北京交通大學(xué)人工智能第三章

第三章知識(shí)表示知識(shí)表示是研究用什么形式將有關(guān)問(wèn)題的知識(shí)存入計(jì)算機(jī)，以便進(jìn)行處理。知識(shí)表示就是知識(shí)符號(hào)化的過(guò)程。1第三章知識(shí)表示本章內(nèi)容簡(jiǎn)介謂詞邏輯表示法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法產(chǎn)生式規(guī)則表示法框架表示法概念從屬表示法劇本表示法23.1概述3.1.1知識(shí)與知識(shí)表示什么是知識(shí)：人們?cè)诟脑焓澜绲膶?shí)踐中所獲得的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的總和。知識(shí)的特性：相對(duì)正確性不確定性可表示性可利用性3知識(shí)的分類按作用分：（1）描述性知識(shí)：表示對(duì)象及概念的特征及其相互關(guān)系的知識(shí)。（2）判斷性知識(shí)：表示與領(lǐng)域相關(guān)的問(wèn)題求解知識(shí)。（3）過(guò)程性知識(shí)：表示問(wèn)題求解的控制策略。4例子例如：從北京到上海，乘飛機(jī)還是乘火車？北京、上海、飛機(jī)、火車、時(shí)間、費(fèi)用乘飛機(jī)較快、費(fèi)用較高乘火車較慢、費(fèi)用較低乘飛機(jī)、乘火車描述性知識(shí)：判斷性知識(shí)：

過(guò)程性知識(shí)：5知識(shí)的分類：按作用的層次分：（1）對(duì)象級(jí)知識(shí)：直接描述有關(guān)領(lǐng)域?qū)ο蟮闹R(shí)。（2）元級(jí)知識(shí)：描述對(duì)象級(jí)知識(shí)的知識(shí)。63.1.2知識(shí)表示的方法謂詞邏輯表示法(FOL—FirstOrderLogic)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法(SemanticNetwork)產(chǎn)生式規(guī)則表示法(ProductionRule)用一階謂詞邏輯表示知識(shí)，采用歸結(jié)原理推理機(jī)制用帶有標(biāo)記的有向圖來(lái)表示知識(shí)之間的關(guān)系用“模式-動(dòng)作”的形式來(lái)表示知識(shí)，采用演繹推理的機(jī)制，接近人類的思維方式73.1.2知識(shí)表示的方法框架表示法(Frame)狀態(tài)空間表示法（StateSpace）概念從屬表示法(ConceptDependency)83.1.2知識(shí)表示的方法劇本表示法(Script)與/或圖表示法非單調(diào)邏輯表示法非確定性邏輯表示法93.2邏輯表示法3.2.1謂詞演算基礎(chǔ)--一階謂詞邏輯合式公式wff:謂詞邏輯的合法表達(dá)式合式公式類wffs(Well-formedformulas):合式公式的集合合式公式由原子公式、連接詞和量詞組成。10命題邏輯基本概念

1．命題：命題是指一句有真假意義的話。命題一般用大寫(xiě)字母P，Q，P1，P2等表示。2．析?。涸O(shè)P，Q是兩個(gè)命題，命題“P或者Q”稱為P，Q的析取，記以P∨Q。3．合取：設(shè)P，Q是兩個(gè)命題，命題“P并且Q”稱為P，Q的合取，記以P∧Q。4．蘊(yùn)涵：設(shè)P，Q是兩個(gè)命題，命題“如果P，則Q”稱為P蘊(yùn)涵Q，記以P→Q。5．等價(jià)：設(shè)P，Q是兩個(gè)命題，命題“P當(dāng)且僅當(dāng)Q”稱為P等價(jià)于Q，記以PQ。6．原子：命題符號(hào)稱為原子。11命題邏輯基本概念

7．公式：命題邏輯中的公式，是如下定義的一個(gè)符號(hào)串：1）原子是公式，2）若G，H是公式，則（┐G），（G∨H），（G∧H），（G→H），（GH）是公式，3）所有公式都是有限次使用1），2）得到的符號(hào)串。12命題邏輯基本概念

8．設(shè)G是命題公式，A1，…，An是出現(xiàn)在G中的所有原子。指定A1，…，An的一組真值，則這組真值稱為G的一個(gè)真值。9.公式G稱為恒真的，如果G在它的所有解釋下都是真的；公式G稱為恒假的，如果G在它的所有解釋下都是假的；公式G稱為可滿足的，如果它不是恒假的。13命題邏輯基本概念

10.

文字：原子或原子的否定稱為文字。11.

子句：有限個(gè)文字的析取式稱為一個(gè)子句。12.短語(yǔ)：有限個(gè)文字的合取式稱為一個(gè)短語(yǔ)。14命題邏輯基本概念

13.引理：短語(yǔ)是恒假的當(dāng)且僅當(dāng)至少有一個(gè)原子及其否定同時(shí)出現(xiàn)在此短語(yǔ)中。14.定理：命題公式G是恒假的當(dāng)且僅當(dāng)在等價(jià)于它的析取范式中，每個(gè)短語(yǔ)均至少包含一個(gè)原子及其否定。15.定理：設(shè)S是公式G的Skolem范式。于是，公式G是恒假的充要條件是公式S是恒假的。15命題邏輯基本概念

16.常量符號(hào)：用小寫(xiě)字母a,b,…表示，當(dāng)個(gè)體名稱集合D給出時(shí)，可以是D中某個(gè)元素。變量符號(hào)：用小寫(xiě)字母x,y,z…表示，當(dāng)個(gè)體名稱集合D給出時(shí)，D中任意元素可代入變量符號(hào)。函數(shù)符號(hào)：用小寫(xiě)字母f,g,…表示，當(dāng)個(gè)體名稱集合D給出時(shí)，n元函數(shù)符號(hào)f（x1,…xn）可以是Dn到D的任意一個(gè)映射。謂詞符號(hào)：用大寫(xiě)字母P，Q，R…表示，當(dāng)個(gè)體名稱集合D給出時(shí)，n元謂詞符號(hào)P（x1,…xn）可以是Dn上的任意一個(gè)謂詞。16命題邏輯基本概念

17.

一階邏輯中的項(xiàng)，被遞歸定義為：（1）常量符號(hào)是項(xiàng)。（2）變量符號(hào)是項(xiàng)。（3）若f(x1,…,xn)是n元函數(shù)符號(hào)，t1,…,tn是項(xiàng)，則f(t1,…,tn)是項(xiàng)。所有項(xiàng)都是有限次使用（1）（2）（3）生成的符號(hào)串。17命題邏輯基本概念

18.

一階邏輯中的公式，被遞歸定義為：（1）

原子是公式。（2）若G，H是公式，則（┐G），（G∨H），（G∧H），（G→H），（GH）是公式。（3）

若G是公式，則G加上全稱量詞和存在量詞還是公式。（4）所有公式都是有限次使用（1）（2）（3）生成的符號(hào)串。18命題邏輯基本概念

19.

在公式xA

和xA

中，A稱為相應(yīng)量詞的轄域，稱x為約束變量，如果x的出現(xiàn)受相應(yīng)量詞的約束；稱x為自由變量，如果x不是約束變量。xy(R(x,y)∨L(y,z))∧xH(x,y)x是約束變量，y既是自由變量，也是約束變量，z是自由變量。19真值表PQ!P!QP&&QP||QP→Q真真假假真真真真假假真假真假假真真假假真真假假真真假假真20

1.原子公式--最基本的合式公式，由謂詞、括號(hào)和括號(hào)中的項(xiàng)組成。例1: ON(BOX,TABLE)ON是謂詞符號(hào),用英文大寫(xiě)字母,表示BOX和TABLE的關(guān)系。

BOX、TABLE是常量符號(hào),用英文大寫(xiě)字母,表示個(gè)體。例2: ON(x,TABLE)x是變量符號(hào),用英文小寫(xiě)字母,表示不確定的個(gè)體。21

例3：TALLER[ZHANG,brother(WANG)]

其中brother是函數(shù)符號(hào),用小寫(xiě)字母,表示任何個(gè)人與他哥哥之間的映射關(guān)系。原子公式的值--T(真)、F(假) ON(BOX,TABLE)--T ON(ROOM,TABLE)--F22

2.連接詞--用來(lái)組合原子公式以形成較復(fù)雜的合式公式。合取 P∧Q--P、Q表示合式公式,P∧Q稱為合取,P、Q稱為合取項(xiàng)。

P、Q全為真時(shí)其值為真。

析取

P∨Q--P、Q表示合式公式,P∨Q稱為析取,P、Q稱為析取項(xiàng)。

P、Q至少有一個(gè)為真時(shí),其值為真。

23否定┐P--P為真時(shí),其值為假；P為假時(shí),其值為真。蘊(yùn)含 P→

Q--P→

Q稱為蘊(yùn)含,P稱為前項(xiàng),Q稱為后項(xiàng)。

P為真而Q為假時(shí),其值為假。蘊(yùn)含P→

Q用于表示if-then語(yǔ)句:ifPthenQ24

3.量化--說(shuō)明變量的范圍全稱量詞x--對(duì)所有的x

存在量詞x--至少存在一個(gè)x

量詞的轄域--量詞的作用范圍例: (x)[ELEPHANT(x)COLOR(x,GRAY)]x的轄域例: (x)ON(y,TABLE)

x的轄域25

4.合式公式舉例及性質(zhì)例:張某送給y一件禮物，可表示為(y){[IN(y,ROOM)∧HUMAN(y)] (x)[GIVE(ZHANG,x,y)∧PRESENT(x)]}

GIVEPRESENT(ZHANG,y)}

GETPRESENT(y,ZHANG)}26

等價(jià)--如果兩個(gè)合式公式的真值表不論它們的解釋如何都是相同的,則這兩個(gè)合式公式等價(jià),用表示。性質(zhì):1)┐(┐X)X2)X1X2┐X1∨X23)摩根定律: ┐(X1∧X2)┐X1∨┐X2 ┐(X1∨X2)┐X1∧┐X24)分配律: X1∧(X2∨X3)(X1∧X2)∨(X1∧X3) X1∨(X2∧X3)(X1∨X2)∧(X1∨X3)X1∧X2∨X3(X1∨X3)∧(X2∨X3)275)交換律: X1∧X2X2∧X1 X1∨X2X2∨X16)結(jié)合律: (X1∧X2)∧X3X1∧(X2∧X3) (X1∨X2)∨X3X1∨(X2∨X3)7)逆否律: X1X2┐X2┐X1288)量詞:根據(jù)量詞的含義,可建立如下性質(zhì):①┐(x)P(x)(x)[┐P(x)]②┐(x)P(x)(x)[┐P(x)]③(x)[P(x)∧Q(x)](x)P(x)∧(x)Q(x)

注意:(x)[P(x)∨Q(x)]與(x)P(x)∨(x)Q(x)

293.3規(guī)則表示法3.3.1產(chǎn)生式規(guī)則與產(chǎn)生式系統(tǒng)1.產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)成產(chǎn)生式表示法是1943年由美國(guó)數(shù)學(xué)家Post提出，作為組合問(wèn)題的形式化變換理論提出來(lái)的，它由下面的巴科斯范式定義：

<產(chǎn)生式規(guī)則>：：=<前提部分><結(jié)論部分>if<前提>then<結(jié)論>(或<動(dòng)作>)30一般的計(jì)算系統(tǒng)：數(shù)據(jù)，操作，控制產(chǎn)生式系統(tǒng)：綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，產(chǎn)生式規(guī)則，控制系統(tǒng)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)：對(duì)問(wèn)題的狀態(tài)的描述產(chǎn)生式規(guī)則：作用于綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，使之發(fā)生變化控制系統(tǒng)：規(guī)則的解釋程序，查找可用規(guī)則，在規(guī)則集中選擇一條可用規(guī)則，執(zhí)行選用的規(guī)則，作用于數(shù)據(jù)庫(kù)，使之發(fā)生變化。當(dāng)系統(tǒng)結(jié)束時(shí)，能給出解的路徑。31

控制系統(tǒng)

產(chǎn)生式規(guī)則

綜合數(shù)據(jù)庫(kù)32例:八數(shù)碼游戲

28

3

1

2

3164

8

47

5

7

6

5

初始狀態(tài)

目標(biāo)狀態(tài)

33問(wèn)題的表示綜合數(shù)據(jù)庫(kù)：存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)中的，可能產(chǎn)生的狀態(tài)描述初始的綜合數(shù)據(jù)庫(kù)：?jiǎn)栴}初始狀態(tài)的描述狀態(tài)描述:

(Sij)，其中1≤i,j≤3,Sij∈{0,1,…,8},且Sij

互不相等。34產(chǎn)生式規(guī)則：空格上移、空格下移、空格左移、空格右移記Sij為i行j列的元素，i0行j0列為空格所在的位置，則ifj0-1≥1thenSi0j0:=Si0(j0-1),Si0(j0-1):=0;//空格左移35控制策略：選擇規(guī)則并記住已施行的規(guī)則序列及它們所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫(kù)?？煞譃閮蓚€(gè)部分：一個(gè)是選擇規(guī)則一個(gè)是記住已施行的規(guī)則序列及它們所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)庫(kù)

36產(chǎn)生式系統(tǒng)基本工作過(guò)程PRODUCTION（1)DATA←初始數(shù)據(jù)庫(kù)（2)untilDATA滿足結(jié)束條件，do（3)begin（4)在規(guī)則集合中，選擇一條可應(yīng)用于DATA的規(guī)則R（5)DATA←R應(yīng)用于DATA得到的結(jié)果（6)end37產(chǎn)生式系統(tǒng)用途產(chǎn)生式系統(tǒng)用于搜索: 產(chǎn)生式規(guī)則-->操作 綜合數(shù)據(jù)庫(kù)-->狀態(tài)集合搜索:初始狀態(tài)

操作

目標(biāo)狀態(tài)(結(jié)束條件)要防止組合爆炸問(wèn)題38例:傳教士與野人問(wèn)題綜合數(shù)據(jù)庫(kù)：用三元組表示（M，C，B），其中0≤M,C≤3,B∈{0,1},

（3，3，1）（0，0，0）初始狀態(tài)

目標(biāo)狀態(tài)

狀態(tài)空間總數(shù)為4×4×2=32種39（0，0，1）達(dá)不到（0，0，0）終止?fàn)顟B(tài)（0，1，1）不合理（0，1，0）（0，2，1）（0，2，0）（0，3，1）（0，3，0）達(dá)不到（1，0，1）不合法（1，0，0）不合法（1，1，1）（1，1，0）（1，2，1）不合法（1，2，0）不合法（1，3，1）不合法（1，3，0）不合法（2，0，1）不合法（2，0，0）不合法（2，1，1）不合法（2，1，0）不合法（2，2，1）（2，2，0）（2，3，1）不合法（2，3，0）不合法（3，0，1）達(dá)不到（3，0，0）（3，1，1）（3，1，0）（3，2，1）（3，2，0）不合理（3，3，1）初始狀態(tài)（3，3，0）達(dá)不到40產(chǎn)生式規(guī)則集：由擺渡操作構(gòu)成，兩種操作PMC右渡和QMC左渡，共10條規(guī)則。if（M，C，B=1）then（M-1，C，B-1）P10if（M，C，B=1）then（M，C-1，B-1）P01if（M，C，B=1）then（M-1，C-1，B-1）P11if（M，C，B=1）then（M-2，C，B-1）P20if（M，C，B=1）then（M，C-2，B-1）P02

if（M，C，B=0）then（M+1，C，B+1）Q10

if（M，C，B=0）then（M，C+1，B+1）Q01

if（M，C，B=0）then（M+1，C+1，B+1）Q11

if（M，C，B=0）then（M+2，C，B+1）Q20if（M，C，B=0）then（M，C+2，B+1）Q0241

（3,3,1)(0,2,0)(2,2,0)(3,1,0)(0,3,1)(3,2,1)(0,1,0)(3,0,0)(0,2,1)(1,1,1)(3,1,1)(0,0,0)(1,1,0)(2,2,1)42狀態(tài)空間圖狀態(tài)空間圖是一個(gè)有向圖，其結(jié)點(diǎn)可表示問(wèn)題的各種狀態(tài)，結(jié)點(diǎn)之間的弧線代表一些操作，它們可把一種狀態(tài)導(dǎo)向另一種狀態(tài)。433.3.2Markov算法和Rete算法

Markov算法：按照規(guī)則的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，每次選擇優(yōu)先級(jí)最高的規(guī)則應(yīng)用。例：目標(biāo)—將字符串的首字符移到末尾，規(guī)則：(1)xy

yx(2)

(3)

其中：x,y–任一字符

--一個(gè)特定字符

--空字符串

執(zhí)行過(guò)程如下：

ABC3

ABC1BAC1BCA2BCA44Rete算法(RetePatternMatchingAlgorithm)原理：通過(guò)存儲(chǔ)關(guān)于規(guī)則的信息達(dá)到提高速度的目的。 事實(shí)庫(kù) 規(guī)則庫(kù) 選出的規(guī)則表45事實(shí)上，每個(gè)周期只改變事實(shí)庫(kù)中極少的事實(shí) 事實(shí)庫(kù) 規(guī)則庫(kù) 選出的規(guī)則表463.3.3控制策略正向推理與逆向推理數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、目標(biāo)驅(qū)動(dòng)與混合驅(qū)動(dòng)逆向推理:

優(yōu)點(diǎn)：有目的性缺點(diǎn)：（1)規(guī)則的then部分不是結(jié)論而是動(dòng)作時(shí)，無(wú)法應(yīng)用逆向推理。（2)結(jié)論數(shù)目太多時(shí)效率較低。47數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)—從已知信息出發(fā)，不斷應(yīng)用規(guī)則，最后得到解答。目標(biāo)驅(qū)動(dòng)—對(duì)可能的解答做出假設(shè)，在應(yīng)用規(guī)則收集有關(guān)數(shù)據(jù)加以證實(shí)。48混合驅(qū)動(dòng)，或雙向推理數(shù)據(jù)與目標(biāo)交替驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)與目標(biāo)同時(shí)驅(qū)動(dòng)最佳驅(qū)動(dòng)49例：動(dòng)物分類50rule1:if動(dòng)物有毛發(fā)

then動(dòng)物是哺乳動(dòng)物rule2:if動(dòng)物有奶

then動(dòng)物是哺乳動(dòng)物rule3:if動(dòng)物是哺乳動(dòng)物

and動(dòng)物吃肉

then動(dòng)物是食肉動(dòng)物rule4:if動(dòng)物是哺乳動(dòng)物

and動(dòng)物有犬齒

and動(dòng)物眼睛向前

and動(dòng)物有爪

then動(dòng)物是食肉動(dòng)物rule5:if動(dòng)物是哺乳動(dòng)物

and動(dòng)物有蹄

then動(dòng)物是蹄類動(dòng)物rule6:if動(dòng)物是哺乳動(dòng)物

and動(dòng)物反芻

then動(dòng)物是蹄類動(dòng)物51rule7:if動(dòng)物是食肉動(dòng)物

and動(dòng)物是黃褐色

and動(dòng)物有黑斑點(diǎn)

then動(dòng)物是豹rule8:if動(dòng)物是食肉動(dòng)物

and動(dòng)物是黃褐色

and動(dòng)物有黑條紋

then動(dòng)物是虎rule9:if動(dòng)物是蹄類動(dòng)物

and動(dòng)物有長(zhǎng)腿

and動(dòng)物有長(zhǎng)頸

and動(dòng)物是黃褐色

and動(dòng)物有暗斑點(diǎn)

then動(dòng)物是長(zhǎng)頸鹿rule10:if動(dòng)物是蹄類動(dòng)物

and動(dòng)物有白色

and動(dòng)物有黑條紋

then動(dòng)物是斑馬52設(shè)用戶心目中的動(dòng)物是長(zhǎng)頸鹿?？紤]rule1，檢查前提“動(dòng)物有毛發(fā)”，為此向用戶詢問(wèn)動(dòng)物是否有毛發(fā)，用戶回答“是”，因此rule1的前提匹配成功，執(zhí)行規(guī)則結(jié)論得到“動(dòng)物是哺乳動(dòng)物”?？紤]rule2，檢查前提“動(dòng)物有奶”，再向用戶提問(wèn)，回答“是”，因此前提匹配成功，執(zhí)行規(guī)則結(jié)論再次得到“動(dòng)物是哺乳動(dòng)物”。正向推理過(guò)程53考慮rule3，對(duì)第一個(gè)條件，因已知?jiǎng)游锸遣溉閯?dòng)物，因此第一個(gè)條件匹配成功。對(duì)第二個(gè)條件，向用戶詢問(wèn)動(dòng)物是否吃肉，用戶回答“否”，因此前提不匹配，規(guī)則應(yīng)用失敗。同理，規(guī)則rule4也失敗?？紤]rule5，第一個(gè)條件“動(dòng)物是哺乳動(dòng)物”成立。對(duì)第二個(gè)條件，向用戶詢問(wèn)動(dòng)物是否有蹄，用戶回答“是”，因此前提匹配，執(zhí)行規(guī)則結(jié)論得到“動(dòng)物是蹄類動(dòng)物”。54考慮rule6，第一個(gè)條件“動(dòng)物是哺乳動(dòng)物”成立。對(duì)第二個(gè)條件，向用戶詢問(wèn)動(dòng)物是否反芻，用戶回答“否”，因此前提不匹配，規(guī)則應(yīng)用失敗。規(guī)則rule7和rule8都因第一個(gè)條件不匹配而失敗?？紤]rule9，第一個(gè)條件“動(dòng)物是蹄類動(dòng)物”成立。對(duì)第2，3，4，5個(gè)條件用戶均回答“是”，因此前提成立，執(zhí)行規(guī)則結(jié)論得到“動(dòng)物是長(zhǎng)頸鹿”。如果只要求得到一個(gè)結(jié)論，則推理結(jié)束。55逆向推理過(guò)程56Rule8推理失敗5758數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的控制ProcedureRespond

掃描數(shù)據(jù)庫(kù)，找到可用規(guī)則集S；

whileS非空且問(wèn)題未被求解,dobegin

調(diào)用過(guò)程Select-Rule(S)，從S中選出規(guī)則R；

執(zhí)行的結(jié)果部分，更新數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容；掃描數(shù)據(jù)庫(kù)，找出可用規(guī)則集

end59目標(biāo)驅(qū)動(dòng)的控制ProcedureAchieve(G)

掃描知識(shí)庫(kù)，找到能導(dǎo)出的規(guī)則集S；

ifS為空then詢問(wèn)用戶關(guān)于G的信息

elsewhileG未知且S非空dobegin

調(diào)用過(guò)程Choose-Rule（S），從S中選出規(guī)則R；

G’R的“前提部分”；

ifG’未知

then調(diào)用過(guò)程Achieve（G’）；

ifG’為真

then執(zhí)行R的“結(jié)論部分”，并從S中去掉Rend60雙向控制ProcedureAlternateuntil問(wèn)題被求解，do：

begin

將事實(shí)輸入到數(shù)據(jù)庫(kù)中；調(diào)用Respond，從已知事實(shí)出發(fā)演繹出部分結(jié)果；調(diào)用Choose-Goal，選出一個(gè)目標(biāo)G；

調(diào)用Achieve（G），確定目標(biāo)G的真假性

end613.4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法3.4.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的基本概念語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)最初被設(shè)計(jì)為表達(dá)英文單詞意義的一種方法，現(xiàn)在大多用于根據(jù)非常復(fù)雜的分類進(jìn)行推理的領(lǐng)域以及需要表示事件狀況、性質(zhì)以及動(dòng)作之間關(guān)系的領(lǐng)域，實(shí)際上是對(duì)知識(shí)的一種圖表示法。根結(jié)點(diǎn)：表示物理實(shí)體、概念或狀態(tài)?。罕硎緦?duì)象之間的相互關(guān)系621.語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

FURNITURE

AKO ISPARTPERSON CHAIR SEAT

ISA OWNER ISA COLORME MY-CHAIR TAN COVERING AKO LEATHER BROWN

63表達(dá)的邏輯AKO(CHAIR,FURNITURE),ISA(MY-CHAIR,CHAIR),OWNER(MY-CHAIR,ME),COLOR(MY-CHAIR,TAN),COVERING(MY-CHAIR,LEATHER)ISA(ME,PERSON)AKO(TAN,BRAWN)ISPART(SEAT,CHAIR)64語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)為了增添新的事實(shí)，只需在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中增加新的結(jié)點(diǎn)和弧線，方便知識(shí)和推理的擴(kuò)充。65一元謂詞可用二元謂詞表達(dá)BLOCK(A)->ISA(A,BLOCK)FURNITURE(CHAIR)-> AKO(CHAIR,FURNITURE)CLEAR(A)->IS(A,CLEAR)ONTABLE(A)->ON(A,TABLE)66多元謂詞可用多個(gè)二元謂詞表示例：JohngavethebooktoMary. GIVE(JOHN,MARY,BOOK)ISA(G1,GIVING-EVENTS) GIVER(G1,JOHN)RECIP(G1,MARY) OBJ(G1,BOOK1)ISA(BOOK1,BOOK) GIVING-EVENTS GIVER ISAOBJ JOHN G1 BOOK1RECIP ISAMARYBOOK672.邏輯關(guān)系的表示兩個(gè)弧連接的結(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系默認(rèn)為合取關(guān)系。用封閉的虛線作為析取界限，表示析取關(guān)系，并注以DIS。如：ISA(A,B)∨AKO(B,C) AKO C B DISISA A68如果合取關(guān)系嵌套在析取關(guān)系內(nèi)部，也應(yīng)用虛線圍起來(lái)，并標(biāo)以CONJ。如：JohnisaprogrammerorMaryisalawyer.[ISA(OC1,OCCUPATION-EVENTS)∧WORKER(OC1,JOHN)∧PROFESSION(OC1,PROGRAMMER)]∨[ISA(OC2,OCCUPATION-EVENTS)∧

WORKER(OC2,MARY)∧PROFESSION(OC2,LAWYER)]69

OCCUPATION-EVENTS ISA ISA DIS OC1 CONJ CONJ OC2WORKER WORKER JOHN PROFESSIONMARY LAWYER PROGRAMMER70“非”的關(guān)系用NEG表示。如：┐[ISA(A,B)∧ISPART(B,C)] ISPART C B NEG ISA A71“蘊(yùn)涵”關(guān)系用一對(duì)封閉虛線表示，前項(xiàng)標(biāo)以ANTE，后項(xiàng)標(biāo)以CONSE。如：Everyonewholivesat37Maplest.isaprogrammer. (x)(y){[ISA(y,ADDRESS-EVENTS)∧LOCATION(y,37-MAPLE-ST)∧ PERSON(y,x)][ISA(o(x,y),OCCUPATION-EVENTS)∧PROFESSION(o(x,y),PROGAMMER)∧WORKER(o(x,y),x)]}其中，o(x,y)表示由x和y確定的職業(yè)。72ADDRESS-EVENTS OCCUPATION-EVENTS ISA ISAANTECONSE PERSON WORKER y x o(x,y) LOCATION PROFESSION37-MAPLE-ST PROGAMMER733.繼承性繼承性—對(duì)某一集合的特征的描述也適用于該集合的子集合或該集合的個(gè)體的描述。具有繼承性的關(guān)系：

ISA 表示層次關(guān)系

AKO 表示集合關(guān)系

ISPART 表示組成關(guān)系利用繼承性可以減少存儲(chǔ)量，提高推理效率。74動(dòng)物分類的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)例子

INHALANTANIMALS OXYGEN BOOD- TEMP AKOWARM MAMMALS GRAY COLOR AKO TEXTURE ELEPHANTS WRINKLED ISA FAVORITE-FOOD CLYDE PEANUTS754.語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用在PROSPECTOR系統(tǒng)中， 判斷性知識(shí)用規(guī)則表示， 事實(shí)和中間結(jié)果稱為斷言，斷言用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示。76(1)分塊語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)：物理實(shí)體、概念、性質(zhì)和關(guān)系?；。涸撽P(guān)系所涉及參數(shù)。例:斷言“A1存在流紋巖巖頸”可分解為簡(jiǎn)單斷言： 存在一個(gè)物理實(shí)體E E由流紋巖組成 (COMP-OFE流紋巖) E呈巖頸形狀 (FORM-OFE巖頸)巖頸 A1 內(nèi)核 流紋巖

E

變?cè)?

變?cè)?

變?cè)?變?cè)?

外部參數(shù)

FORM-OF COMP-OF77FORM-OF、COMP-OF均為L(zhǎng)ISP函數(shù)，在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中表示為

E1 E2 En

變?cè)? 變?cè)?… 變?cè)猲 LISP函數(shù)78例：斷言“A2角閃石部分地蝕變?yōu)楹谠颇浮笨煞纸鉃楹?jiǎn)單斷言： 存在一個(gè)實(shí)體E1 E1由角閃石組成(COMP-OFE1角閃石)

存在一個(gè)實(shí)體E2 E2由黑云母組成(COMP-OFE2黑云母)

存在一個(gè)過(guò)程P

在P中，E1蝕變?yōu)镋2(ALTERED-TOPE1E2)

在P中，蝕變的程度是部分的(DEGREE-OFALTERED-TO部分的)79得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)： A2

角閃石 E1 E2 黑云母變?cè)? 變?cè)?變?cè)? 變?cè)? 變?cè)? COMP-OFP COMP-OF

變?cè)? 變?cè)? ALTERED-TO 部分的 變?cè)? 變?cè)? DEGREE-OF80（2）)分類學(xué)網(wǎng)絡(luò)： 總目 形狀 年代 材料 關(guān)系 巖石 礦物COMP-OF

氧化物硫化物硅酸鹽蝕變物 黑云母 鐵硫化物角閃石二硫化鐵81（3)推理網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)—斷言，取值為真、假，或附以確信度?；　?guī)則結(jié)點(diǎn)的格式:(<結(jié)點(diǎn)名稱><先驗(yàn)概率估值>(*<本斷言的文字描述>)[{(*<子斷言的文字描述>)} <關(guān)系語(yǔ)句>表] (LOC<所處位置>))如；(MSD-1L-3 (*流紋巖巖頸，安山巖巖頸，英安巖巖頸) (*(COMP-OF-1(OR流紋巖安山巖英安巖)) (FORM-OF-1巖頸)) (LOCPROSPECT))82規(guī)則的格式：(<規(guī)則名稱>(*<作者>) (*<規(guī)則描述>) <前提結(jié)點(diǎn)><推理結(jié)點(diǎn)> <LS估值><LN估值>)如：(*MSD-RULE-1(*CharlesPark) (*流紋巖巖頸，安山巖巖頸或英安巖巖頸->MSD) MSD-1LMSD-O3 -2)83例：A型斑狀銅礦(PCDA)的推理網(wǎng)絡(luò)

PCDAPCDAPFPTS GIR FRE ISYSTAFPCDACS FLE OTFSYS CVR HYPE

表規(guī)則表斷言間的先后關(guān)系84（4)推理方式----混合主動(dòng)式過(guò)程：不斷修改各結(jié)點(diǎn)的可信度（后驗(yàn)概率），直至頂層結(jié)點(diǎn)的可信度超過(guò)某一閾值為止。正向推理：每當(dāng)用戶輸入一個(gè)證據(jù)E及其可信度，系統(tǒng)就沿推理網(wǎng)絡(luò)修改各結(jié)點(diǎn)的可信度。主動(dòng)式推理：在推理的任何時(shí)刻，用戶都可以為系統(tǒng)提供信息（任何層次結(jié)點(diǎn)的信息）。反向推理：正向推理結(jié)束后，如果已經(jīng)確定了存在某種礦藏，則輸出結(jié)果；否則進(jìn)行反向推理，為斷定某種礦藏的成礦尋找有關(guān)數(shù)據(jù)。853.5 框架表示法1975年，Minsky首先提出了框架理論，它所針對(duì)的是人們?cè)诶斫馐挛锴榫盎蚰骋还适聲r(shí)的心理學(xué)模型，論述了理解問(wèn)題的一種思想方法。

863.5.1框架的基本概念框架表示法是以框架理論為基礎(chǔ)的，一種適應(yīng)性強(qiáng)、概括性高、結(jié)構(gòu)化好、推理方式靈活的知識(shí)表示方法?？蚣鼙硎痉ㄊ且环N表達(dá)固定情況的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以用于表達(dá)多種類型的知識(shí)。

871．框架的結(jié)構(gòu)<框架名><槽1><側(cè)面11><值111>…<側(cè)面12><值121>…<槽2><側(cè)面21><值211>………<槽n><側(cè)面n1><值n11>…

88例： frame:汽車name:汽車super-class:運(yùn)載工具sub-class:大轎車，小轎車，客貨兩用車車輪數(shù)：

value-class:整數(shù)

default:4 value:未知長(zhǎng)度：

value-class:實(shí)數(shù)

unit:米

value:(if車輪數(shù)=4then長(zhǎng)度=5)……89框架之間可形成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)，例： 大轎車 汽車 小轎車運(yùn)載工具 飛機(jī) 客貨兩用車 輪船其中: 子類關(guān)系 成員關(guān)系90例： frame:計(jì)算機(jī)主機(jī)name:計(jì)算機(jī)主機(jī)super-class:計(jì)算機(jī)sub-class:微機(jī)，小型機(jī)，大型機(jī)品牌：聯(lián)想廠商:北京聯(lián)想集團(tuán)公司

CPU:品牌：

型號(hào):主板： 品牌：

型號(hào):內(nèi)存:硬盤(pán):……912．框架表示的優(yōu)點(diǎn)(1)可為實(shí)體、屬性、關(guān)系和默認(rèn)值等提供顯式的表示。(2)槽可以附加過(guò)程(Procedure)

給出推導(dǎo)槽值的方法在該槽值滿足某種給定條件時(shí)被啟動(dòng)以完成某種功能，因它監(jiān)視著該槽的變化和使用，故稱為”Demons”（守護(hù)神或精靈）。92(3)框架可構(gòu)成一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。繼承性：某框架的屬性、屬性值、及守護(hù)神等都可以從高層次的框架繼承下來(lái)，利用繼承性可實(shí)現(xiàn)高效率的推理。(4)使某些問(wèn)題求解過(guò)程更近似于專家推理。93框架的繼承：可以有直接繼承和條件繼承兩種。直接繼承：在網(wǎng)絡(luò)框架中，下層框架直接從上層框架中繼承所有的屬性值和條件。如“墻”繼承“房屋”的所有屬性。間接繼承：有條件的繼承。94框架名：舊中國(guó)政體：資產(chǎn)階級(jí)專政面積：960萬(wàn)平方公里人口：4.5億執(zhí)政黨：中國(guó)國(guó)民黨框架名：新中國(guó)政體：人民民主專政面積：960萬(wàn)平方公里人口：4.5億（1949年）執(zhí)政黨：中國(guó)共產(chǎn)黨953.5.2框架表示的應(yīng)用1.WHEEZE系統(tǒng)—基于框架的系統(tǒng)，用于解釋肺功能測(cè)試。知識(shí):

斷言框架(AssertionFrame)----診斷知識(shí) 病人框架(PatientFrame)----病人的一般信息和測(cè)試數(shù)據(jù) 病人數(shù)據(jù)框架(PatientDataFrame)----指出如何獲得病人數(shù)據(jù)96斷言框架：Isa

斷言Description <說(shuō)明>Manifestation<該斷言依據(jù)的斷言表>ManifestationOf<以該斷言為依據(jù)的斷言表>Certainty <該斷言的依據(jù)可信時(shí)，該斷言的可信程度(-100,100)>SuggestiveOf<因該斷言的肯定而建議試探的斷言>ComplementaryTo <因該斷言的否定而建議試探的斷言>CategorizationOf<該斷言涉及的病人數(shù)據(jù)>CategoryCriterion<對(duì)應(yīng)于該斷言的病人數(shù)據(jù)的允許范圍>DegreeOfBelief <該斷言的可信程度(-1000,1000)>Findings <該斷言可信時(shí)報(bào)告給用戶的文本>97

病人框架Isa

病人Age <年齡>Sex <性別>PackYearsSmoked <每天吸煙的包數(shù)與吸煙年數(shù)之積>TLE <肺活量>(Totallungcapacity)RDX <治療安排>ConfirmedAssertions <該病人已確定的斷言>DeniedAssertions <DegreeOfBelief小于0的斷言>Agenda98

病人數(shù)據(jù)框架Isa

病人數(shù)據(jù)Description <說(shuō)明>Overvalue <如何得到該數(shù)據(jù)的值>Categorization <涉及該數(shù)據(jù)的斷言>TypicalValue <正常值>99控制策略系統(tǒng)將要考慮的斷言放在議程表(Agenda)中，并按優(yōu)先級(jí)的大小排序，依次取出斷言加以考察。（i)取出議程表中的第一個(gè)斷言考察。（ii)如果該斷言的子斷言(Manifestation)為已知，確定該斷言的可信度。若為肯定，則將它的肯定建議槽(SuggestiveOf)中的斷言按序放入議程表；若為否定，則將它的否定建議槽(ComplementaryTo)中的斷言按序放入議程表。（iii)如果該斷言不能立即得到承認(rèn)或否定，則將它的未知的子斷言按其重要性放入議程表。1002.CENTAUR系統(tǒng)—基于規(guī)則和框架的系統(tǒng)，用于解釋肺功能測(cè)試?？蚣苡糜诒硎靖鞣N疾病的信息，稱為原型(Prototype)。槽(slot) … 領(lǐng)域無(wú)關(guān)的知識(shí) 槽(slot) 組元(Component)

槽 槽

… 領(lǐng)域有關(guān)的知識(shí)組元(Component)

槽 槽

…101一般信息 簿記信息 作者：Aikins … 日期：27-OCT-78 … 來(lái)源：Dr.Fallat

指向其它原型的指針 英語(yǔ)句子 假設(shè)：“有OAD的解釋”組元