人工智能-知識表示3-語義網(wǎng)絡(luò)表示法

1.基本網(wǎng)元例：寵物兔是一種兔子。三元組表示（寵物兔，是一種，兔子）

基本網(wǎng)元:（節(jié)點1，弧，節(jié)點2）節(jié)點指示事物節(jié)點間以有向弧連接弧上的標簽則指示節(jié)點間關(guān)系。petrabbitrabbitAkindof有向????圖表示1第一頁，共42頁。2每個語義基元可表示為三元組：

（結(jié)點1，弧，結(jié)點2）第二頁，共42頁。IsaManJohnP.E.RegisterMaleStudentCourseIsaAkoJohn

選修了體育課.3第三頁，共42頁。椅子有主了。加上去的4第四頁，共42頁。52.基本語義關(guān)系（1）類屬關(guān)系

具有共同屬性的不同事物間的分類關(guān)系、成員關(guān)系或?qū)嵗P(guān)系，體現(xiàn)的是“具體與抽象”、“個體與集體”的概念。中國第五頁，共42頁。6（2）包含關(guān)系也稱為聚類關(guān)系，是指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系。與類屬關(guān)系的最主要區(qū)別是包含關(guān)系一般不具備屬性的繼承性。窗戶第六頁，共42頁。7（3）屬性關(guān)系

事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有“Have”，“Can”等（4）時間關(guān)系

不同事件在其發(fā)生時間方面的先后次序關(guān)系。常用的時間關(guān)系有“before”，“after”等第七頁，共42頁。8（5）位置關(guān)系

不同事物在位置方面的關(guān)系。（6）相近關(guān)系

不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近的關(guān)系（7）推論關(guān)系

從一個概念推出另一個概念的語義關(guān)系第八頁，共42頁。3.語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

當把多個網(wǎng)元用相應(yīng)的語義關(guān)聯(lián)在一起的時候，得到一個語義網(wǎng)絡(luò)。petrabbitrabbitAkindofrabbitanimalIsapetrabbitrabbitAkindofanimalIsa寵物兔是一種兔子;兔子是一種動物。9第九頁，共42頁。104.知識的語義網(wǎng)絡(luò)表示1）事實或概念的表示用結(jié)點1表示實體，用結(jié)點2表示實體的性質(zhì)或?qū)傩缘龋没”硎窘Y(jié)點1和結(jié)點2之間的語義關(guān)系。第十頁，共42頁。11

例1：動物能運動、會吃。鳥是一種動物，鳥有翅膀、會飛。魚是一種動物，魚生活在水中、會游泳。第十一頁，共42頁。與框架對比：弧上標明的地點(place)、日期(day)、傷亡(fatalities)、損失(damage)、震級(magnitude)、斷層(fault)是槽的名稱，節(jié)點中填入相應(yīng)的填充值。例2地震報道12第十二頁，共42頁。13例3：王強是理想公司的經(jīng)理；理想公司在中關(guān)村；王強28歲。另有一個王強是理想公司經(jīng)理聘用的職員,職員王強22歲。第十三頁，共42頁。14例4：李新的自行車是永久牌、藍色、26型。王紅的自行車是金獅牌、紅色、24型。

思考？第十四頁，共42頁。152）情況和動作的表示

西蒙在他提出的表示方法中增加了情況結(jié)點和動作結(jié)點，用一個結(jié)點來表示情況或動作。

例1：常河給江濤一張磁盤第十五頁，共42頁。16例2：這只小燕子從春天到秋天占有一個巢。占有情況第十六頁，共42頁。17例3：神州大學和東方大學兩校籃球隊在東方大學進行一場比賽，結(jié)局的比分是85：89.第十七頁，共42頁。3）邏輯關(guān)系的表示

合取與析?。淮嬖诹吭~與全稱量詞增加合取結(jié)點與析取結(jié)點“akindof”,“isa”亨德里克提出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)：把復(fù)雜命題劃分為若干個子命題，每一個子命題用一個較簡單的語義網(wǎng)絡(luò)表示，稱為個子空間，多個子空間構(gòu)成一個大空間。每個子空間看作大空間中的一個結(jié)點，稱作超結(jié)點?？臻g可以逐層嵌套，子空間之間用弧互相連接。第十八頁，共42頁。19量詞例1：每個學生都學習了一門程序設(shè)計語言子空間的代表與子空間的聯(lián)系全稱變量存在變量第十九頁，共42頁。20量詞例2：每個學生都學習了所有程序設(shè)計語言全稱變量弧的個數(shù)=全稱變量個數(shù)第二十頁，共42頁。21量詞例3：每個學生都學習了C++語言子空間中所有非全稱變量必須是全稱變量的函數(shù)第二十一頁，共42頁。22語義網(wǎng)絡(luò)是一種用實體及其語義關(guān)系來表達知識的有向圖。從結(jié)構(gòu)上看，語義網(wǎng)絡(luò)是由一些用相應(yīng)的語義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起的語義單元構(gòu)成的。每個語義基元可表示為三元組：

（結(jié)點1，弧，結(jié)點2）小結(jié)第二十二頁，共42頁。235.語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)用語義網(wǎng)絡(luò)表示知識的問題求解系統(tǒng)稱為語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主要由兩大部分所組成：

1.由語義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識庫

2.用于問題求解的推理機構(gòu)語義網(wǎng)絡(luò)的推理過程主要有兩種：

繼承和匹配第二十三頁，共42頁。24語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)繼承：把對事物的描述從抽象結(jié)點傳遞到具體結(jié)點，通常是沿著Is-a、A-Kind-of等繼承弧進行的。通過繼承可以得到所需結(jié)點的一些屬性值。匹配：

在知識庫的語義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求解問題相符的語義網(wǎng)絡(luò)模式。第二十四頁，共42頁。25匹配的主要過程（1）根據(jù)待求解問題的要求構(gòu)造一個網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片斷中有些結(jié)點或弧的標識是空的，稱為詢問處，它反映的是待求解的問題。（2）根據(jù)該語義片斷到知識庫中去尋找所需要的信息。（3）當待求解問題的網(wǎng)絡(luò)片斷與知識庫中的某語義網(wǎng)絡(luò)片斷相匹配時，則與詢問處相匹配的事實就是該問題的解。第二十五頁，共42頁。26匹配例：

假設(shè)在知識庫中存放著如下語義網(wǎng)絡(luò)，

問：職員王強在哪個公司工作？第二十六頁，共42頁。APENDIX1ENGLISHWORDSSemanticNetworkConceptualGraphsThenodeofthegraphLableledarcs27第二十七頁，共42頁。小結(jié):框架結(jié)構(gòu)與語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)接近框架的表示結(jié)構(gòu)與語義網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的表示結(jié)構(gòu)接近。語義差別

——框架表示法更強調(diào)表示事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

——語義網(wǎng)絡(luò)更強調(diào)表示事物間的關(guān)系作業(yè)3.2128第二十八頁，共42頁。用語義網(wǎng)絡(luò)描述積木世界中的一個房子(House)圖(a)，它是由長方塊(Brick)B支撐著楔形塊(Wedge)A組成的；圖(b)說明了房子這個概念由A、B兩部分組成，其中引入了指示器“……的一部分是……(one-part-is)”；圖(c)說明A被B支撐著，指示器“……被……支撐著(is-supported-by)”表示了這種關(guān)系；圖(d)說明A是一個楔形塊，B是一個長方塊，它們都用了同一種指示器“……是一個……(is-a)”；圖(e)給出了一個房子的完整語義網(wǎng)絡(luò)。29第二十九頁，共42頁。描述房子概念的語義網(wǎng)絡(luò)

30第三十頁，共42頁。

通過反例強化語義網(wǎng)絡(luò)表達的知識

如下圖，通過對房子的樣本(a)和反例(b)、(c)語義網(wǎng)絡(luò)的比較，很容易得到對房子概念更深刻的認識，這種認識的深化體現(xiàn)在(d)圖中某些指示器變成了加強形式：must-be-supported、must-be-a。31第三十一頁，共42頁。32第三十二頁，共42頁。

語義網(wǎng)絡(luò)最早由奎廉（Quillian）于1968年提出，作為描述人類聯(lián)想記憶（合理）的一種心理學模型。當時語義網(wǎng)絡(luò)主要應(yīng)用于自然語言理解系統(tǒng)中，表示事物之間的關(guān)系。

由于其強大和直觀的表示能力，不久就廣泛應(yīng)用于人工智能研究和應(yīng)用開發(fā)的許多領(lǐng)域。APENDIX2語義網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生背景33第三十三頁，共42頁。342.5語義網(wǎng)絡(luò)表示法語義網(wǎng)絡(luò)是奎廉

(J.R.Qullian)1968年在研究人類聯(lián)想記憶時提出的一種心理學模型，他認為記憶是由概念間的聯(lián)系實現(xiàn)的。隨后，奎廉又把它用作知識表示。1972年，西蒙在他的自然語言理解系統(tǒng)中采用了語義網(wǎng)絡(luò)表示法。1975年，亨德里克

(G.G.Hendrix)提出了語義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。第三十四頁，共42頁。語義網(wǎng)絡(luò)的基本概念

語義網(wǎng)絡(luò)是一種通過概念及其語義關(guān)系來表達知識的有向圖。在語義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中使用了三種圖形符號：框------節(jié)點帶箭頭及文字標識的線條------有向弧和文字標識線------指針35第三十五頁，共42頁。4知識的語意網(wǎng)絡(luò)表示(1).語義網(wǎng)絡(luò)多元關(guān)系表示(2).語義網(wǎng)絡(luò)邏輯關(guān)系表示

36第三十六頁，共42頁。(1).多元關(guān)系？！例：John給Mary一個禮物。先將整個描述表示為一個給出事件G1，使其作為事件類Giving-Event的一個例子再說明G1中的John是給出者（Giver）

Mary是接受者（Receiver）

Gift則是給出的東西（Thing)37第三十七頁，共42頁。Giving-EventGiverMaryThingG1IsaJohnGiftPhysical-ThingsIsaPersonsIsaIsaReceiver給出事件38第三十八頁，共42頁。(2).邏輯關(guān)系

事物之間不僅存在可以直接用關(guān)系弧表示的語義關(guān)系，也存在與、或、非、蘊涵等邏輯關(guān)系?？梢酝ㄟ^附加一些特殊的標記來指示邏輯關(guān)系。

1）邏輯"與“

2）邏輯"或"39第三十九頁，共42頁。

例：John給Mary一個禮物。

Isa(G1,Givig-Event)∧Giver(G1,John)∧Receiver(G1,Mary)∧Thing(G1,Gift)1）邏輯"與"

語義網(wǎng)絡(luò)中由關(guān)系弧指示的二元關(guān)系之間具有隱含的邏輯“與”關(guān)系，所以不必作附加處理。這種"與"關(guān)系的隱含可以從多元謂詞公式轉(zhuǎn)變?yōu)槎鄠€二元謂詞公式的過程中觀察到。ThingReceiverGiving-EventGiverMaryG1IsaJohnGift40第四十頁，共42頁。

例：ISA(A，B)∨PART-OF(B，C)

當2條（或多條）關(guān)系弧有邏輯"或"關(guān)系時，可以用虛線框?qū)⒃谶@些弧圍起來，并在虛線框上加標記D