人工智能 知識表示3 語義網(wǎng)絡(luò)表示法.ppt

1、2.4 語義網(wǎng)絡(luò)表示法,1,1. 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。,有向?圖表示,2,3,每個語義基元可表示為三元組： （結(jié)點1，弧，結(jié)點2）,John 選修了體育課.,4,椅子有主了。,5,6,2. 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,7,（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)

2、系一般不具備屬性的繼承性。,窗戶,8,（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,9,（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,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)。,寵物兔是一種兔子; 兔子是一種動物。,10,11,4. 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

3、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。,12,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。,與框架對比： 弧上標明的地點(place)、日期(day)、傷亡(fatalities)、損失(damage)、震級(mag nitude)、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,13,14,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。,15,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？,16

4、,2） 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,17,例2：這只小燕子從春天到秋天占有一個巢。,占有,情況,18,例3：神州大學和東方大學兩?；@球隊在東方大學進行一場比賽，結(jié)局的比分是85：89.,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,“a kind of”, “is a”,亨德里克提出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)：把復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

5、，子空間之間用弧互相連接。,20,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,21,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),22,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),23,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),24,5. 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

6、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,25,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。,26,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

7、的事實就是該問題的解。,27,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？,APENDIX1 ENGLISH WORDS,Semantic Network Conceptual Graphs The node of the graph Lableled arcs,28,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)3.21,29,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

8、； 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)。,30,描述房子概念的語義網(wǎng)絡(luò),31,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、m

9、ust-be-a。,32,33,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。,APENDIX 2 語義網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生背景,34,35,2.5 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

10、里克 (G. G. Hendrix) 提出了語義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。,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,36,4 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,37,(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

11、),38,Giving-Event,Giver,Mary,Thing,G1,Isa,John,Gift,Receiver,給出事件,39,(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,40,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。,41,例： ISA(A，B