人工智能第三章知識(shí)與知識(shí)表示

人類的智能活動(dòng)過程主要是一個(gè)獲得并運(yùn)用知識(shí)的過程，知識(shí)是智能的基礎(chǔ)。為了使計(jì)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(shí)。但知識(shí)是需要用適當(dāng)?shù)哪Ｊ奖硎境鰜聿拍艽鎯?chǔ)到計(jì)算機(jī)中去的，因此關(guān)于知識(shí)的表示問題就成為人工智能中一個(gè)十分重要的研究課題。主要的知識(shí)表示方法：一階謂詞邏輯表示法產(chǎn)生式表示法框架表示法語義網(wǎng)絡(luò)表示法腳本表示法過程表示法面向?qū)ο蟊硎痉≒etri網(wǎng)表示法一、什么是知識(shí)

1．?dāng)?shù)據(jù)與信息

數(shù)據(jù)和信息這兩個(gè)概念是不可以分開的，它們是有關(guān)聯(lián)的。

數(shù)據(jù)：用一組符號(hào)及其組合表示的信息稱為數(shù)據(jù)，泛指對(duì)客觀事物的數(shù)量、屬性、位置及其相互關(guān)系的抽象表示。

例：27.653ABCD黎明3.1基本概念數(shù)據(jù)和信息之間，我們說它們不能分開，它倆有關(guān)系，那么，它們倆有什么關(guān)系呢？數(shù)據(jù)是信息的載體和表示，信息是數(shù)據(jù)在特定場(chǎng)合下的具體含義，即信息是數(shù)據(jù)的語義。兩者只有密切結(jié)合，才能實(shí)現(xiàn)世界中某一具體事物的描述。如：6個(gè)人（6是個(gè)數(shù)據(jù)，人是一種信息）6本書（6是個(gè)數(shù)據(jù)，書是一種信息）對(duì)同一個(gè)數(shù)據(jù)，它在某一場(chǎng)合下可能表示這樣一個(gè)信息，但在另一場(chǎng)合下卻表示另一個(gè)信息。2、知識(shí)

知識(shí)：是把有關(guān)信息關(guān)聯(lián)在一起所形成的信息結(jié)構(gòu)稱為知識(shí)。

知識(shí)是人們?cè)陂L(zhǎng)期的生活及社會(huì)實(shí)踐中、科學(xué)研究及實(shí)驗(yàn)中積累起來的對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，人們把實(shí)踐中獲得的信息關(guān)聯(lián)在一起，就獲得了知識(shí)。信息之間有多種關(guān)聯(lián)形式，其中用得最多的一種是用：“如果……，則……“所表示的關(guān)聯(lián)形式，它反映了信息間的某種因果關(guān)系。例如把“大雁向南飛”與“冬天就要來臨了”這兩個(gè)信息關(guān)聯(lián)在一起，就得到了如下一條知識(shí)：如果大雁向南飛，則冬天就要來臨了。不同事物或者相同事物間的不同關(guān)系形成了不同的知識(shí)。例如，“雪是白色的”是一條知識(shí)，它反映了“雪”與“顏色”之間的一種關(guān)系。又如“如果頭痛且流涕，則有可能患了感冒”是一條知識(shí)，它反映了“頭痛且流涕”與“可能患了感冒”之間的一種因果關(guān)系。

二、知識(shí)的特性1、相對(duì)正確性知識(shí)是否正確是有前提條件的如：1+1=22、不確定性造成知識(shí)具有不確定性的原因有哪些：由隨機(jī)性引起的不確定性(也就是說，這件事是隨機(jī)發(fā)生的，比如說，拋硬幣，是正面朝上還是反面朝上，不確定。隨機(jī)事件只有發(fā)生的時(shí)候我們才知道。)由模糊性引起的不確定性由模糊概念、模糊關(guān)系所形成的知識(shí)是不確定的。（知識(shí)是有關(guān)信息關(guān)聯(lián)在一起形成的信息結(jié)構(gòu)，“信息”與“關(guān)聯(lián)”是構(gòu)成知識(shí)的兩個(gè)要素。由于現(xiàn)實(shí)世界的復(fù)雜性，信息可能是精確的，也可能是不精確的、模糊的；關(guān)聯(lián)可能是確定的，也可能是不確定的。）（比如說：人的個(gè)子高與個(gè)子矮，分界線是模糊的）由不完全性引起的不確定性（就是說，有些事我們還不是很清楚，所以不能確定。如：很多年以前的肺結(jié)核，今天的癌癥）由經(jīng)驗(yàn)性引起的不確定性（在人工智能的重要研究領(lǐng)域?qū)＜蚁到y(tǒng)中，知識(shí)都是由領(lǐng)域?qū)＜姨峁┑?，這種知識(shí)大都是領(lǐng)域?qū)＜以陂L(zhǎng)期的實(shí)踐及研究中積累起來的經(jīng)驗(yàn)性知識(shí)。盡管領(lǐng)域?qū)＜夷軌虻眯膽?yīng)手地運(yùn)用這些知識(shí)，正確地解決領(lǐng)域內(nèi)的有關(guān)問題，但若讓他們精確地表述出來卻是相當(dāng)困難的，這是引起知識(shí)不確定性的一個(gè)原因。另外，由于經(jīng)驗(yàn)性自身就蘊(yùn)含著不精確性及模糊性，這就形成了知識(shí)不確定性的另一個(gè)原因。因此，在專家系統(tǒng)中大部分知識(shí)都具有不確定性這一特性。）3、可表示性與可利用性表示：(如我們可以用語言來表達(dá)知識(shí)、用文字來表達(dá)知識(shí)、還可以用圖形來描述、在計(jì)算機(jī)中還可以用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)來表示知識(shí)。)利用：用知識(shí)解決所面臨的各種各樣的問題。三、知識(shí)的分類：1、從作用范圍來劃分：常識(shí)性知識(shí)：是人們普遍知道的知識(shí)，適用于所有領(lǐng)域。領(lǐng)域性知識(shí)：是面向某個(gè)具體領(lǐng)域的知識(shí)，是專業(yè)性的知識(shí)，只有相應(yīng)專業(yè)的人員才能掌握并用來求解領(lǐng)域內(nèi)的有關(guān)問題。2、從知識(shí)的作用劃分事實(shí)性知識(shí)：（就是真理）用于描述領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)概念、事實(shí)、事物的屬性及狀態(tài)等。如：糖是甜的大同是個(gè)古城一年有春夏秋冬四個(gè)季節(jié)。事實(shí)性知識(shí)一般采用直接表達(dá)的形式，如用謂詞公式表示等。過程性知識(shí)：是與領(lǐng)域相關(guān)的知識(shí)，用于指出如何處理與問題相關(guān)的信息，以求得問題的解。一般用產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)求解?？刂菩灾R(shí)：又稱為深層知識(shí)、元知識(shí)。用已有的知識(shí)進(jìn)行問題求解的知識(shí)，即關(guān)于知識(shí)的知識(shí)。例如問題求解中的推理策略（正向推理及逆向推理）；信息傳播策略（如不確定性的傳遞算法）；搜索策略（廣度優(yōu)先、深度優(yōu)先、啟發(fā)式搜索等）；求解策略（求第一個(gè)解、全部解、嚴(yán)格解、最優(yōu)解等）；限制策略（規(guī)定推理的限度）等等。3、從確定性劃分：確定性知識(shí)：可指出其值為真或假的知識(shí)。不確定性知識(shí)：它是不精確的、不完全的、模糊的知識(shí)。4、從知識(shí)結(jié)構(gòu)及表現(xiàn)形式來劃分:

邏輯性知識(shí)：反映人類邏輯思維過程的知識(shí)，一般具有因果關(guān)系，具有難以精確描述的特點(diǎn)。它們通常是基于專家的經(jīng)驗(yàn)，以及對(duì)一些事物的直觀感覺。一階謂詞邏輯表示法、產(chǎn)生式表示法用來表達(dá)這種知識(shí)。形象性知識(shí)：通過事物的形象建立起來的知識(shí)稱為形象性知識(shí)。5、從抽象的、整體的觀點(diǎn)來劃分，知識(shí)可分為：零級(jí)知識(shí)，一級(jí)知識(shí)，二級(jí)知識(shí)。

這種關(guān)于知識(shí)的層次劃分還可以繼續(xù)下去，每一級(jí)知識(shí)都對(duì)其低一層的知識(shí)有指導(dǎo)意義。其中，零級(jí)知識(shí)是指問題領(lǐng)域內(nèi)的事實(shí)、定理、方程、實(shí)驗(yàn)對(duì)象和操作等常識(shí)性知識(shí)及原理性知識(shí)；一級(jí)知識(shí)是指具有經(jīng)驗(yàn)性、啟發(fā)性的知識(shí)，例如經(jīng)驗(yàn)性規(guī)則、含義模糊的建議、不確切的判斷標(biāo)準(zhǔn)等；二級(jí)知識(shí)是指如何運(yùn)用上述兩級(jí)知識(shí)的知識(shí)。

在實(shí)際應(yīng)用中，通常把零級(jí)知識(shí)與一級(jí)知識(shí)統(tǒng)稱為領(lǐng)域知識(shí)，而把二級(jí)以上的知識(shí)統(tǒng)稱為元知識(shí)。四、知識(shí)的表示

所謂知識(shí)表示實(shí)際上就是對(duì)知識(shí)的一種描述，或者說是一組約定，一種計(jì)算機(jī)可以接受的用于描述知識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示的過程就是把知識(shí)編碼成某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的過程。

知識(shí)表示方法又稱為知識(shí)表示技術(shù)，其表示形式稱為知識(shí)表示模式。目前用得較多的知識(shí)表示方法主要有：一階謂詞邏輯表示法，產(chǎn)生式表示法，框架表示法，語義網(wǎng)絡(luò)表示法，腳本表示法，過程表示法，Petri網(wǎng)表示法，面向?qū)ο蟊硎痉āＲ话銇碚f，在選擇知識(shí)表示方法時(shí)，應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行考慮：

1．充分表示領(lǐng)域知識(shí)

確定一個(gè)知識(shí)表示模式時(shí)，首先應(yīng)該考慮的是它能否充分地表示我們所要解決的問題所在領(lǐng)域的知識(shí)。為此，需要深入地了解領(lǐng)域知識(shí)的特點(diǎn)以及每一種表示模式的特征，以便做到“對(duì)癥下藥”。例如，在醫(yī)療診斷領(lǐng)域中，其知識(shí)一般具有經(jīng)驗(yàn)性、因果性的特點(diǎn)，適合于用產(chǎn)生式表示法進(jìn)行表示；而在設(shè)計(jì)類（如機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)）領(lǐng)域中，由于一個(gè)部件一般由多個(gè)子部件組成，部件與子部件既有相同的屬性又有不同的屬性，即它們既有共性又有個(gè)性，因而在進(jìn)行知識(shí)表示時(shí)，應(yīng)該把這個(gè)特點(diǎn)反映出來，此時(shí)單用產(chǎn)生式模式來表示就不能反映出知識(shí)間的這種結(jié)構(gòu)關(guān)系，這就需要把框架表示法與產(chǎn)生式表示法結(jié)合起來。2．有利于對(duì)知識(shí)的利用

知識(shí)的表示與利用是密切相關(guān)的兩個(gè)方面?！氨硎尽钡淖饔檬前杨I(lǐng)域內(nèi)的相關(guān)知識(shí)形式化并用適當(dāng)?shù)膬?nèi)部形式存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中去，而“利用”是使用這些知識(shí)進(jìn)行推理，求解現(xiàn)實(shí)問題。“表示”的目的是為了“利用”，而“利用”的基礎(chǔ)是“表示”。3．便于對(duì)知識(shí)的獲取、組織、維護(hù)與管理組織：依賴于知識(shí)的表示方法。維護(hù)：知識(shí)的質(zhì)量、數(shù)量、性能方面補(bǔ)充、修改、刪除。管理：保證知識(shí)的一致性、完整性。4．便于理解和實(shí)現(xiàn)

3.2一階謂詞邏輯表示法一、表示知識(shí)的方法謂詞邏輯是一種形式語言，也是到目前為止能夠表達(dá)人類思維活動(dòng)規(guī)律的一種最精確的語言。行動(dòng)規(guī)則：二、一階謂詞邏輯表示法的特點(diǎn)

3.3 產(chǎn)生式表示法“產(chǎn)生式”這一術(shù)語是由美國(guó)數(shù)學(xué)家波斯特（E.POST）在1943年首先提出來的，他根據(jù)串代替規(guī)則提出了一種稱為波斯特機(jī)的計(jì)算機(jī)模型，模型中的每條規(guī)則稱為一個(gè)產(chǎn)生式。1972年紐厄爾和西蒙在研究人類知識(shí)模型中開發(fā)了基于規(guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)。一、產(chǎn)生式的基本形式

（1）謂詞邏輯中的P→Q這個(gè)合式公式，只能表示精確的知識(shí)，產(chǎn)生式可以表示精確與不精確知識(shí)。（謂詞邏輯只表示精確的知識(shí)，要么成立，要么不成立。也就是說，只取真、假。比如說：在謂詞邏輯中，P→Q，若P為：天在下雨，Q為天不晴。這時(shí)P→Q為真。但如果：為：P：天在下雨，Q為天晴。這時(shí)P→Q為假。也就是只取真值和假值。而產(chǎn)生式，不僅可以取真假，還可以取真假以外的情況，也就是模糊的情況。）（2）謂詞邏輯中P→Q這個(gè)合式公式，條件要求精確匹配，產(chǎn)生式中條件可精確或模糊匹配。（也就是說，謂詞邏輯與產(chǎn)生式的第一個(gè)區(qū)別是：在值上，一個(gè)是精確的，一個(gè)是不精確的。第二個(gè)區(qū)別是：前者在匹配上，是精確的匹配；后者可以精確匹配也可以精確匹配也可以模糊匹配。）

謂詞邏輯中的蘊(yùn)含式與產(chǎn)生式的區(qū)別?；拘问接邢嗤男问?，其實(shí)蘊(yùn)含式只是產(chǎn)生式的一種特殊情況：

二、產(chǎn)生式系統(tǒng)的含義把一組產(chǎn)生式放在一起，讓它們互相配合，協(xié)同作用，一個(gè)產(chǎn)生式生成的結(jié)論(Qi)可以供另一個(gè)產(chǎn)生式作為已知事實(shí)(Pj)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)。(PiQiPjQj)一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：規(guī)則庫(kù)、綜合數(shù)據(jù)庫(kù)（事實(shí)庫(kù)）、控制系統(tǒng)。規(guī)則庫(kù)：用于描述相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)知識(shí)的產(chǎn)生式集合稱為規(guī)則庫(kù)。

顯然，規(guī)則庫(kù)是產(chǎn)生式系統(tǒng)賴以進(jìn)行問題求解的基礎(chǔ)，其知識(shí)是否完整、一致，表達(dá)是否準(zhǔn)確、靈活，對(duì)知識(shí)的組織是否合理等，不僅將直接影響到系統(tǒng)的性能，而且還會(huì)影響到系統(tǒng)的運(yùn)行效率，因此對(duì)規(guī)則庫(kù)的設(shè)計(jì)與組織應(yīng)給予足夠的重視。一般來說，在建立規(guī)則庫(kù)時(shí)應(yīng)注意以下問題：

(1）有效地表達(dá)領(lǐng)域內(nèi)的過程性知識(shí)(過程性知識(shí)：是與領(lǐng)域相關(guān)的知識(shí)，用于指出如何處理與問題相關(guān)的信息，以求得問題的解。)。規(guī)則庫(kù)中存放的主要是過程性知識(shí)，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的求解。為了使系統(tǒng)具有較強(qiáng)的問題求解能力，除了需要獲取足夠的知識(shí)外，還需要對(duì)知識(shí)進(jìn)行有效的表達(dá)。

(2）對(duì)知識(shí)進(jìn)行合理的組織與管理。對(duì)規(guī)則庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M織，采用合理的結(jié)構(gòu)形式，可使推理避免訪問那些與當(dāng)前問題求解無關(guān)的知識(shí)，從而提高求解問題的效率。另外，對(duì)規(guī)則庫(kù)進(jìn)行合適的管理，可以檢測(cè)并排除那些冗余及矛盾的知識(shí)，保持知識(shí)的一致性，提高規(guī)則庫(kù)的質(zhì)量。綜合數(shù)據(jù)庫(kù)：（綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和我們平時(shí)說的普通的數(shù)據(jù)庫(kù)不同，我們說的普通的數(shù)據(jù)庫(kù)里可能有一些數(shù)據(jù)字段，這些字段可能是數(shù)值型的、可能是字符型的、可能是日期型的，還可能是其它型的。那么我們所說的這個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)又指什么呢？）

綜合數(shù)據(jù)庫(kù)又稱為事實(shí)庫(kù)、上下文、黑板等。它是一個(gè)用于存放問題求解過程中各種當(dāng)前信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，例如問題的初始狀態(tài)、原始證據(jù)、推理中得到的中間結(jié)論及最終結(jié)論。綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的特點(diǎn)：當(dāng)規(guī)則庫(kù)中某條產(chǎn)生式的前提可與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的某些已知事實(shí)匹配時(shí)，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(kù)中，作為后面推理的已知事實(shí)。（這句話的意思是：我們?cè)谝?guī)則庫(kù)中先找一個(gè)Pi，然后，看它是否與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)里的某個(gè)或某些事實(shí)相匹配，如果匹配，我們會(huì)得到Qi，我們把得到的Qi放到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)里去，作為一種新的事實(shí)存在。）（因此，我們說）綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的內(nèi)容是在不斷變化、是動(dòng)態(tài)的，正是由于它內(nèi)容的不斷變化，才構(gòu)成了由原始數(shù)據(jù)到結(jié)論的變化過程。（那么，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)里的事實(shí)我們一般用什么進(jìn)行描述？）綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)，常用字符串、向量、矩陣、表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示?？刂葡到y(tǒng)（按書P107）

：

是規(guī)則庫(kù)與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)連接的橋梁。又稱推理機(jī)構(gòu)，由一組程序組成，負(fù)責(zé)整個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)問題的求解。主要完成以下工作：按一定的策略從規(guī)則庫(kù)選擇規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中已知事實(shí)進(jìn)行匹配。匹配成功的規(guī)則可能不止一條，稱為發(fā)生沖突。推理機(jī)構(gòu)必須調(diào)用相應(yīng)的解決沖突策略進(jìn)行消解，以便從中選出一條執(zhí)行。在執(zhí)行某一條規(guī)則時(shí)，如果該規(guī)則右部是一個(gè)或多個(gè)結(jié)論，則把這些結(jié)論加入到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中；如果規(guī)則的右部是一個(gè)或多個(gè)操作，則執(zhí)行這些操作。對(duì)于不確定性知識(shí)，在執(zhí)行每一條規(guī)則時(shí)還要按一定算法計(jì)算結(jié)論的不確定性。（也就是說，要算一下，這個(gè)結(jié)論的可信度有多高。也就是說，當(dāng)知識(shí)不確定時(shí)，每執(zhí)行一條，要計(jì)算一下，這個(gè)結(jié)論的可信度。）隨時(shí)掌握結(jié)束產(chǎn)生式系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)機(jī)，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候停止系統(tǒng)的運(yùn)行。（是否已找到了目標(biāo)）產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的一般步驟：三、產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理過程產(chǎn)生式系統(tǒng)問題的求解過程是一個(gè)不斷的從規(guī)則庫(kù)中選取可用規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行匹配的過程，規(guī)則的每一次成功匹配都使綜合數(shù)據(jù)庫(kù)增加了新的內(nèi)容，并朝著問題的解決方向前進(jìn)了一步，這一過程稱為推理。根據(jù)推理過程進(jìn)行的方向推理可分為正向推理、反向推理、混合推理。（書P109）四、產(chǎn)生式系統(tǒng)的分類

①按推理方向劃分為：前向、后向、雙向產(chǎn)生式系統(tǒng)。②按表示知識(shí)的確定性分為：確定性及不確定性產(chǎn)生式系統(tǒng)。③按規(guī)則庫(kù)及綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征分類：可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng)、可分解的產(chǎn)生式系統(tǒng)、可恢復(fù)的產(chǎn)生式系統(tǒng)（1） 可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng)：產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的過程是一個(gè)反復(fù)從規(guī)則庫(kù)中選用合適規(guī)則并執(zhí)行規(guī)則的過程。在執(zhí)行中，不同的控制策略將會(huì)得到不同的規(guī)則執(zhí)行次序，有不同的求解效率。如果一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)對(duì)規(guī)則的使用次序是可交換的，無論先使用哪一條規(guī)則都可以達(dá)到目的，即規(guī)則的使用次序是無關(guān)緊要的，稱這樣的產(chǎn)生式系統(tǒng)為可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng)。例設(shè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)DB的初始狀態(tài)是{a，b，c}，其中a，b，c均為整數(shù)，設(shè)規(guī)則庫(kù)RB有下述規(guī)則：R1:IF{a，b，c}THEN{a，b，c，a×b}R2:IF{a，b，c}THEN{a，b，c，b×c}R3:IF{a，b，c}THEN{a，b，c，a×c}執(zhí)行完規(guī)則后，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)DB為{a，b，c，a×b，b×c，a×c}，與R1、R2和R3執(zhí)行的順序無關(guān)。無論先使用哪一條規(guī)則，都可達(dá)到目的，由RB和DB構(gòu)成的產(chǎn)生式系統(tǒng)是一個(gè)可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng)。（2）可分解的產(chǎn)生式系統(tǒng)：用括弧連接起來的子節(jié)點(diǎn)間是“與”關(guān)系，不用括弧連接的子節(jié)點(diǎn)是“或”關(guān)系。顯然，用圖表示可分解產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的過程時(shí)，得到的是一棵與／或樹。（3）可恢復(fù)的產(chǎn)生式系統(tǒng)在問題的求解過程中既可以對(duì)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)添加內(nèi)容，又可刪除或修改老內(nèi)容的產(chǎn)生式系統(tǒng)為可恢復(fù)的產(chǎn)生式系統(tǒng)。五、產(chǎn)生式表示法的特點(diǎn)

產(chǎn)生式表示法適合于表示具有下列特點(diǎn)的領(lǐng)域知識(shí)：

(l）由許多相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)元組成的領(lǐng)域知識(shí)，彼此間關(guān)系不密切，不存在結(jié)構(gòu)關(guān)系。例如化學(xué)反應(yīng)方面的知識(shí)。(2）具有經(jīng)驗(yàn)性及不確定性的知識(shí)，而且相關(guān)領(lǐng)域中對(duì)這些知識(shí)沒有嚴(yán)格、統(tǒng)一的理論。例如醫(yī)療診斷、故障診斷等方面的知識(shí)。

(3）領(lǐng)域問題的求解過程可被表示為一系列相對(duì)獨(dú)立的操作，而且每個(gè)操作可被表示為一條或多條產(chǎn)生式規(guī)則。一、框架理論

3.4 框架表示法二、框架框架的一般表示形式

由上述表示形式可以看出，一個(gè)框架可以有任意有限數(shù)目的槽，一個(gè)槽可以有任意有限數(shù)目的側(cè)面，一個(gè)側(cè)面又可以有任意有限數(shù)目的側(cè)面值。一個(gè)槽可以分為若干個(gè)側(cè)面，也可不分側(cè)面，視其描述的屬性而定。另外，槽值或側(cè)面值既可以是數(shù)值、字符串、布爾值，也可以是一個(gè)在滿足某個(gè)給定條件時(shí)要執(zhí)行的動(dòng)作或過程，特別是它還可以是另一個(gè)框架的名字，從而實(shí)現(xiàn)一個(gè)框架對(duì)另一個(gè)框架的調(diào)用，表示出框架之間的橫向聯(lián)系。

例（結(jié)合書上例子講）：

該框架共有九個(gè)槽，分別描述了“教師”九個(gè)方面的情況，或者說是關(guān)于“教師”的九個(gè)屬性，在每個(gè)槽里都指出了一些說明性的信息，用于對(duì)槽的填值給出某些限制。其中，“單位”用來說明填充槽值時(shí)的格式限制；“范圍”指出槽的值只能在指定的范圍內(nèi)挑選，例如對(duì)“職稱”槽，其槽值只能是“教授”、“副教授”、“講師”、“助教”中的某一個(gè)，不能是別的，如“工程師”等；“缺省”表示當(dāng)相應(yīng)槽不填入槽值時(shí)，就以缺省值作為槽值，這樣可以節(jié)省一些填槽的工作。例如對(duì)“性別”槽，當(dāng)不填入“男”或“女”時(shí)，就默認(rèn)它是“男”，這樣對(duì)男性教師就可以不填這個(gè)槽的槽值。

當(dāng)把具體的信息填入槽或側(cè)面后，就得到了相應(yīng)框架的一個(gè)事例框架。例如把某教師的一組信息填入“教師”框架的各個(gè)槽，就可得到：三、框架網(wǎng)絡(luò)

一般來說，單個(gè)框架只能表示簡(jiǎn)單對(duì)象的知識(shí)，在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)對(duì)象比較復(fù)雜時(shí)，往往需要把多個(gè)相互聯(lián)系的框架組織起來進(jìn)行表示。（1）橫向聯(lián)系：由于框架中的槽值或側(cè)面值都可以是另一個(gè)框架的名字，這就在框架之間建立起來了聯(lián)系，通過一個(gè)框架可以找到另一個(gè)框架。如在上例關(guān)于夏冰的框架中，“住址”槽的槽值是“adr—1”，而它是一個(gè)地址框架的名字，這就在“教師-1”與“adr-1”這兩個(gè)框架間建立了聯(lián)系。當(dāng)某人希望了解夏冰的情況時(shí)，不僅可以直接在“教師-1”框架中了解到有關(guān)她的“年齡”、“職稱”等情況，還可通過“住址”槽找到她的住址框架，從而得知她的詳細(xì)住址。（2）縱向聯(lián)系：以學(xué)校里“師生員工”框架、“教職工”框架及“教師”框架為例，說明如何在它們之間建立起縱向聯(lián)系。我們知道，無論是教師，還是學(xué)生以及在學(xué)校工作的其他人員，如干部、實(shí)驗(yàn)員、工人等，盡管他們所擔(dān)負(fù)的任務(wù)不同，但由于他們都共處于學(xué)校這個(gè)環(huán)境中，必然會(huì)有一些共同的屬性，因此在對(duì)他們進(jìn)行描述時(shí)，可以把他們具有的共同屬性抽取出來，構(gòu)成一個(gè)上層框架，然后再對(duì)各類人員獨(dú)有的屬性分別構(gòu)成下層框架，為了指明框架間的這種上、下關(guān)系，可在下層框架中設(shè)立一個(gè)專用的槽（一般稱為“繼承”槽），用以指出它的上層框架是哪一個(gè)。這樣不僅在框架間建立了縱向聯(lián)系，而且通過這種聯(lián)系，下層框架還可以繼承上層框架的屬性及值，避免了重復(fù)描述，節(jié)約了時(shí)間和空間的開銷。

繼承性是框架表示法的一個(gè)重要特性，它不僅可以在兩層框架之間實(shí)現(xiàn)繼承關(guān)系，而且可以通過兩兩的繼承關(guān)系，從最低層追溯到最高層，使高層的信息逐層向低層傳遞。（3）框架網(wǎng)絡(luò)：用框架名作為槽值時(shí)所建立起來的框架間的橫向聯(lián)系，用“繼承”槽建立起來的框架間的縱向聯(lián)系，像這樣具有橫向聯(lián)系及縱向聯(lián)系的一組框架稱為框架網(wǎng)絡(luò)。下圖是一個(gè)關(guān)于師生員工的框架網(wǎng)絡(luò)。

在如圖所示的框架網(wǎng)絡(luò)中，“師生員工”框架用于描述師、生、員、工們的共同屬性，例如“姓名”、“性別”、“年齡”等；“教職工”框架用于描述教師、干部、工人的共同屬性，但凡是在“師生員工”框架中已經(jīng)指出的屬性在這里就可以不再指出；“學(xué)生”框架用于描述學(xué)生的共同屬性，已在“師生員工”框架中指出的屬性在這里也可不再重復(fù)描述。以此類推可知，在“教師”框架、“工人”框架、“電子系學(xué)生”框架等中也只需描述只有他們自己具有的屬性。

但是，如果一個(gè)在上層框架中描述的屬性在下層框架需作進(jìn)一步說明時(shí)，則需要在下層框架中再次給出描述。例如，設(shè)在“師生員工”框架中對(duì)“年齡”槽的描述是：年齡：?jiǎn)挝唬q）

由于學(xué)生一般都是在七歲開始上學(xué)的，因此學(xué)生的年齡可由年齡=學(xué)齡＋7得到，所以在“學(xué)生”框架中仍可設(shè)置“年齡”槽，并在該槽的描述中給出計(jì)算年齡的過程。如果在下層框架中對(duì)某些槽沒有作特別的聲明，那么它將自動(dòng)繼承上層框架相應(yīng)槽的槽值。下面具體地給出上述幾個(gè)框架的描述：師生員工框架為：

由上述框架描述可以看出：(1）在框架網(wǎng)絡(luò)中，既有用“繼承”槽指出的上、下層框架間的縱向聯(lián)系，也有以框架名作為槽值指出的框架間的橫向聯(lián)系，因此框架網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)縱、橫交錯(cuò)的復(fù)雜的框架體系結(jié)構(gòu)。(2）原則上說，事例框架中的每一個(gè)槽都應(yīng)給出槽值，但對(duì)可以繼承上層框架槽值的槽，其槽值可不給出。例如在上面的“教師一1”框架中，雖然沒有給出“性別”、“職稱”槽及其槽值，但由繼承性可知孫林的性別為“男”，職稱為“講師”。（1）充分表達(dá)事物各有關(guān)方面的屬性

在以框架作為知識(shí)表示模式的系統(tǒng)中，知識(shí)是通過事物的屬性來表示的。這里所說的“各有關(guān)方面的屬性”有兩方面的含義：一是要與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)相一致，凡是系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)所要求的屬性，或者問題求解中有可能要用到的屬性都應(yīng)該用相應(yīng)的槽把它們表示出來；另一是僅僅需要對(duì)有關(guān)的屬性設(shè)立槽，不可面面俱到，以免浪費(fèi)空間和降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率。在選擇把哪些屬性作為槽的描述對(duì)象時(shí)，首先要對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)及應(yīng)用范圍進(jìn)行認(rèn)真的分析，并依此對(duì)事物的屬性進(jìn)行篩選，僅把那些需要的屬性找出來，并為它們建立相應(yīng)的槽。四、框架中槽的設(shè)置與組織（2）充分表達(dá)相關(guān)事物間的各種關(guān)系在框架系統(tǒng)中，事物之間的聯(lián)系是通過在槽中填入相應(yīng)的框架名來實(shí)現(xiàn)的，至于它們之間究竟是一種什么關(guān)系，則是由槽名來指明的。為了提供一些常用且可公用的槽名，在框架表示系統(tǒng)中通常定義一些標(biāo)準(zhǔn)槽名，應(yīng)用時(shí)不用說明就可直接使用，稱這些槽名為系統(tǒng)預(yù)定義槽名。下面列出其中用得較多的幾個(gè)。

(a)ISA槽。ISA槽用于指出事物間抽象概念上的類屬關(guān)系。其直觀含義是“是一個(gè)”，“是一種”，“是一只”，…。當(dāng)用它作為某下層框架的槽時(shí)，表示該下層框架所描述的事物是其上層框架的一個(gè)特例，上層框架是比下層框架更一般或更抽象的概念。如上例中的“教師”框架和“教師-1”框架。(b)AKO槽。AKO槽用于具體地指出事物間的類屬關(guān)系。其直觀含義是“是一種”。當(dāng)用它作為某下層框架的槽時(shí)，就明確地指出該下層框架所描述的事物是其上層框架所描述事物中的一種，下層框架可以繼承其上框架所描述的屬性及值。如“運(yùn)動(dòng)員”框架和“棋手”框架，“棋手”是“運(yùn)動(dòng)員”中的一種。AKO槽和ISA槽可以表示出框架系統(tǒng)中框架之間的類－超類以及實(shí)例－類的關(guān)系。由AKO槽和ISA槽所指出的聯(lián)系一般都具有繼承性，即下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性與值。(C)Instance槽。Instance槽用來建立AKo槽的逆關(guān)系。當(dāng)用它作為某上層框架的槽時(shí)，可用來指出它的下一層框架是哪一些。對(duì)于上例，假設(shè)還有“足球運(yùn)動(dòng)員”、“排球運(yùn)動(dòng)員”的框架，則“運(yùn)動(dòng)員”框架中可用Instance槽來指出它的這些下層框架，即：由Instance槽所建立起來的上、下層框架間的聯(lián)系具有繼承性，即下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性與值。(d)Part一of槽。Part一of槽用于指出“部分”與“全體”的關(guān)系。當(dāng)用它作為某下層框架的槽時(shí)，它指出該下層框架所描述的事物只是其上層框架所描述事物的一部分。例如，上層框架是對(duì)汽車的描述，下層框架是對(duì)輪胎的描述。顯然，輪胎只是汽車的一部分（部件）。這里，應(yīng)特別注意把“Part一of”槽與上面討論的那四種槽區(qū)分開來。它們雖然都是用來指出框架間的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系的，但卻有著完全不同的性質(zhì)。前面那三種槽描述的是上、下層框架間的類屬關(guān)系，它們具有共同的特性，下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性及值；而“Part一of”槽只是指出下層框架是上層框架的一個(gè)子結(jié)構(gòu)，兩者一般不具有共同的特征，下層框架不能繼承上層框架所描述的屬性及值。例如，輪胎是汽車一部分，但兩者的結(jié)構(gòu)及性能卻完全不同，“輪胎”框架不能繼承“汽車”框架所描述的屬性及值。(e)Infer槽。Infer槽用于指出兩個(gè)框架所描述事物間的邏輯推理關(guān)系，用它可以表示相應(yīng)的產(chǎn)生式規(guī)則。例如，設(shè)有如下知識(shí)：如果咳嗽、發(fā)燒且流涕，則八成是患了感冒，需服用“感冒清”,一日三次，每次2一3粒，多喝開水。對(duì)該知識(shí)，可用如下兩個(gè)框架表示：

(f)Possible-Reason槽。Possible一Reason槽與Infer槽的作用相反，它用來把某個(gè)結(jié)論與可能的原因聯(lián)系起來。例如，在上述的“結(jié)論”框架中可增加一個(gè)Possible一Reason槽，其槽值是某個(gè)框架的框架名，在該框架中描述了產(chǎn)生“感冒”的原因，如感染了流感病毒等。（3）對(duì)槽及側(cè)面進(jìn)行合理的組織盡量把不同框架中所描述的相同屬性抽取出來，構(gòu)成上層框架。而在下層框架中只描述相應(yīng)事物獨(dú)有的屬性。例如，設(shè)有鴿子、啄木鳥、布谷鳥、燕子及鸚鵡等五種動(dòng)物，要求用框架將其特征描述出來。分析這五種動(dòng)物可以發(fā)現(xiàn)，它們有許多共同的特征，如身上有羽毛，會(huì)飛、會(huì)走等等。此時(shí)，可把這些共同特征抽取出來構(gòu)成一個(gè)上層框架，然后再對(duì)每一個(gè)動(dòng)物獨(dú)有的特征（如羽毛顏色、嘴的形狀等）分別構(gòu)成一個(gè)框架，再用AKO槽或Instance槽把上、下層框架聯(lián)系起來。(4)有利于進(jìn)行框架推理用框架表示知識(shí)的系統(tǒng)一般由兩大部分組成：一是由框架及其相互關(guān)聯(lián)構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)；另一是由一組解釋程序構(gòu)成的框架推理機(jī)。前者的作用是提供求解問題所需要的知識(shí)，后者的作用是針對(duì)用戶提出的問題，通過運(yùn)用知識(shí)庫(kù)中的相關(guān)知識(shí)完成求解問題的任務(wù)，給出問題的解。框架推理是一個(gè)反復(fù)進(jìn)行框架匹配的過程。五、框架系統(tǒng)中求解問題的基本過程在用框架表示知識(shí)的系統(tǒng)中，問題的求解主要是通過匹配與填槽實(shí)現(xiàn)的。1、當(dāng)要求解某個(gè)問題時(shí)，首先把這個(gè)問題用一個(gè)框架表示出來。2、通過與知識(shí)庫(kù)中已有的框架進(jìn)行匹配，找出一個(gè)或幾個(gè)可匹配的預(yù)選框架作為初步假設(shè)。3、在此初步假設(shè)的引導(dǎo)下收集進(jìn)一步的信息。4、最后用某種評(píng)價(jià)方法對(duì)預(yù)選框架進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便決定是否接受它?？蚣艿钠ヅ涫峭ㄟ^對(duì)相應(yīng)的槽的槽名及槽值逐個(gè)進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)的。如果兩個(gè)框架的各對(duì)應(yīng)槽沒有矛盾或者滿足預(yù)先規(guī)定的某些條件，就認(rèn)為這兩個(gè)框架可以匹配。由于框架間存在繼承關(guān)系，一個(gè)框架所描述的某些屬性及值可能是從它的上層框架那里繼承過來的，因此兩個(gè)框架的比較往往要牽涉到它們的上層、上上層框架。另外，框架間的匹配一般都具有不確定性，因?yàn)榻⒃谥R(shí)庫(kù)中的框架其結(jié)構(gòu)和描述都已固定下來，而應(yīng)用中的問題卻是隨機(jī)的，變化的，要使它們完全一致是不現(xiàn)實(shí)的?，F(xiàn)在來看一個(gè)例子。假設(shè)前面提出的關(guān)于師生員工的框架網(wǎng)絡(luò)已建立在知識(shí)庫(kù)中，當(dāng)前要解決的問題是從知識(shí)庫(kù)中找出一個(gè)滿足如下條件的教師：男性，年齡在30歲以下，身體健康，職稱為講師。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：用此框架與知識(shí)庫(kù)中的框架匹配，顯然“教師-1”框架可以匹配。因?yàn)椤澳挲g”槽與“健康狀況”槽都符合要求，“教師-1”框架雖然沒有給出“性別”及“職稱”的槽值，但由繼承性可知它們分別是‘男”及“講師”，完全符合初始問題框架“教師一x”的要求，所以要找的教師有可能就是孫林。這里之所以說是“有可能”，是由于知識(shí)庫(kù)中可與問題框架“教師一x”匹配成功的框架可能不止一個(gè)，因而目前匹配成功的框架還只能作為預(yù)選框架，需要進(jìn)一步收集信息，以便從中選出一個(gè)，或者根據(jù)框架中其它槽的內(nèi)容以及框架間的關(guān)系明確下一步查找的方向和線索。六、框架表示法的特點(diǎn)：（1）結(jié)構(gòu)性：框架表示法最突出的特點(diǎn)是它善于表達(dá)結(jié)構(gòu)性的知識(shí)，能夠把知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系及知識(shí)間的聯(lián)系表示出來。（2）繼承性：框架表示法通過使槽值為另一個(gè)框架的名字實(shí)現(xiàn)框架間的聯(lián)系，建立起表示復(fù)雜知識(shí)的框架網(wǎng)絡(luò)。在框架網(wǎng)絡(luò)中，下層框架可以繼承上層框架的槽值，也可以進(jìn)行補(bǔ)充和修改，這樣不僅減少了知識(shí)的冗余，而且較好地保證了知識(shí)的一致性。（3）自然性：框架表示法體現(xiàn)了人們?cè)谟^察事物時(shí)的思維活動(dòng)，當(dāng)遇到新事物時(shí)，通過從記憶中調(diào)用類似事物的框架，并將其中某些細(xì)節(jié)進(jìn)行修改、補(bǔ)充，就形成了對(duì)新事物的認(rèn)識(shí)，這與人們的認(rèn)識(shí)活動(dòng)是一致的。（4）框架表示法的主要不足：不善于表達(dá)過程性的知識(shí)。產(chǎn)生歷史：

語義網(wǎng)絡(luò)的概念是在1968年，Quillian（奎廉）的博士論文《人類聯(lián)想的一個(gè)顯示心理學(xué)模型》中最先提出來的。1970年，Simmon（西蒙）將語義網(wǎng)絡(luò)用在自然語言理解的研究中。3.5 語義網(wǎng)絡(luò)表示法一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念（1）語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及語義關(guān)系來表達(dá)知識(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)圖。從圖論的觀點(diǎn)看，它是一個(gè)“帶標(biāo)識(shí)的有向圖”。（2）有向圖的節(jié)點(diǎn)：表示各種事物、概念、情況、屬性、動(dòng)作、狀態(tài)等。（3）（把節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)連接起來，需要?。┗。罕硎靖鞣N語義關(guān)系，指明它所連接的節(jié)點(diǎn)間的某種語義關(guān)系。（4）結(jié)點(diǎn)和弧必須帶有標(biāo)識(shí)，以便區(qū)分各個(gè)不同對(duì)象以及對(duì)象之間各種不同的關(guān)系。（5）從結(jié)構(gòu)上看，語義網(wǎng)絡(luò)一般是由一些基本的語義單元構(gòu)成的，這些最基本的語義單元可用三元組表示為（節(jié)點(diǎn)1、弧、節(jié)點(diǎn)2），稱為基本網(wǎng)元。基本網(wǎng)元語義網(wǎng)絡(luò):當(dāng)把多個(gè)基本網(wǎng)元用相應(yīng)的語義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起時(shí)，就可以得到一個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)。二、語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)1、用語義網(wǎng)絡(luò)表示基本事實(shí)

①類屬關(guān)系（按書P127講）一般用來描述事物之間的類屬關(guān)系。如：ISA、AKO、A-Member-Of、Instance-Of等。②屬性關(guān)系（書P128）：一般是指事物和其屬性之間關(guān)系。如：Have聯(lián)系、Can、Is等。Have表示屬性和事物的“占有”關(guān)系。例“鳥有翅膀”。

Can表示屬性和事物之間的能力或技能關(guān)系。Is表示的含義比較豐富，可表示屬性和事物之間的關(guān)系比較多。③Composed-of聯(lián)系：它表示“構(gòu)成”聯(lián)系，是一種一對(duì)多的聯(lián)系，被它聯(lián)系的節(jié)點(diǎn)間不具有屬性繼承性。例如，“整數(shù)由正整數(shù)、負(fù)整數(shù)及零組成”。④聚集關(guān)系聚集聯(lián)系表示某個(gè)“部分―全體”關(guān)系，即表示某一個(gè)體與其組成成分之間的聯(lián)系，有向弧上的標(biāo)識(shí)為Part一of。知識(shí)表現(xiàn)形式如圖所示：⑤推論關(guān)系如果一個(gè)概念可由另一個(gè)概念推出，則稱它們之間存在推論關(guān)系。如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)簡(jiǎn)單的推論關(guān)系。⑥時(shí)間關(guān)系：如Before、After、At聯(lián)系用來表示事件之間的時(shí)間先后關(guān)系的。其中，Before表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之前發(fā)生；After表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之后發(fā)生；At表示某一事件發(fā)生的時(shí)間。例“唐朝在宋朝之前”可用下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示。⑦位置關(guān)系：Located-on（-at，-under，-inside，-outside等）這些語義聯(lián)系用來表示事物間的位置關(guān)系。例“書放在桌子上”可用下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示。⑧相似關(guān)系:Similar-to、Near-to聯(lián)系：表示事物間的相似和接近關(guān)系。例“貓與虎相似”可用下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示。2、動(dòng)作作為節(jié)點(diǎn)的語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)不僅可以表示一個(gè)物體或概念，也可以表示情況和動(dòng)作。表示動(dòng)作（情況）的結(jié)點(diǎn)有一組向外的弧，這些弧所指向的結(jié)點(diǎn)表示與這個(gè)動(dòng)作（情況）有關(guān)的各種變量（如動(dòng)作發(fā)出者、接受者、動(dòng)作狀態(tài)、程度、后果等）。例如事實(shí)“小燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢”可表示成如下謂詞形式：占有（小燕子，巢，起始時(shí)間，終止時(shí)間）我們用語義網(wǎng)絡(luò)表示時(shí)，以謂詞（或動(dòng)作）“占有”作為中心來組織知識(shí)，并從這個(gè)中心結(jié)點(diǎn)引出4條弧，分別連接與“占有”這個(gè)事件有關(guān)的4個(gè)變量，即占有者（小燕子）、占有物（巢）、起始時(shí)間（春天）、終止時(shí)間（秋天）。其語義網(wǎng)絡(luò)如圖所示。與個(gè)體結(jié)點(diǎn)一樣，關(guān)系結(jié)點(diǎn)同樣可以劃分為類結(jié)點(diǎn)和實(shí)例結(jié)點(diǎn)兩種，實(shí)例結(jié)點(diǎn)和類結(jié)點(diǎn)之間用ISA弧聯(lián)系。例如把事實(shí)“小燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢”擴(kuò)展，可得到如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)。(書P130)由此可見，用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)時(shí)，首先要弄清楚是以個(gè)體為中心還是以動(dòng)作或關(guān)系為中心來組織知識(shí)。如果以動(dòng)作或關(guān)系為中心來組織知識(shí)，則這個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)不僅可以表示簡(jiǎn)單事實(shí)，還可以表示一種情況、一個(gè)事件或一系列動(dòng)作。3、多元語義網(wǎng)絡(luò)的表示語義網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。從本質(zhì)上講，結(jié)點(diǎn)之間的連接是二元關(guān)系。如果我們要表示的事實(shí)是多元關(guān)系，必須將多元關(guān)系轉(zhuǎn)化為二元關(guān)系，然后用語義網(wǎng)表示出來。必要時(shí)要在語義網(wǎng)中增加一些中間結(jié)點(diǎn)。4、表示具有連接詞的事實(shí)或事件

當(dāng)事實(shí)中有“與”、“或”、“非”、“蘊(yùn)含”等關(guān)系時(shí)，語義網(wǎng)絡(luò)中要引入相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)來表示這些關(guān)系。（1）合取關(guān)系一般地，語義網(wǎng)絡(luò)中若不加任何標(biāo)志，可以認(rèn)為連接之間的關(guān)系是合取關(guān)系。在上例中的節(jié)點(diǎn)G1，相連的弧giver,obj以及recip之間是合取關(guān)系。因?yàn)橹挥薪o予者是JOHN，接受者是MARY，給予物是Book，這三個(gè)關(guān)系同時(shí)成立時(shí)，才構(gòu)成事件G1。但在表示一個(gè)事件或動(dòng)作，或者命題中的“與”、“或”關(guān)系互相嵌套時(shí)，明確標(biāo)識(shí)“與”、“或”等結(jié)點(diǎn)，有利于正確構(gòu)造和理解語義網(wǎng)絡(luò)的含義。例如表示“李明給王寧《三國(guó)演義》，王寧讀《三國(guó)演義》”這個(gè)事件，引入“與”結(jié)點(diǎn)連接兩個(gè)動(dòng)作“給”與“讀”，語義網(wǎng)絡(luò)顯得非常簡(jiǎn)練。（2）析取關(guān)系在語義網(wǎng)絡(luò)中，為了表示“或”的關(guān)系，一種最常用的方法是將“或”關(guān)系的弧用一條封閉虛線包圍起來，并標(biāo)記DIS。如圖表示的就是具有“或”關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)，其含義用謂詞公式表示出來就是:（3）否定關(guān)系（4）蘊(yùn)涵關(guān)系（5）量化語義網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)同樣可以是變量，同樣有存在量詞和全稱量詞。利用語義網(wǎng)絡(luò)推理同樣存在量化過程。①存在量詞的量化存在量詞在語義網(wǎng)絡(luò)中可直接用ISA鏈來表示。例如，要表示：Thedogbitsthepostman這句話意味著所涉及的是存在量化。(2）全稱量詞的量化(書P134)表達(dá)全稱量詞可以把語義網(wǎng)分割成多個(gè)空間來實(shí)現(xiàn)量化，其中每一個(gè)空間對(duì)應(yīng)于一個(gè)或幾個(gè)變量范圍。例如要表達(dá)事實(shí)：Everydoghasbitteneverypostman如圖是上述事實(shí)的語義網(wǎng)絡(luò)，其中空間s1是一個(gè)特定的分割，它表示一個(gè)斷言：Adoghasbittenapostman。三、語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的推理在語義網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)所給定的語義還沒有一個(gè)統(tǒng)一的表示方法，因此很多以語義網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)所采用的推理過程完全不同，但大多數(shù)語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的推理過程都包含繼承和匹配兩個(gè)操作。（語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)：用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的問題求解系統(tǒng)稱為語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。）1、語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成：A、語義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)；B、用于求解問題的解釋程序——語義網(wǎng)絡(luò)推理機(jī)。1、繼承推理

繼承指的是“概念―實(shí)例”結(jié)點(diǎn)、“類―子類”結(jié)點(diǎn)之間的屬性和屬性值的傳遞。語義網(wǎng)絡(luò)中最簡(jiǎn)單的推理是通過繼承關(guān)系求得某些個(gè)體的一些屬性值。網(wǎng)絡(luò)中上層結(jié)點(diǎn)和與之相連的下層結(jié)點(diǎn)之間若具有“抽象―具體”或“更抽象―抽象”的從屬關(guān)系，則下層結(jié)點(diǎn)能繼承它所從屬的上層結(jié)點(diǎn)及更上層結(jié)點(diǎn)的全部有用的屬性，只要這個(gè)屬性沒有在它自己的語義描述中被重新定義。繼承推理需要利用ISA和AKO等具有繼承性質(zhì)的語義聯(lián)系來進(jìn)行。例如在如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)中BRICK是概念節(jié)點(diǎn)，BRICK1是一個(gè)實(shí)例節(jié)點(diǎn)。BRICK節(jié)點(diǎn)在其Shape（外形）槽中填入了RECTANGULAR（矩形），說明磚塊的外形是矩形的。這個(gè)描述可以通過ISA鏈傳遞給實(shí)例節(jié)點(diǎn)BRICK1。因此，雖然BRICK1沒有Shape槽，但可以從這個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)推理出BRICK1的外形是矩形的。這種推理過程，類似于人的思維過程。

在語義網(wǎng)絡(luò)中一共有3種繼承過程：值繼承，如果需要（ifneeded）繼承和默認(rèn)（default)繼承。(1)值繼承最簡(jiǎn)單的值繼承是ISA關(guān)系下的直接繼承。(2）如果需要繼承在某些情況下，當(dāng)我們不知道槽值但又需要這個(gè)槽值時(shí)，可以利用已知信息進(jìn)行計(jì)算。進(jìn)行這種計(jì)算的過程稱為if-needed繼承，進(jìn)行這種計(jì)算的程序稱為if-needed程序。這種槽有if-needed側(cè)面，if-needed程序就放在這側(cè)面中。例如，如圖(a)所示，一個(gè)確定重量的程序存放在block節(jié)點(diǎn)的WEIGHT槽的if-needed側(cè)面中。在需要的時(shí)候執(zhí)行這個(gè)程序，就可以根據(jù)BRICK1的密度計(jì)算出重量，并把它存入BRICK1的WEIGHT槽的側(cè)面中，其結(jié)果如圖(b）所示。(3）默認(rèn)繼承在某些情況下，某個(gè)弧值具有相當(dāng)程度的真實(shí)性，但又不能十分肯定，因此設(shè)定為默認(rèn)值，放在這個(gè)節(jié)點(diǎn)中，并標(biāo)明這個(gè)弧為default（默認(rèn)）弧。只要不與現(xiàn)有事實(shí)相沖突，就默認(rèn)這個(gè)值為這個(gè)節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前值，語義網(wǎng)中這種推理稱為默認(rèn)繼承。例如，在圖中，網(wǎng)絡(luò)所表示的含義是：從整體來說，積木的顏色很可能是藍(lán)色的，但在磚塊中，顏色可能是紅的。對(duì)BLOCK和BRICK節(jié)點(diǎn)來說，COLOR弧都是DEFAULT弧，在圖中以括號(hào)加以標(biāo)識(shí)。2．匹配語義網(wǎng)絡(luò)中推理方法主要是依靠匹配。其主要過程為：(A）根據(jù)待求解問題的要求構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片斷，其中有些節(jié)點(diǎn)或弧的標(biāo)識(shí)是空的，反映待求解的問題。(B）依此網(wǎng)絡(luò)片斷到知識(shí)庫(kù)中去尋找可匹配的網(wǎng)絡(luò)，以找出所需要的信息。當(dāng)然，這種匹配一般不是完全的，具有不確定性，因此需要解決不確定性匹配的問題。(C）當(dāng)問題的語義網(wǎng)絡(luò)片斷與知識(shí)庫(kù)中的某語義網(wǎng)絡(luò)片斷匹配時(shí)，則與詢問處匹配的事實(shí)就是問題的解。下面通過一個(gè)例子來說明這一過程。設(shè)有如下事實(shí)：趙云是一個(gè)學(xué)生。他在東方大學(xué)主修計(jì)算機(jī)課程。他入校的時(shí)間是1990年。這些事實(shí)可用如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示出來，并放入知識(shí)庫(kù)中。在圖中，“教育1”是指趙云所受的教育。假設(shè)現(xiàn)在希望知道趙云主修的課程，根據(jù)這個(gè)問題可以構(gòu)造一個(gè)語義網(wǎng)絡(luò)片斷，如圖所示。用如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)片斷與上圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匹配時(shí)，由Major（主要的）弧所指的節(jié)點(diǎn)可知趙云的主修課程是計(jì)算機(jī)，這就得到了問題的答案。如果還希望知道趙云是什么時(shí)間入學(xué)的以及他在哪個(gè)學(xué)校學(xué)習(xí)等，只需在表示問題的語義網(wǎng)絡(luò)片斷中增加相應(yīng)的空節(jié)點(diǎn)及弧就可以了。已知這個(gè)結(jié)構(gòu)有兩個(gè)部件，一個(gè)磚塊BRICK1和一個(gè)楔塊WEDGE。一旦在STRUCTURE和TOY-HOUSE之間放上ISA鏈，我們就知道BRICK1必須支撐WEDGE。在圖中用虛線箭頭表示BRICK1和WEDGE之間的SUPPORT虛鏈。因?yàn)樵谡Z義網(wǎng)絡(luò)中很容易做部件匹配，所以虛線箭頭的位置和方向很容易確定。WEDGE和作為TOR-HOUSE的一個(gè)部件楔塊相匹配，而BRICK1則和磚塊相匹配。五、語義網(wǎng)絡(luò)表示法的特點(diǎn)1、優(yōu)點(diǎn)：

A、結(jié)構(gòu)性：它能把事物的屬性以及事物間的各種語義聯(lián)系顯式地表示出來。用其它表示方法能表達(dá)的知識(shí)幾乎都可以用語義網(wǎng)絡(luò)表示出來。B、聯(lián)想性：語義網(wǎng)絡(luò)最初是作為人類聯(lián)想記憶模型提出來的。C、自然性：語義網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上是一個(gè)帶有標(biāo)識(shí)的有向圖，可直觀地把事物的屬性及事物間的語義聯(lián)系表示出來，便于理解，自然語言與語義網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換也比較容易實(shí)現(xiàn)。

2、缺點(diǎn)：A、非嚴(yán)格性：與謂詞邏輯相比，語義網(wǎng)絡(luò)沒有公認(rèn)的形式表示體系。(一個(gè)給定的語義網(wǎng)絡(luò)所表達(dá)的含義完全依賴于處理程序如何對(duì)它進(jìn)行解釋。在推理過程中，有時(shí)不能區(qū)分事物的“類”與“個(gè)體”，因此通過推理網(wǎng)絡(luò)而實(shí)現(xiàn)的推理不能保證其正確性。)另外，目前采用的表示量詞的網(wǎng)絡(luò)表示方法在邏輯上都是不充分的，不能保證不存在二義性。B、處理上的復(fù)雜性：語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的手段是多種多樣的，這雖對(duì)其表示帶來了靈活性，但同時(shí)也由于表示形式的不一致使得對(duì)它的處理增加了復(fù)雜性。(由于節(jié)點(diǎn)之間的聯(lián)系可以是線性的也可以是非線性的，甚至是遞歸的，因而對(duì)相應(yīng)知識(shí)的檢索就相對(duì)復(fù)雜一些，要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)的搜索要有強(qiáng)有力的組織原則。)

腳本表示法是夏克（R.C.Schank）依據(jù)他的概念依賴?yán)碚撎岢龅囊环N知識(shí)表示方法，時(shí)間約在1975年。腳本與框架類似，由一組槽組成，用來表示特定領(lǐng)域內(nèi)一些事件的發(fā)生序列。

概念依賴?yán)碚?/p>

基本思想是：把人類生活中各類故事情節(jié)的基本概念抽取出來，構(gòu)成一組原子概念，確定這些原子概念間的相互依賴關(guān)系，然后把所有故事情節(jié)都用這組原子概念及其依賴關(guān)系表示出來。夏克在其研制的SAM(scriPtAPPherMechanism）中對(duì)動(dòng)作一類的概念進(jìn)行了原子化，抽取了11

種原子動(dòng)作，并把它們作為槽來表示一些基本行為。3.6 腳本表示法腳本

腳本描述的是特定范圍內(nèi)原型事件的結(jié)構(gòu)，一般由以下幾部分組成：

(l）進(jìn)入條件：指出腳本所描述的事件可能發(fā)生的先決條件，即事件發(fā)生的前提條件。

(2）角色：描述事件中可能出現(xiàn)的人物。

(3）道具：描述事件中可能出現(xiàn)的有關(guān)物體。

(4）場(chǎng)景：描述事件序列，可以有多個(gè)場(chǎng)景。

(5）結(jié)局：給出腳本所描述的事件發(fā)生以后必須滿足的條件。結(jié)局：顧客吃了飯；顧客花了錢；老板掙了錢；餐廳食品減少了。腳本表示法最大的特點(diǎn)是：我們必須把我們想表示的事件規(guī)范成幾個(gè)具體的原子概念，然后我們利用這些規(guī)定的原子概念來表達(dá)事情的整個(gè)的有序地全過程。腳本就像一個(gè)電影劇本一樣，一場(chǎng)一場(chǎng)地表示一些特定事件的序列。目前腳本表示法主要用在自然語言的理解方面。知識(shí)的表示方法的兩種不同的觀點(diǎn)

在人工智能的發(fā)展史中，關(guān)于知識(shí)的表示方法曾存在兩種不同的觀點(diǎn)。

一種觀點(diǎn)認(rèn)為知識(shí)主要是陳述性的，其表示方法應(yīng)著重將其靜態(tài)特性，即事物的屬性以及事物間的關(guān)系表示出來，稱以這種觀點(diǎn)表示知識(shí)的方法為陳述式或說明性表示方法；

另一種觀點(diǎn)認(rèn)為知識(shí)主要是過程性的，其表示方法應(yīng)將知識(shí)及如何使用這些知識(shí)的控制性策略均表述為求解問題的過程，稱以這種觀點(diǎn)表示知識(shí)的方法為過程性表示方法，或過程表示法。3.7過程表示法說明性表示方法是一種靜態(tài)表示知識(shí)的方法，其主要特征是把領(lǐng)域內(nèi)的過程性知識(shí)與控制性知識(shí)（即問題求解策略）分離開來。如在前面討論的產(chǎn)生式系統(tǒng)中，規(guī)則庫(kù)只是用來表示并存儲(chǔ)領(lǐng)域內(nèi)的過程性知識(shí)，而把控制性知識(shí)隱含在控制系統(tǒng)中，兩者是分離的。過程性表示方法著重于對(duì)知識(shí)的利用，它把與問題有關(guān)的知識(shí)以及如何運(yùn)用這些知識(shí)求解問題的控制策略都表述為一個(gè)或多個(gè)求解問題的過程，每一個(gè)過程是一段程序，用于完成對(duì)一個(gè)具體事件或情況的處理。數(shù)據(jù)庫(kù)中有可匹配的已知事實(shí)時(shí)，控制系統(tǒng)可推出結(jié)論Uncle(y,z）。至于如何利用這些知識(shí)推出結(jié)論，那是控制系統(tǒng)的任務(wù)。下面用過程規(guī)則來表示上述知識(shí)：其中，BR:是后向推理的標(biāo)志；GOAL:表示求解子目標(biāo)，即進(jìn)行過程調(diào)用；INSERT:表示對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)施插入操作;RETURN表示該過程規(guī)則結(jié)束，每一條過程規(guī)則都需以RETURN作為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)其它過程調(diào)用該過程規(guī)則時(shí)，一旦執(zhí)行到RETURN就將把控制權(quán)返回到調(diào)用它的過程規(guī)則那里去；帶“?”的變量表示其值將在該過程中求得。

一般來說，一個(gè)過程規(guī)則包括激發(fā)條件、演繹操作、狀態(tài)轉(zhuǎn)換及返回四個(gè)部分，其結(jié)構(gòu)如圖3一36所示。雙線箭頭表示匹配；虛線表示返回值，"Y”表示成功，"N”表示失敗。由上面的例子可以看出，過程表示法與傳統(tǒng)的過程程序設(shè)計(jì)是不一樣的，其區(qū)別主要有：(1）傳統(tǒng)的過程調(diào)用一般采用參數(shù)傳遞，而過程規(guī)則的調(diào)用采用的是模式匹配。(2）傳統(tǒng)的過程調(diào)用是確定的，即只有一個(gè)過程響應(yīng)調(diào)用，而過程規(guī)則調(diào)用時(shí)與目標(biāo)匹配的過程規(guī)則可有多個(gè)。

過程表示法的特點(diǎn)

1、優(yōu)點(diǎn)：

（1）效率較高

過程表示法是用過程表示知識(shí)的，而過程是一段程序，由于程序能準(zhǔn)確地表明先做什么，后做什么以及怎樣做，用戶可直接將一些啟發(fā)式的控制性知識(shí)嵌入到過程中，因此可以避免選擇及匹配那些無關(guān)的知識(shí)，也不需要跟蹤那些不必要的路徑，從而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

（2）控制系統(tǒng)容易設(shè)計(jì)

由于控制性知識(shí)已融入過程中，因而控制系統(tǒng)就比較容易設(shè)計(jì)，它僅起著解釋過程規(guī)則的作用。

2、不足：主要不足之處是不易修改及添加新的知識(shí)，而且當(dāng)對(duì)某一過程進(jìn)行修改時(shí)，有可能影響到其它過程，對(duì)系統(tǒng)的維護(hù)帶來諸多不便。一、面向?qū)ο蟮幕靖拍?、對(duì)象從廣義上講，所謂“對(duì)象”是指客觀世界中的任何事物。從問題求解的角度來講，對(duì)象是與問題領(lǐng)域有關(guān)的客觀事物。從對(duì)象的實(shí)現(xiàn)機(jī)制來講，對(duì)象是一臺(tái)自動(dòng)機(jī)，它有一個(gè)名字，有一組數(shù)據(jù)和一組操作，用于不同對(duì)象間的相互作用通過互傳消息實(shí)現(xiàn)。其中，數(shù)據(jù)表示對(duì)象的狀態(tài)；操作分為兩類，一類對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，改變對(duì)象的狀態(tài)，另一類用于產(chǎn)生輸出結(jié)果。3.8面向?qū)ο蟊硎痉?、類

類在概念上是一種抽象機(jī)制，它是對(duì)一組相似對(duì)象的抽象。因?yàn)樵谥T多對(duì)象中可能有一些具有相同的特征（如具有部分相同的數(shù)據(jù)，允許同樣的操作），為了避免數(shù)據(jù)及操作的重復(fù)描述及存儲(chǔ)，就把共同的部分抽取出來構(gòu)成一個(gè)類。

類也是一個(gè)對(duì)象，只是它的數(shù)據(jù)及操作是該類中各具體對(duì)象共同的那部分。

例如，辦公桌、課桌，……都是具體對(duì)象，但它們有共同屬性，于是可以把它們抽象為“桌子”，桌子是一個(gè)類對(duì)象。各個(gè)類還可以進(jìn)一步進(jìn)行抽象，形成超類。例如，對(duì)桌子，椅子，……可以形成超類“家具”。這樣，超類、類、具體對(duì)象就形成了一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。其實(shí)該結(jié)構(gòu)還可以包含更多的層次，在此結(jié)構(gòu)中，層次越高越抽象，越低越具體。

3．封裝

前已述及，一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)只能由它的私有操作來改變它，其它對(duì)象的操作不能直接改變它的狀態(tài)。當(dāng)一個(gè)對(duì)象需要改變另一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)時(shí)，它只能向該對(duì)象發(fā)送消息，該對(duì)象接受消息后就根據(jù)消息的模式找出相應(yīng)的操作，并執(zhí)行操作改變自己的狀態(tài)。

像這樣把一切局部于對(duì)象的信息及操作都局限于對(duì)象之內(nèi)，在外面是不可見的，對(duì)象之間除了互遞消息之外，不再有其它聯(lián)系，這就是所謂“封裝”的概念。

封裝是一種信息隱藏技術(shù)，是面向?qū)ο蟮闹饕卣鳎沟糜脩艨梢圆涣私鈱?duì)象行為實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)，只需用消息來訪問對(duì)象。4、繼承

在由超類、子類以及具體對(duì)象所形成的層次結(jié)構(gòu)中，父類所具有的數(shù)據(jù)和操作可被子類繼承，（除非在子類對(duì)相應(yīng)數(shù)據(jù)及操作重新進(jìn)行了定義），這稱為對(duì)象類之間的繼承關(guān)系。二、面向?qū)ο蟮幕咎卣鳎?/p>

1、模塊性

一個(gè)對(duì)象是可以獨(dú)立存在的實(shí)體，其內(nèi)部狀態(tài)不直接受到外界的影響，能夠較為自由地為各個(gè)不同的軟件系統(tǒng)使用。

2．繼承性

子類可繼承直接超類的數(shù)據(jù)及操作。

3．封裝性

4、多態(tài)性

所謂多態(tài)是指一個(gè)名字可以有多種語義，可作多種解釋。例如，運(yùn)算符“+”、“一”、“、”、“/”既可做整數(shù)四則運(yùn)算，也可做實(shí)數(shù)四則運(yùn)算，但它們的執(zhí)行代碼卻全然不同。

5、易維護(hù)性

對(duì)象實(shí)現(xiàn)了抽象和封裝，這就使錯(cuò)誤具有局部性，不會(huì)傳播，便于檢測(cè)和修改。6、便于進(jìn)行增量設(shè)計(jì)

二、表示知識(shí)方法

ThankYou!演講完畢，謝謝觀看！附錄資料：人工智能簡(jiǎn)介?AboutTeachingPlan基本要求：人工智能是計(jì)算機(jī)科學(xué)中涉及研究、設(shè)計(jì)和應(yīng)用智能機(jī)器的一個(gè)分支，是目前迅速發(fā)展的一門新興學(xué)科，新思想新方法層出不窮。其基本思想是利用機(jī)器來模仿和執(zhí)行人腦的功能，如判斷、推理、證明、識(shí)別、感知、理解、設(shè)計(jì)、思考、規(guī)劃、學(xué)習(xí)和問題求解等思維活動(dòng)。對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用能力，開闊思路和視野，有重要意義。

?AboutTeachingPlan因此，要求學(xué)生掌握知識(shí)表示和問題求解的幾種常用方法，尤其是不確定性推理；掌握機(jī)器學(xué)習(xí)基本概念，了解幾種機(jī)器學(xué)習(xí)方法尤其是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)方法；掌握專家系統(tǒng)的概念，了解專家系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，掌握一些智能控制方法，了解國(guó)內(nèi)外人工智能研究尤其是機(jī)器人的最新進(jìn)展；具有一定的人工智能編程設(shè)計(jì)能力（利用Lisp或Prolog語言）。?AboutTeachingPlan課程內(nèi)容以及學(xué)時(shí)分配人工智能引論(1) 人工智能概念及與計(jì)算機(jī)的關(guān)系，研究途徑、內(nèi)容和應(yīng)用領(lǐng)域概況介紹，其他最新材料。符號(hào)主義、連接主義、行為主義三大流派人工智能數(shù)學(xué)基礎(chǔ)(1)知識(shí)表示方法（2） 狀態(tài)空間法、問題歸約法，謂詞邏輯法、產(chǎn)生式表示法（動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)）；CLIPS語言；語義網(wǎng)絡(luò)法、框架法（這是結(jié)構(gòu)化表示）；劇本、過程、Petri網(wǎng)、面向?qū)ο蟮谋硎尽?AboutTeachingPlan 搜索技術(shù)和策略（3-4）狀態(tài)空間法，盲目搜索和啟發(fā)式搜索，A*算法；海伯倫理論、消解原理和策略；與\或形推理和搜索策略；其他求解技術(shù)。 不確定推理技術(shù)（3-4）主觀Bayes理論；可信度方法和證據(jù)理論；系統(tǒng)組織技術(shù)；非單調(diào)推理；Rete快速算法；模糊推理技術(shù)；基于語義網(wǎng)絡(luò)和框架不確定推理； 專家系統(tǒng)（2）專家系統(tǒng)概念、結(jié)構(gòu)和知識(shí)獲??；黑板模型、知識(shí)組織、管理及系統(tǒng)建造和開發(fā)工具；專家系統(tǒng)舉例及編程。

人工智能程序設(shè)計(jì)（1）人工智能語言基本機(jī)制：LISP和PROLOG。?AboutTeachingPlan 模式識(shí)別導(dǎo)論（3）模式識(shí)別專題：概率模式識(shí)別。模式識(shí)別專題：結(jié)構(gòu)模式識(shí)別 機(jī)器學(xué)習(xí)（1）：機(jī)械,解釋經(jīng)驗(yàn),事例,歸納,概念,類比學(xué)習(xí)等；統(tǒng)計(jì),結(jié)構(gòu),模糊模式識(shí)別。 專題講座（3次） 1)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)基本理論和應(yīng)用 (史奎凡課程：安排于人工智能理論與應(yīng)用課程內(nèi))； 2)智能體（Agent）； 3)自然語言處理； 4)智能控制和機(jī)器人科學(xué) 智能控制的結(jié)構(gòu)理論和研究領(lǐng)域，智能控制系統(tǒng)及應(yīng)用示例；機(jī)器人規(guī)劃、機(jī)器視覺和自然語言理解等。?AboutTeachingPlan 實(shí)踐：1) 搜索技術(shù)和策略2) 不確定推理技術(shù)3) 專家系統(tǒng)：動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)4) 模式識(shí)別技術(shù)5) 調(diào)研： 搜索技術(shù)和策略、不確定推理技術(shù)、統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別、機(jī)器學(xué)習(xí)等四個(gè)領(lǐng)域進(jìn)展報(bào)告。?ChapterOne:BriefIntroductiontoArtificialIntelligence1.WhatisAI?人工智能（ArtificialIntelligence,AI）是當(dāng)前科學(xué)技發(fā)展的一門前沿學(xué)科，同時(shí)也是一門新思想，新觀念，新理論，新技術(shù)不斷出現(xiàn)的新興學(xué)科以及正在發(fā)展的學(xué)科。它是在計(jì)算機(jī)科學(xué)，控制論，信息論，神經(jīng)心理學(xué)，哲學(xué)，語言學(xué)等多種學(xué)科研究的基礎(chǔ)發(fā)展起來的，因此又可把它看作是一門綜合性的邊緣學(xué)科。它的出現(xiàn)及所取得的成就引起了人們的高度重視,并取得了很高的評(píng)價(jià)。有的人把它與空間技術(shù)，原子能技術(shù)一起并譽(yù)為20世紀(jì)的三大科學(xué)技術(shù)成就。?Intelligence智能是知識(shí)與智力的總合。 知識(shí)——智能行為的基礎(chǔ)； 智力——獲取知識(shí)并運(yùn)用知識(shí)求解問題的能力。智能具有以下特征：(1)具有感知能力——指人們通過視覺、聽覺、觸覺、味覺、嗅覺等感覺器官感知外部世界的能力；(2)具有記憶與思維的能力——這是人腦最重要的功能，亦是人之所以有智能的根本原因；(3)具有學(xué)習(xí)能力及自適應(yīng)能力；(4)具有行為能力。ArtificialIntelligence人工智能——計(jì)算機(jī)科學(xué)的一個(gè)分支，是智能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，即人類智慧在機(jī)器上的模擬，或者說是人們使機(jī)器具有類似于人的智慧（對(duì)語言能理解、能學(xué)習(xí)、能推理）。?2.BriefHistoryofAI (1) 孕育（1956年前）古希臘的Aristotle（亞里士多德）（前384-322），給出了形式邏輯的基本規(guī)律。英國(guó)的哲學(xué)家、自然科學(xué)家Bacon（培根）（1561-1626），系統(tǒng)地給出了歸納法?！爸R(shí)就是力量”德國(guó)數(shù)學(xué)家、哲學(xué)家Leibnitz（布萊尼茨）（1646-1716）。提出了關(guān)于數(shù)理邏輯的思想，把形式邏輯符號(hào)化，從而能對(duì)人的思維進(jìn)行運(yùn)算和推理。做出了能做四則運(yùn)算的手搖計(jì)算機(jī)英國(guó)數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家Boole（布爾）（1815-1864）實(shí)現(xiàn)了布萊尼茨的思維符號(hào)化和數(shù)學(xué)化的思想，提出了一種嶄新的代數(shù)系統(tǒng)——布爾代數(shù)。?美籍奧地利數(shù)理邏輯學(xué)家Godel（哥德爾）（1906-1978），證明了一階謂詞的完備性定；任何包含初等數(shù)論的形式系統(tǒng)，如果它是無矛盾的，那么一定是不完備的。意義在于，人的思維形式化和機(jī)械化的某種極限，在理論上證明了有些事是做不到的。英國(guó)數(shù)學(xué)家Turing(圖靈)（1912-1954）,1936年提出了一種理想計(jì)算機(jī)的數(shù)學(xué)模型（圖靈機(jī)），1950年提出了圖靈試驗(yàn)，發(fā)表了“計(jì)算機(jī)與智能”的論文。圖靈獎(jiǎng)。美國(guó)數(shù)學(xué)家Mauchly，1946發(fā)明了電子數(shù)字計(jì)算機(jī)ENIAC美國(guó)神經(jīng)生理學(xué)家McCulloch，建立了第一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)學(xué)模型。美國(guó)數(shù)學(xué)家Shannon（香農(nóng)）,1948年發(fā)表了《通訊的數(shù)學(xué)理論》，代表了“信息論”的誕生。? (2) 形成（1956-1969）1956年提出了“ArtificialIntelligence（人工智能）”1956年夏由麻省理工學(xué)院的J.McCarthy、M.L.Minsky,IBM公司信息研究中心的N.Rochester,貝爾實(shí)驗(yàn)室的C.E.Shannon共同發(fā)起，邀請(qǐng)了Moore,Samuel,Selfridge,Solomonff,Simon,Newell等人，10位數(shù)學(xué)家、信息學(xué)家、心理學(xué)家、神經(jīng)生理學(xué)家、計(jì)算機(jī)科學(xué)家，在Dartmouth大學(xué)召開了一次關(guān)于機(jī)器智能的研討會(huì)，會(huì)上McCarthy提議正式采用了ArtificialIntelligence（人工智能）這一術(shù)語。這次會(huì)議，標(biāo)志著人工智能作為一門新興學(xué)科正式誕生了。 McCarthy（麥卡錫）——人工智能之父。這次會(huì)議之后的10年間，人工智能的研究取得了許多引人矚目的成就.機(jī)器學(xué)習(xí)方面：塞繆爾于1956年研制出了跳棋程序，該程序能從棋譜中學(xué)習(xí)，也能從下棋實(shí)踐中提高棋藝；?在定理證明方面：王浩于1958年在IBM機(jī)上證明了《數(shù)學(xué)原理》中有關(guān)命題演算的全部定理（220條），還證明了謂詞演算中150條定理85%；1965年，魯賓遜（Robinson）提出了消解原理；在模式識(shí)別方面：1959年塞爾夫里奇推出了一個(gè)模式識(shí)別程序；1965年羅伯特（Robert）編制出可辨別積木構(gòu)造的程序；在問題求解方面：1960年紐厄爾等人通過心理學(xué)試驗(yàn)總結(jié)出了人們求解問題的思維規(guī)律，編制了通用問題求解程序GPS,可以用來求解11種不同類型的問題；在專家系統(tǒng)方面：斯坦福大學(xué)的費(fèi)根鮑姆（E.A.Feigenbaum）自1965年開始進(jìn)行專家系統(tǒng)DENDRAL（化學(xué)分析專家系統(tǒng)），1968年完成并投入使用；在人工智能語言方面：1960年McCarthy等人建立了人工智能程序設(shè)計(jì)語言Lisp，該語言至今仍是建造智能系統(tǒng)的重要工具；1969年成立了國(guó)際人工智能聯(lián)合會(huì)議（InternationalJointConferencesOnArtificialIntelligence）? (3) 發(fā)展（1970年以后）70年代，開始從理論走向?qū)嵺`，解決一些實(shí)際問題。同時(shí)很快就發(fā)現(xiàn)問題：歸結(jié)法費(fèi)時(shí)、下棋贏不了全國(guó)冠軍、機(jī)器翻譯一團(tuán)糟。以Feigenbaum為首的一批年輕科學(xué)家改變了戰(zhàn)略思想，1977年提出知識(shí)工程的概念，以知識(shí)為基礎(chǔ)的專家咨詢系統(tǒng)開始廣泛的應(yīng)用。著名專家系統(tǒng)的有：DENDRAL化學(xué)分析專家系統(tǒng)（斯坦福大學(xué)1968）MACSYMA符號(hào)數(shù)學(xué)專家系統(tǒng)（麻省理工1971）MYCIN診斷和治療細(xì)菌感染性血液病的專家咨詢系統(tǒng)（斯坦福大學(xué)1973）CASNET(CausalASsciationalNetwork)診斷和治療青光眼的專家咨詢系統(tǒng)（拉特格爾斯（Rutgers）大學(xué)70年代中）CADUCEUS(原名INTERNIST)醫(yī)療咨詢系統(tǒng)（匹茲堡大學(xué)）；HEARSAYI和II語音理解系統(tǒng)（卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)）PROSPECTOR地質(zhì)勘探專家系統(tǒng)（斯坦福大學(xué)1976）XCON計(jì)算機(jī)配置專家系統(tǒng)（卡內(nèi)基-梅隆大學(xué)1978）??80年代，人工智能發(fā)展達(dá)到階段性的頂峰。?87,89年世界大會(huì)有６－７千人參加。硬件公司有上千個(gè)。并進(jìn)行Lisp硬件、Lisp機(jī)的研究。?在專家系統(tǒng)及其工具越來越商品化的過程中,國(guó)際軟件市場(chǎng)上形成了一門旨在生產(chǎn)和加工知識(shí)的新產(chǎn)業(yè)——知識(shí)產(chǎn)業(yè)。應(yīng)該說，知識(shí)工程和專家系統(tǒng)是近十余年來人工智能研究中最有成就的分支之一。?同年代，1986年Rumlhart領(lǐng)導(dǎo)的并行分布處理研究小組提出了神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)的反向傳播學(xué)習(xí)算法，解決了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的根本問題之一。從此，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)入新的高潮。?90年代，計(jì)算機(jī)發(fā)展趨勢(shì)為小型化、并行化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化。?人工智能技術(shù)逐漸與數(shù)據(jù)庫(kù)、多媒體等主流技術(shù)相結(jié)合，并融合在主流技術(shù)之中，旨在使計(jì)算機(jī)更聰明、更有效、與人更接近。?日本政府于1992年結(jié)束了為期十年的稱為“知識(shí)信息處理體統(tǒng)”的第五代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究開發(fā)計(jì)劃。并開始了為期十年的實(shí)況計(jì)算（RealWordComputing）計(jì)劃。?3.ResearchObjectsandMainContents

(1)人工智能的研究目標(biāo)

人工智能的長(zhǎng)期研究目標(biāo)：構(gòu)造智能計(jì)算機(jī)。

人工智能的近期研究目標(biāo)：使現(xiàn)有的電子計(jì)算機(jī)更聰明，更有用，使它不僅能做一般的數(shù)值計(jì)算及非數(shù)值信息的數(shù)據(jù)處理，而且能運(yùn)用知識(shí)處理問題，能模擬人類的部分智能行為。?(2)人工智能研究的基本內(nèi)容

1.機(jī)器感知以機(jī)器視覺與機(jī)器聽覺為主。機(jī)器感知是機(jī)器獲取外部信息的基本途徑，是使機(jī)器具有智能不可或缺的組成部分，對(duì)此人工智能中已形成兩個(gè)專門的研究領(lǐng)域——

模式識(shí)別和自然語言理解。2.機(jī)器思維指通過感知的外部信息及機(jī)器內(nèi)部的各種工作信息進(jìn)行有目的的處理。主要開展以下幾方面的研究：(1)知識(shí)表示(2)知識(shí)的組織，累計(jì)，管理技術(shù)(3)知識(shí)的推理(4)各種啟發(fā)式搜索及控制策略(5)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，人腦的結(jié)構(gòu)及其工作原理?3.機(jī)器學(xué)習(xí)

使計(jì)算能自動(dòng)獲取知識(shí)，能直接向書本學(xué)習(xí)，能通過與人談話學(xué)習(xí)，