格文法中，每個句子都聯(lián)系著一個格框架。其中，框架名可以是相應(yīng)句子的中心動詞，框架的槽可分別對應(yīng)于相應(yīng)句子的各個深層格，每個槽的槽子的中心動詞，框架的槽可分別對應(yīng)于相應(yīng)句子的各個深層格，每個槽的槽值為該深層格在相應(yīng)句子中所代表的語義成分。值為該深層格在相應(yīng)句子中所代表的語義成分。 例如，前述句子分析結(jié)束時所得到的實(shí)際例如，前述句

31、子分析結(jié)束時所得到的實(shí)際格框架格框架為：為： GAVE Agent: John /動作主格動作主格 Object: the book /受動者格受動者格 Co-Agent： /幫助者格幫助者格 空空 Instrument： /工具格工具格 空空 Time： /時間格時間格 空空 Source: John /來源格來源格 Goal: Sally /目標(biāo)格目標(biāo)格 Trajectory： /軌跡格軌跡格 空空 9.1.4 語義分析語義分析格文法格文法(格和格框架格和格框架)人工智能AI9章智能應(yīng)用18 格文法分析過程主要是對格框架的填充過程。格文法分析過程主要是對格框架的填充過程。 例如，前述句子分

32、析結(jié)束時所得到的實(shí)際格框架為：例如，前述句子分析結(jié)束時所得到的實(shí)際格框架為： GAVE Agent: John /動作主格動作主格 Object: the book /受動者格受動者格 Source: John /來源格來源格 Goal: Sally /目標(biāo)格目標(biāo)格 9.1.4 語義分析語義分析格文法分析格文法分析人工智能AI9章智能應(yīng)用19第第9章章 智能應(yīng)用簡介智能應(yīng)用簡介9.1 自然語言理解簡介自然語言理解簡介9.2 專家系統(tǒng)簡介專家系統(tǒng)簡介 9.2.1 專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)概述 9.2.2 基于規(guī)則和基于框架的專家系統(tǒng)基于規(guī)則和基于框架的專家系統(tǒng) 9.2.3 模糊專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家

33、系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng) 9.2.4 基于基于Web的專家系統(tǒng)的專家系統(tǒng) 9.2.5 分布式和協(xié)同式專家系統(tǒng)分布式和協(xié)同式專家系統(tǒng) 9.2.6 專家系統(tǒng)的開發(fā)專家系統(tǒng)的開發(fā)人工智能AI9章智能應(yīng)用20專家系統(tǒng)專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)是一種具有大量專門知識和經(jīng)驗(yàn)的智能程序系統(tǒng)，它能運(yùn)用領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)是一種具有大量專門知識和經(jīng)驗(yàn)的智能程序系統(tǒng)，它能運(yùn)用領(lǐng)域?qū)＜叶嗄攴e累的經(jīng)驗(yàn)和專門知識，模擬領(lǐng)域?qū)＜宜季S過程，解決該領(lǐng)域中需專家多年積累的經(jīng)驗(yàn)和專門知識，模擬領(lǐng)域?qū)＜宜季S過程，解決該領(lǐng)域中需要專家才能解決的復(fù)雜問題。要專家才能解決的復(fù)雜問題。 專家系統(tǒng)的主要特性專家系統(tǒng)的主要特性 (1) 具有領(lǐng)域?qū)＜?/p>

34、的知識和經(jīng)驗(yàn)具有領(lǐng)域?qū)＜业闹R和經(jīng)驗(yàn) (2) 可高效、準(zhǔn)確、不疲倦地穩(wěn)定工作可高效、準(zhǔn)確、不疲倦地穩(wěn)定工作 (3) 使人類專家的領(lǐng)域知識突破了時間、空間的限制使人類專家的領(lǐng)域知識突破了時間、空間的限制 (4) 能進(jìn)行有效推理，包括精確、非精確能進(jìn)行有效推理，包括精確、非精確 (5) 具有透明性，能解釋推理過程具有透明性，能解釋推理過程 (6) 具有自學(xué)習(xí)能力具有自學(xué)習(xí)能力專家系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展專家系統(tǒng)的產(chǎn)生與發(fā)展 1965年，美國斯坦福大學(xué)費(fèi)根鮑姆研究化學(xué)專家系統(tǒng)年，美國斯坦福大學(xué)費(fèi)根鮑姆研究化學(xué)專家系統(tǒng)DENDRAL 1976年，費(fèi)根鮑姆又研究成功了醫(yī)學(xué)專家系統(tǒng)年，費(fèi)根鮑姆又研究成功了醫(yī)學(xué)專家

35、系統(tǒng)MYCIN 1981年，斯坦福大學(xué)杜達(dá)研究成功了地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)年，斯坦福大學(xué)杜達(dá)研究成功了地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)PROSPECTOR9.2.1 專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的概念專家系統(tǒng)的概念人工智能AI9章智能應(yīng)用21 先進(jìn)專家系統(tǒng)是指在傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入一些新思想、新技術(shù)所先進(jìn)專家系統(tǒng)是指在傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，引入一些新思想、新技術(shù)所產(chǎn)生的專家系統(tǒng)。產(chǎn)生的專家系統(tǒng)。 先進(jìn)專家系統(tǒng)的特性先進(jìn)專家系統(tǒng)的特性 (1) 并行分布式處理功能并行分布式處理功能 (2) 多專家協(xié)同工作多專家協(xié)同工作 (3) 更強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力更強(qiáng)的自學(xué)習(xí)能力 (4) 更新的推理機(jī)制更新的推理機(jī)制 (5) 自

36、糾錯和自完善能力自糾錯和自完善能力 (6) 先進(jìn)的智能接口先進(jìn)的智能接口 (7) 更多的先進(jìn)技術(shù)被引入和融合更多的先進(jìn)技術(shù)被引入和融合 先進(jìn)專家系統(tǒng)的類型先進(jìn)專家系統(tǒng)的類型 (1) 分布式專家系統(tǒng)分布式專家系統(tǒng) (2) 協(xié)同式專家系統(tǒng)協(xié)同式專家系統(tǒng) (3) 模糊專家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng) (4) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng) (5) 基于基于Web的專家系統(tǒng)的專家系統(tǒng)9.2.1 專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)概述先進(jìn)專家系統(tǒng)的概念先進(jìn)專家系統(tǒng)的概念人工智能AI9章智能應(yīng)用22人人 機(jī)機(jī) 接接 口口數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫推理機(jī)推理機(jī)知識獲取知識獲取用戶用戶知識庫知識庫領(lǐng)域?qū)＜翌I(lǐng)域?qū)＜褹I專家專家解釋模塊解釋模塊圖圖9

37、.10 專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) 盡管不同類型的專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會存在一定差異，但其基本結(jié)構(gòu)還是大致盡管不同類型的專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)會存在一定差異，但其基本結(jié)構(gòu)還是大致相同的。通常，一個專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋相同的。通常，一個專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)由知識庫、數(shù)據(jù)庫、推理機(jī)、解釋模塊、知識獲取模塊和人機(jī)接口模塊、知識獲取模塊和人機(jī)接口6大部分所組成。如下圖所示：大部分所組成。如下圖所示：9.2.1 專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)概述專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)人工智能AI9章智能應(yīng)用23 基于規(guī)則的專家系統(tǒng)基于規(guī)則的專家系統(tǒng)是指采用產(chǎn)生式知識表示方法的專家系統(tǒng)。它以產(chǎn)生

38、是指采用產(chǎn)生式知識表示方法的專家系統(tǒng)。它以產(chǎn)生式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，是專家系統(tǒng)開發(fā)中常用的一種方式，其最基本的工作模型如式系統(tǒng)為基礎(chǔ)，是專家系統(tǒng)開發(fā)中常用的一種方式，其最基本的工作模型如圖圖9.11所示。所示。 在該模型中，規(guī)則庫是基于規(guī)則專家系統(tǒng)的知識庫；事實(shí)庫也稱綜合數(shù)據(jù)在該模型中，規(guī)則庫是基于規(guī)則專家系統(tǒng)的知識庫；事實(shí)庫也稱綜合數(shù)據(jù)庫，是用來存放推理前的已知事實(shí)和推理過程中所得到的中間結(jié)論的；推理庫，是用來存放推理前的已知事實(shí)和推理過程中所得到的中間結(jié)論的；推理機(jī)是基于規(guī)則專家系統(tǒng)的推理機(jī)構(gòu)。機(jī)是基于規(guī)則專家系統(tǒng)的推理機(jī)構(gòu)。推理機(jī)推理機(jī)規(guī)則庫規(guī)則庫事實(shí)庫事實(shí)庫 基于框架的專家系統(tǒng)基于框架的專家系

39、統(tǒng)是指采用框架知識表示方法的專家系統(tǒng)。它以框架系是指采用框架知識表示方法的專家系統(tǒng)。它以框架系統(tǒng)為基礎(chǔ)，具有較好的結(jié)構(gòu)化特性。這種專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)也與圖統(tǒng)為基礎(chǔ)，具有較好的結(jié)構(gòu)化特性。這種專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)也與圖9.10所所示的專家系統(tǒng)類似，其主要區(qū)別在于知識庫中知識表示和組織方式，綜合數(shù)示的專家系統(tǒng)類似，其主要區(qū)別在于知識庫中知識表示和組織方式，綜合數(shù)據(jù)庫中事實(shí)的表示方式，推理機(jī)的推理方法和系統(tǒng)推理過程的控制策略等。據(jù)庫中事實(shí)的表示方式，推理機(jī)的推理方法和系統(tǒng)推理過程的控制策略等。9.2.2 基于規(guī)則和基于框架的專家系統(tǒng)基于規(guī)則和基于框架的專家系統(tǒng)基于規(guī)則的專家系統(tǒng)基于規(guī)則的專家系統(tǒng)人工智

40、能AI9章智能應(yīng)用24 模糊專家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng)是指采用模糊技術(shù)來處理不確定性的一類專家系統(tǒng)。模糊專是指采用模糊技術(shù)來處理不確定性的一類專家系統(tǒng)。模糊專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)類似，一般由模糊知識庫、模糊數(shù)據(jù)庫、家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)類似，一般由模糊知識庫、模糊數(shù)據(jù)庫、模糊推理機(jī)、知識獲取模塊、解釋模塊和人機(jī)接口模糊推理機(jī)、知識獲取模塊、解釋模塊和人機(jī)接口6部分所組成。部分所組成。 結(jié)構(gòu)如下圖：結(jié)構(gòu)如下圖：人人 機(jī)機(jī) 接接 口口模糊數(shù)據(jù)庫模糊數(shù)據(jù)庫模糊推理機(jī)模糊推理機(jī)模糊知識獲取模糊知識獲取用戶用戶模糊知識庫模糊知識庫領(lǐng)域?qū)＜翌I(lǐng)域?qū)＜褹I專家專家解釋模塊解釋模塊圖圖9.12 模糊

41、專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)模糊專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)9.2.3 模糊專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng)人工智能AI9章智能應(yīng)用25學(xué)習(xí)示例學(xué)習(xí)示例知識庫知識庫學(xué)習(xí)算法學(xué)習(xí)算法知識獲取知識獲取用戶用戶推理機(jī)推理機(jī)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家專家網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖圖9.13 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)解釋器解釋器 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)集成所得到的一種專家系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)集成所得到的一種專家系統(tǒng)。它將傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的顯式的知識表示方法變?yōu)榛谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)及其連接權(quán)值的它將傳統(tǒng)專家系統(tǒng)的顯式的知識表示方法變

42、為基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其連接權(quán)值的隱式知識表示，把基于邏輯的串行推理技術(shù)變?yōu)榛谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行聯(lián)想和隱式知識表示，把基于邏輯的串行推理技術(shù)變?yōu)榛谏窠?jīng)網(wǎng)絡(luò)的并行聯(lián)想和自適應(yīng)推理。自適應(yīng)推理。9.2.3 模糊專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)模糊專家系統(tǒng)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專家系統(tǒng)人工智能AI9章智能應(yīng)用26 基于基于Web的專家系統(tǒng)是的專家系統(tǒng)是Web數(shù)據(jù)交換技術(shù)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)集成所得到的一數(shù)據(jù)交換技術(shù)與傳統(tǒng)專家系統(tǒng)集成所得到的一種先進(jìn)專家系統(tǒng)。它利用種先進(jìn)專家系統(tǒng)。它利用Web瀏覽器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，基于瀏覽器實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，基于Web專家系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)中的各類用戶都可通過瀏覽器訪問專家

43、系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上，它由瀏覽器、應(yīng)用服務(wù)各類用戶都可通過瀏覽器訪問專家系統(tǒng)。從結(jié)構(gòu)上，它由瀏覽器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器三個層次所組成，包括器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器三個層次所組成，包括Web接口、推理機(jī)、知識庫、數(shù)據(jù)接口、推理機(jī)、知識庫、數(shù)據(jù)庫和解釋器。庫和解釋器。Web瀏覽瀏覽器器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫服庫服務(wù)器務(wù)器普通用戶普通用戶領(lǐng)域?qū)＜翌I(lǐng)域?qū)＜褹I專家專家圖圖9.14 基于基于Web專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)專家系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)用服應(yīng)用服務(wù)器務(wù)器解釋器解釋器數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)庫知識庫知識庫Web接口接口推理機(jī)推理機(jī)9.2.4 基于基于Web的專家系統(tǒng)的專家系統(tǒng)人工智能AI9章智能應(yīng)用27 這是兩種不同的先進(jìn)專家系統(tǒng)，它們各自的側(cè)重點(diǎn)

44、不一樣。分布式專家系這是兩種不同的先進(jìn)專家系統(tǒng)，它們各自的側(cè)重點(diǎn)不一樣。分布式專家系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)并行和分布，而協(xié)同式專家系統(tǒng)則強(qiáng)調(diào)協(xié)作與協(xié)同。統(tǒng)強(qiáng)調(diào)并行和分布，而協(xié)同式專家系統(tǒng)則強(qiáng)調(diào)協(xié)作與協(xié)同。 分布式專家系統(tǒng)分布式專家系統(tǒng) 分布式專家系統(tǒng)（分布式專家系統(tǒng)（Distributed Expert System, DES）是具有并行分布處理特）是具有并行分布處理特征的專家系統(tǒng)，它可以把一個專家系統(tǒng)的功能分解后，分布到多個處理機(jī)上征的專家系統(tǒng)，它可以把一個專家系統(tǒng)的功能分解后，分布到多個處理機(jī)上去并行執(zhí)行，從而在總體上提高系統(tǒng)的處理效率。其運(yùn)行環(huán)境可以是緊密耦去并行執(zhí)行，從而在總體上提高系統(tǒng)的處理效率。其

45、運(yùn)行環(huán)境可以是緊密耦合的多處理器系統(tǒng)，也可以是松耦合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。合的多處理器系統(tǒng)，也可以是松耦合的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。 協(xié)同式專家系統(tǒng)協(xié)同式專家系統(tǒng) 協(xié)同式專家系統(tǒng)（協(xié)同式專家系統(tǒng)（Cooperative Expert System, CES）亦稱群專家系統(tǒng)，是）亦稱群專家系統(tǒng)，是一種能綜合若干個相近領(lǐng)域或同一領(lǐng)域內(nèi)不同方面專家系統(tǒng)相互協(xié)作、共同一種能綜合若干個相近領(lǐng)域或同一領(lǐng)域內(nèi)不同方面專家系統(tǒng)相互協(xié)作、共同解決單個專家系統(tǒng)無法解決的更廣領(lǐng)域或更復(fù)雜問題的專家系統(tǒng)。解決單個專家系統(tǒng)無法解決的更廣領(lǐng)域或更復(fù)雜問題的專家系統(tǒng)。 從結(jié)構(gòu)上它們有一定的相似之處，它們都涉及到多個分專家系統(tǒng)。但在功從

46、結(jié)構(gòu)上它們有一定的相似之處，它們都涉及到多個分專家系統(tǒng)。但在功能上卻有較大差異，分布式專家系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是功能分布和知識分布，它要求能上卻有較大差異，分布式專家系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是功能分布和知識分布，它要求系統(tǒng)必須在多個節(jié)點(diǎn)上并行運(yùn)行；而協(xié)調(diào)式專家系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的則是各專家系統(tǒng)系統(tǒng)必須在多個節(jié)點(diǎn)上并行運(yùn)行；而協(xié)調(diào)式專家系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的則是各專家系統(tǒng)之間的協(xié)同，各分專家系統(tǒng)可以在不同節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，也可以在同一個節(jié)點(diǎn)上之間的協(xié)同，各分專家系統(tǒng)可以在不同節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行，也可以在同一個節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行。運(yùn)行。 9.2.5 分布式和協(xié)同式專家系統(tǒng)分布式和協(xié)同式專家系統(tǒng)人工智能AI9章智能應(yīng)用28 采用原型技術(shù)的專家系統(tǒng)開發(fā)過程如下圖所示，它可分為設(shè)計(jì)初始知識庫、采用原型技術(shù)的專家系統(tǒng)開發(fā)過程如下圖所示，它可分為設(shè)計(jì)初始知識庫、原型系統(tǒng)開發(fā)與試驗(yàn)、知識庫的改進(jìn)與歸納三個主要步驟。原型系統(tǒng)開發(fā)與試驗(yàn)、知識庫的改進(jìn)與歸納三個主要步驟。 知知識識化化改進(jìn)改進(jìn)再設(shè)計(jì)再設(shè)計(jì)