人工智能 產(chǎn)生式表示法

1、人工智能 產(chǎn)生式表示法第1頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日例 ( 1 ) 動(dòng)物分類(lèi)規(guī)則 如果 某種動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，并且吃肉，那么 這種動(dòng)物被稱(chēng)為食肉動(dòng)物。P1： 該動(dòng)物是哺乳P2：該動(dòng)物吃肉R：該動(dòng)物是食肉動(dòng)物 2.3.1 產(chǎn)生式基本概念第2頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日 疾病診斷規(guī)則 如果病人出現(xiàn)如打噴嚏，咳嗽等癥狀 ，則 該病人感冒了。P1 打噴嚏P2 咳嗽 R： 該病人感冒第3頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日(3) 文法分析 語(yǔ)言學(xué)的一個(gè)重要問(wèn)題就是判定一個(gè)符號(hào)序列是否合句法，稱(chēng)為文法分析。S, N, NP,

2、 P, PP, V, VP, DETS/句子； N /名詞； NP /名詞詞組；P /介詞；PP /介詞詞組；V /動(dòng)詞；VP /謂語(yǔ)；DET /冠詞；第4頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日 語(yǔ)法規(guī)則：N NP /名詞就是名詞詞組；DET NP NP /冠詞加名詞詞組還是名詞詞組；P NP PP /介詞加名詞詞組構(gòu)成介詞詞組；NP PP NP /名詞詞組后跟介詞詞組仍是名詞詞組；V NP PP VP /動(dòng)詞后跟名詞詞組和介詞詞組構(gòu)成謂語(yǔ)；NP VP S /名詞詞組與謂語(yǔ)一起構(gòu)成句子；第5頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日產(chǎn)生式 P R 或 IF

3、P THEN R E.G.s before all are results rather than operations R：后項(xiàng) 它說(shuō)明應(yīng)用這條規(guī)則產(chǎn)生的操作、結(jié)果P：前項(xiàng) 它說(shuō)明應(yīng)用這條規(guī)則必須滿(mǎn)足的條件；第6頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日2.3.2 產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成綜合數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生式規(guī)則庫(kù)控制系統(tǒng)第7頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日規(guī)則庫(kù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)控制機(jī)制尋找滿(mǎn)足要求的事實(shí)尋找滿(mǎn)足要求的規(guī)則改變綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的事實(shí) 控制策略作用說(shuō)明如何使用知識(shí),即下一步應(yīng)該選用什么規(guī)則。第8頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日該動(dòng)物是

4、人該動(dòng)物會(huì)思考該動(dòng)物有智慧例（1）R1 R2 R3依次使用第9頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日（2）: 設(shè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)(db)的初始內(nèi)容為集合a,b,c, 其中a、b、c均為字符； 規(guī)則庫(kù)包含以下三條插入雙字符的規(guī)則：R1: (a b db) =insert(db,ab) R2: (a c db) =insert(db,ac) R3: (b c db) =insert(db,bc)推理的目標(biāo)是使db成為： a, b, c, ab, ac, bc第10頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日2.3.3 產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識(shí)表示方法第11頁(yè)，共49頁(yè)，2022

5、年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日1 (AGE ZHAOLING 43)2(FATHER ZHAOLYIN TRUE)4(DOSE DRUG 2.0 GRAMS)5(MAN ZHAOLING TRUE)6(WOMAN ZHAOLING FASE) 例（1） 1 ZHAOLING IS 43.2 ZHAOLYIN IS FATHER.4 DRUG DOSE IS 2.0 GRAMS.5 ZHAOLING IS MAN.6ZHAOLING ISNT WOMAN. 1）、確定性事實(shí)表示 三元組表示 特性 對(duì)象 取值第12頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日2022/8/301

6、32）、確定性規(guī)則知識(shí)的產(chǎn)生式表示例 如果某動(dòng)物會(huì)飛,并且會(huì)下蛋,那么該動(dòng)物是鳥(niǎo)。PQ:（FLY X TRUE） （EGG X TRUE） （BIRD X TRUE） 確定性事實(shí)表示 P Q第13頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日 3）不完全事實(shí)的表示 為了表示不完全的事實(shí)，常需加入關(guān)于該事實(shí)確定性程度的數(shù)值度量。一般用四元組表示 (屬性, 對(duì)象, 值, 置信度) 或 (關(guān)系,對(duì)象1,對(duì)象2,置信度)例（1） 1) ZHAOLING MAYBE 40 。 (AGE ZHAOLING 40 0.8)2) 老李和老張可能是朋友. (friend, li, zhang，0.8

7、)第14頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日 （2） MYCIN中用置信度來(lái)表示事實(shí)的可信程度。1) (細(xì)菌2菌屬（ IDENT ）是連鎖狀球菌屬（ STRETOCOCCUS ）的置信度為0.7)(IDENT ORGANISM2 STRETOCOCCUS 0.7)2) (細(xì)菌2菌屬（ IDENT ）是葡萄球（ STAHYOCOCCUS ）菌屬的置信度為0.3)(IDENT ORGANISM2 STAHYOCOCCUS 0.3)3) (細(xì)菌1的形態(tài)（ MORH ）為桿狀形態(tài)（ ROD ）的置信度是0.8)(MORH ORGANISM1 ROD 0.8)4) (細(xì)菌1的形態(tài)（

8、 MORH ）是球狀形態(tài)（ COCCUS ）的置信度為0.2)(MORH ORGANISM1 COCCUS 0.2)(細(xì)菌3革蘭氏染色（ GRAMSTAIN ）為革蘭氏陰性（ GRAMNEG ）置信度為1.0) (GRAMSTAIN ORGANISM3 GRAMNEG 1.0)第15頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日 4)、不完全知識(shí)的表示 為了表示不完全的知識(shí)，常需加入關(guān)于該規(guī)則確定性程度的數(shù)值度量?；拘问绞?IF P THEN Q (置信度) 或者 PQ (置信度) 例（1） 已知癥狀如下： E1：打噴嚏，E2：咳嗽。 診斷結(jié)果： H1：可能感冒 H2：可能是花粉

9、過(guò)敏IF E1 THEN H2（.50）。 IF E1，E2 THEN H2（0.90）。第16頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日2022/8/3017（2） IF 動(dòng)物會(huì)飛 AND 會(huì)下蛋 THEN 該動(dòng)物可能是鳥(niǎo)。 （FLY, X, TRUE） （EGG, X, TRUE） （BIRD, X, TRUE）(0.8)第17頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日（3） 在專(zhuān)家系統(tǒng)MYCIN中有這樣一條產(chǎn)生式: IF 本微生物的染色斑是革蘭氏陰性 本微生物的形狀呈桿狀 病人是中間宿主 THEN 該微生物是綠膿桿菌,置信度為0.6. 它表示當(dāng)前提中列出的

10、各個(gè)條件都滿(mǎn)足時(shí),結(jié)論“該微生物是綠生桿菌”可以相信的程度為0.6 。 第18頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日結(jié)論：產(chǎn)生式與蘊(yùn)涵式 產(chǎn)生式的特殊形式為蘊(yùn)涵。 表示不精確知識(shí) / 精確知識(shí) 進(jìn)行不精確匹配 / 精確匹配 無(wú)真值 / 有真值 T / F第19頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日1）. 正向推理2）. 逆向推理3）. 雙向推理2.3.4 產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理方式第20頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日1）正向推理例(1)（ Mammal, x, T） (Eat, x, Meat) (Carnivore, x, T)

11、X=DOG X=LION第21頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日（2）區(qū)分動(dòng)物黃褐色，有黑的斑點(diǎn)，有毛發(fā)，吃肉？ 機(jī)器人去逛動(dòng)物園，為幫助它區(qū)分其中的七種動(dòng)物，給它存入了如下幾條產(chǎn)生式規(guī)則： p1：若動(dòng)物有毛發(fā)，則它是哺乳動(dòng)物；p2：若動(dòng)物有奶，則它是哺乳動(dòng)物；p3：若動(dòng)物有羽毛，則它是鳥(niǎo)類(lèi)；p4：若動(dòng)物會(huì)飛且生蛋，則它是鳥(niǎo)類(lèi)；p5：若動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且吃肉，則它是食肉動(dòng)物； p6：若動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且有犬齒，有爪，眼睛緊盯著前方，則它 是食肉動(dòng)物；p7：若動(dòng)物是哺乳動(dòng)物且反芻食物，則它是蹄類(lèi)且是偶蹄動(dòng)物；第22頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日p8

12、：若動(dòng)物是哺乳類(lèi)且有蹄，則它是有蹄類(lèi)；p9：若動(dòng)物是食肉類(lèi)，黃褐色，有黑的斑點(diǎn)，則它是一只金錢(qián)豹； p10：若動(dòng)物是食肉類(lèi)，黃褐色，有黑色條紋，則它是老虎；p11：若動(dòng)物是有蹄類(lèi)，長(zhǎng)腿，長(zhǎng)脖子，有黃褐色暗斑點(diǎn)，則它是長(zhǎng)頸鹿；p12：若動(dòng)物是有蹄類(lèi)，白色有黑條紋，則它是斑馬；p13：若動(dòng)物是鳥(niǎo)，不會(huì)飛，長(zhǎng)腿，長(zhǎng)脖子，黑、白色，則它是駝鳥(niǎo)；p14：若動(dòng)物是鳥(niǎo)，不會(huì)飛，會(huì)游泳，黑、白色，則它是企鵝；p15：若動(dòng)物是鳥(niǎo)，善飛，則它是信天翁。第23頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日判斷金錢(qián)豹的推理樹(shù)第24頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日哺乳、有蹄是中間結(jié)

13、果網(wǎng)絡(luò)中標(biāo)識(shí)出邏輯關(guān)系合取與析取, 例1: 有蹄與哺乳類(lèi)同時(shí)成立,或哺乳動(dòng)物且反芻食物,結(jié)論有蹄類(lèi) 例2: 若有毛發(fā) 或 有奶，則是哺乳動(dòng)物；第25頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日（3）文法分析問(wèn)題 （正向推理）一組重寫(xiě)規(guī)則作為產(chǎn)生式規(guī)則： N NP /名詞就是名詞詞組；DET NP NP /冠詞加名詞詞組還是名詞詞組；P NP PP /介詞加名詞詞組構(gòu)成介詞詞組；NP PP NP /名詞詞組后跟介詞詞組仍是名詞詞組；V NP PP VP /動(dòng)詞詞組后跟名詞詞組和介詞詞組構(gòu)成謂語(yǔ)；NP VP S /名詞詞組與謂語(yǔ)一起構(gòu)成句子；第26頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日

14、，10點(diǎn)53分，星期日句子GRAMMER：The boy plays football in the place.1）將該句子的所有單詞先替換為語(yǔ)法詞匯：DET N V N P DET N2）作進(jìn)一步的替代為：NP V NP PP3）通過(guò)激活規(guī)則去進(jìn)行符號(hào)重寫(xiě)：NP VP4）最后，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)只剩下符號(hào)S（指示合法句），文法分析成功結(jié)束。第27頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日2) 逆向推理例 拍蒼蠅 Video: beat fly 規(guī)則1如果天使拍到蒼蠅,則蒼蠅死2如果天使砸到蒼蠅,則蒼蠅死逆向推理: 蒼蠅死拍 R1砸 R2第28頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，1

15、0點(diǎn)53分，星期日1）推理?xiàng)l件充分例（1） BADHAIRCUT Video: hair cut 男孩規(guī)則如果HAIRCUT滿(mǎn)意,則GOHOME否則,繼續(xù)HAIRCUT男孩規(guī)則如果HAIRCUT不滿(mǎn)意,則繼續(xù)HAIRCUT 否則男孩 GOHOME2.3.4 幾點(diǎn)討論第29頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日（2）Video Grass Bee/Bug IF 動(dòng)物會(huì)飛 AND 會(huì)下蛋 THEN 該動(dòng)物是鳥(niǎo)。 Find Horse by Map第30頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日男孩錯(cuò)誤: 前面滿(mǎn)意,不等于(后面)滿(mǎn)意,推理?xiàng)l件不充分鳥(niǎo)/ Bee/

16、Bug的結(jié)論錯(cuò)誤： 補(bǔ)充數(shù)據(jù)庫(kù): 該動(dòng)物有羽毛。Horse的結(jié)論錯(cuò)誤: Horse not Frog第31頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日2）沖突解決被觸發(fā)的規(guī)則不一定總是啟用規(guī)則。 因?yàn)榭赡芡瑫r(shí)有幾條規(guī)則的條件部分被滿(mǎn)足。 這就要在解決沖突中來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。 在復(fù)雜的情況下，在數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則的條件部分之間可能要進(jìn)行近似匹配。 產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制機(jī)制就是不斷地挑選可觸發(fā)/激活的規(guī)則對(duì)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行操作，直至得到解答（綜合數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)容增加了目標(biāo)狀態(tài)），或失敗結(jié)束。 通常從選擇規(guī)則到執(zhí)行操作分3步： 匹配 2) 沖突解決 3) 操作第32頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，1

17、0點(diǎn)53分，星期日RULES FOR GAMES第33頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日Rule1：該動(dòng)物有奶 該動(dòng)物為哺乳動(dòng)物。Rule2：該動(dòng)物有奶有蹄 這種動(dòng)物為有蹄動(dòng)物(Sub-Class 哺乳動(dòng)物)。(1)專(zhuān)一性排序例 有奶 有蹄第34頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日（2）順序排隊(duì) 設(shè)字符轉(zhuǎn)換規(guī)則為:ABCACDBCGBEFDE 已知：A，B 求：F第35頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日分析:一、數(shù)據(jù)庫(kù)x，其中x為字符，初始數(shù)據(jù)A，B二、規(guī)則集三、控制策略順序排隊(duì)-NO.由小到大 結(jié)束條件：Fx第36頁(yè)，共4

18、9頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日求解過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)觸發(fā)規(guī)則啟用規(guī)則A，B（1）（1）A，B，C（2）（3）（2）A，B，C，D（3）（5）（3）A，B，C，D，G（5）（5）A，B，C，D，G，E（4）（4）A，B，C，D，G，E，F(xiàn)1，IF AB THEN C 2，IF AC THEN D3，IF BC THEN G 4，IF BE THEN F5，IF D THEN E第37頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本工作過(guò)程（1）初始化綜合數(shù)據(jù)庫(kù)。（2）檢查規(guī)則庫(kù)中是否存在尚未使用過(guò)的規(guī)則，若有則執(zhí)行（3）；否則轉(zhuǎn)（7）。（3）選擇可與綜合數(shù)據(jù)

19、庫(kù)中已知事實(shí)相匹配的規(guī)則；如沒(méi)有轉(zhuǎn)（6）。（4）執(zhí)行并標(biāo)記當(dāng)前選中規(guī)則，把所得到的結(jié)論作為新事實(shí)放入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)；如果該規(guī)則的結(jié)論是一些操作，則執(zhí)行這些操作。（5）檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否包含了該問(wèn)題的解，如是，問(wèn)題求解結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)（2）（6）當(dāng)規(guī)則庫(kù)中沒(méi)有與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已有事實(shí)相匹配的規(guī)則時(shí)，要求用戶(hù)進(jìn)一步提供關(guān)于該問(wèn)題的已知事實(shí)，若能提供，則轉(zhuǎn)（2）；否則，說(shuō)明該問(wèn)題無(wú)解，終止問(wèn)題求解過(guò)程。（7）若知識(shí)庫(kù)中不再有未使用規(guī)則，也說(shuō)明該問(wèn)題無(wú)解，終止問(wèn)題求解過(guò)程。第38頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日P?Execute /MarkPNew DataSolution?in

20、itial DataENDNNP Map D?YNNew D?ND DataP - Production第39頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日Homework-1傳教士與野人問(wèn)題有N個(gè)傳教士和N個(gè)野人要過(guò)河。根據(jù)以下約束條件,設(shè)計(jì)合法的過(guò)河產(chǎn)生式規(guī)則庫(kù)(集合):現(xiàn)在有一條船只能承載K個(gè)人（包括野人和傳教士）, KN。在任何時(shí)刻，如果有野人和傳教士在一起（包括岸上與船上），必須要求傳教士的人數(shù)多于或等于野人的人數(shù)。傳教士和野人都可以撐船過(guò)河第40頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日提示1: 綜合數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu): （ m ， c ，b）變量m: 傳教

21、士在左岸的實(shí)際人數(shù)變量c：野人在左岸的實(shí)際人數(shù)變量b: 指示船是否在左岸（值1指示船在左岸，否則為0） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),過(guò)河問(wèn)題的兩個(gè)狀態(tài)為: 初始狀態(tài): （N，N，1） 目標(biāo)狀態(tài): （0，0，0）提示2: 劃船操作L(Sm,Sc):從左岸到右岸的劃船操作R(Sm,Sc):從右岸回到左岸的劃船操作 Sm: 船上傳教士的實(shí)際人數(shù) Sc: 船上野人的實(shí)際人數(shù)第41頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日傳教士野人問(wèn)題規(guī)則庫(kù)if L(Sm,Sc) ( M ,C , B=1 ) then ( MSm, C-Sc , B =0 ) if R(Sm,Sc) ( M ,C , B=0 )

22、 then ( M+Sm , C +Sc, B=1) 合法的過(guò)河產(chǎn)生式規(guī)則庫(kù) (約束條件)Sm+Sc=ScMSm,=C-ScM+Sm =C +Sc指示推理成功結(jié)束（到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)）的規(guī)則：m = 0 c = 0 b = 0 Then halt( )；第42頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日例：合法規(guī)則:IF（3, 3 ,b= 1） L(1,1) THEN（ 2, 2 , b= 0）IF（3, 3 ,b= 1） R(1,1) THEN（ 4, 4 , b= 1） IF（3, 3 ,b= 1） L(2,1) THEN（ 1, 2 , b= 0） 橫線為不合法要求: 設(shè)計(jì)一段程

23、序,對(duì)任意N與K,挑選出所有合法的渡河規(guī)則,并輸出之.第43頁(yè)，共49頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)53分，星期日傳教士野人問(wèn)題規(guī)則庫(kù)（N=3，K=2）if L10 ( M ,C , B=1 ) then ( M1 , C , B =0 ) if L01 ( M ,C , B=1 ) then ( M , C1 , B =0 ) if L11 ( M ,C , B=1 ) then ( M1 , C1 , B =0 ) if L20 ( M ,C , B=1 ) then ( M2 , C , B =0) if L02 ( M ,C , B=1 ) then ( M , C2 , B =0 ) if R10 ( M ,C , B=0 ) then ( M+1 , C , B=1) if R01 ( M ,C , B=0 ) then ( M , C+1 , B =1 ) if R11 ( M ,C , B=0 ) then ( M+1 , C +1, B =1 ) if R20 ( M ,C , B=0 ) then ( M+2 , C , B =1 ) if R02 ( M ,C , B=0 ) then ( M ,