人工智能應(yīng)用概論（第2版） 課件 第七章-知識表示

“十四五”廣西壯族自治區(qū)職業(yè)教育規(guī)劃教材

新編21世紀(jì)高等職業(yè)教育精品教材·通識課系列第七章

知識表示《人工智能應(yīng)用概論（第2版）》RengongZhinengYingyongGailunPart0101知識表示的概念及發(fā)展歷程Part0202知識表示的各種方法Part0303知識表示的應(yīng)用場景Part01知識表示的概念及發(fā)展歷程

【課程導(dǎo)入】機(jī)場智能機(jī)器人的應(yīng)用場景從該案例中可以看出，智能機(jī)器人理解客人所說的問題后，能夠準(zhǔn)確地把問題的解決方法展示給客人看?！舅伎碱}】機(jī)器為什么能夠像人一樣做出智能行為和邏輯判斷呢？7.1知識的概念和特征1、相對正確性在一定的條件及環(huán)境下，知識是正確的。2、不確定性由于現(xiàn)實世界的復(fù)雜性，知識并不總是只有“真”與“假”這兩種狀態(tài)，在“真”與“假”之間還存在許多中間狀態(tài)，即存在為“真”的程度問題。3、可表示性與可利用性知識可以用適當(dāng)形式表示出來，如用語言、文字、圖形、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這樣才能被存儲、傳播。每個人每天都在利用自己掌握的知識來解決各種問題。知識的特征知識的概念知識是人們在長期的生活及社會實踐中、在科學(xué)研究及實驗中，積累起來的對客觀世界的認(rèn)識與經(jīng)驗。人工智能的知識：“規(guī)則”——用“如果……，則……”表示的關(guān)聯(lián)形式，反映了信息間的某種因果關(guān)系；“事實”——通過多個信息的關(guān)聯(lián)，得出事物的客觀特征。7.2知識表示的概念知識表示（KnowledgeRepresentation）就是將人類知識形式化或者模型化。知識表示的目的是讓計算機(jī)儲存和運用人類的知識。7.3知識表示的發(fā)展歷程Part02知識表示的各種方法7.4知識表示的方法7.4知識表示的方法一階謂詞邏輯表示法是一種重要的知識表示方法，它以數(shù)理邏輯為基礎(chǔ)，是到目前為止能夠表達(dá)人類思維活動規(guī)律的一種最精準(zhǔn)的形式語言。對事實性知識，一階謂詞邏輯表示法通常用合取符號（∧）和析取符號（∨）連接形成的謂詞公式來表示。例如：對事實性知識“張三是學(xué)生，李四也是學(xué)生”，可以表示為：ISSTUDENT(張三)∧ISSTUDENT(李四)這里，ISSTUDENT(x)是一個謂詞，表示x是學(xué)生。對規(guī)則性知識，一階謂詞邏輯表示法通常用蘊涵符號（→）連接形成的謂詞公式（即蘊涵式）來表示。例如：對于規(guī)則“如果x，則y”，可以用下列的謂詞公式表示：x→y7.4知識表示的方法（3）根據(jù)所要表達(dá)的知識的語義，用適當(dāng)?shù)倪B接符號將各個謂詞連接起來，形成謂詞公式。user(Li,201)，user(Wang,202)，user(Zhao,203)，user(Zhang,204)

→telephone(590,201)，telephone(591,202)，telephone(592,203)telephone(593,204)（1）定義謂詞及個體，確定每個謂詞及個體的確切含義。租戶：user。電話號碼：telephone。（2）根據(jù)所要表達(dá)的事物或概念，為每個謂詞中的變元賦以特定的值。租戶與對應(yīng)的房號：(Li,201)，(Wang,202)，(Zhao,203)，(Zhang,204)。房號與對應(yīng)的電話號碼：(590,201)，(591,202)，(592,203)，(593,204)人類智能可識別的知識一階謂詞邏輯表示法進(jìn)行知識表示的過程人工智能可識別的知識表示7.4知識表示的方法產(chǎn)生式表示法適合表示規(guī)則性知識和事實性知識。P→Q或者：IFPTHENQ如果前提P被滿足，則可推出結(jié)論Q或執(zhí)行Q所規(guī)定的操作。格式含義舉例1：表示規(guī)則性知識舉例2：表示事實性知識7.4知識表示的方法框架表示法：框架是一種描述對象屬性的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。格式舉例1：表示教師的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)舉例2：表示教職工的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)7.4知識表示的方法框架表示法之框架網(wǎng)絡(luò)：用框架名作為槽值，建立框架間的橫向聯(lián)系，用繼承槽建立框架間的縱向聯(lián)系。像這樣具有橫向與縱向聯(lián)系的一組框架稱為框架網(wǎng)絡(luò)。框架網(wǎng)絡(luò)示例如下圖所示。框架系統(tǒng)中求解問題的核心思想是匹配與填槽。小結(jié)：框架表示法的基本過程框架表示法7.4知識表示的方法“動物能吃、能運動；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”?！肮纺艹?，會跑”語義網(wǎng)絡(luò)表示法多元關(guān)系網(wǎng)絡(luò)知識含義一元關(guān)系網(wǎng)絡(luò)知識含義7.4知識表示的方法可表示事件和動作的語義網(wǎng)絡(luò)可表示情況和動作的語義網(wǎng)絡(luò)“小黑這只燕子從春天到秋天一直占有一個巢”。例如：“我給他一本書作為禮物”。語義網(wǎng)絡(luò)表示法知識含義知識含義7.4知識表示的方法腳本表示法使用一種特定的編程語言或腳本語言來表示實體、屬性和關(guān)系。腳本表示法的特點：制作一杯咖啡的過程被分解為了一系列的原子動作，這些動作按照特定的順序組織起來，形成了一個完整的制作咖啡的流程。這種方法使得知識表示既清晰又易于理解，特別適合于表示那些步驟固定、流程化的操作或活動。舉例：制作一杯咖啡定義原子動作定義進(jìn)入條件、角色、道具、使用原子動作表示場景，明確結(jié)局Part03知識表示的應(yīng)用場景7.5知識表示的應(yīng)用場景知識圖譜技術(shù)最先應(yīng)用于搜索，最初由谷歌提出。（1）語義搜索：實現(xiàn)Web從網(wǎng)頁鏈接向概念鏈接轉(zhuǎn)變，支持用戶按主題而不是字符搜索。（2）關(guān)系搜索：獲取兩個實體之間的關(guān)系，例如公司之間的關(guān)系、人物之間的關(guān)系等。（3）結(jié)構(gòu)化展現(xiàn)：以圖形化的方式向用戶展示經(jīng)過分類整理的結(jié)構(gòu)化知識，從而使用戶從人工過濾網(wǎng)頁尋找答案的模式中解脫出來。場景1：搜索7.5知識表示的應(yīng)用場景從具體應(yīng)用場景來看，當(dāng)前智能對話系統(tǒng)應(yīng)答的典型內(nèi)容有三種：（1）任務(wù)型（2）問答型（3）閑聊型場景2：智能對話系統(tǒng)7.5知識表示的應(yīng)用場景（1）知識圖譜問答（2）表格問答（3）文本問答（4）社區(qū)問答問答型機(jī)器人的知識來源7.5知識表示的應(yīng)用場景基于知識圖譜的商品推薦7.5知識表示的應(yīng)用場景輔助信貸審核可以基于知識圖譜數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一查詢，全面掌握客戶信息，避免由于系統(tǒng)、數(shù)據(jù)等孤立造成的信息不一致導(dǎo)致信用重復(fù)使用、信息不完整等問題。7.5知識表示的應(yīng)用場景中醫(yī)藥知識平臺可以針對中醫(yī)藥知識體系進(jìn)行系統(tǒng)梳理、建模和展示；以圖形可視化方式展示核心概念之間的關(guān)系；輔助中醫(yī)專家厘清學(xué)術(shù)發(fā)展脈絡(luò)，瀏覽中醫(yī)知識，發(fā)現(xiàn)知識點之間的聯(lián)系。與閱讀文獻(xiàn)等手段相比，中醫(yī)藥知識平臺可大幅度節(jié)約知識檢索獲取時間。7.5知識表示的應(yīng)用場景建立知識圖譜，用于識別老虎、金錢豹、斑馬、長頸鹿、鴕鳥、企鵝、信天翁這七種動物的識別系統(tǒng)。如：識別下圖中包含哪些動物？7.5知識表示的應(yīng)用場景2、設(shè)計匹配過程根據(jù)系統(tǒng)規(guī)則庫來檢索動物已知的信息為動物特征：黑色斑點、長脖子、長腿、分泌乳汁、有蹄。這是什么動物？1、獲取知識表示庫3、程序運行結(jié)果探索與思考（1）知識怎么被表示？（2）為什么不同階段會有不同的知識表示概念模型產(chǎn)生？（3）知識表示在人工智能發(fā)展過程中有哪些作用？本章總