4.4框架表示

概述框架結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示4.4框架表示

概述框架結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示概述框架表示法是以框架理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種結(jié)構(gòu)化的知識表示，它適用于表示多種類型的知識。1975年美國麻省理工學(xué)院明斯基（Minsky)在論文“Aframeworkforrepresentingknowledgr”中提出了框架理論，引起了人工智能學(xué)者的重視。他是針對人們在理解情景、故事時提出的心理學(xué)模型，論述的思想方法不是具體實現(xiàn)?！度斯ぶ悄茉怼返谒恼轮R表示概述框架理論的基本觀點是“人腦一存儲有大量的典型情景，當(dāng)人面臨新的情景時，就從記憶中選擇（粗匹配）一個稱作框架的基本知識結(jié)構(gòu)，這個框架是以前記憶的一個知識空框，而其具體內(nèi)容依新的情景而改變，對這空框的細(xì)節(jié)加工修改和補充，形成對新情景的認(rèn)識又記憶于人腦中，以豐富人的知識”。

《人工智能原理》第四章知識表示4.4框架表示概述框架結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示4.4框架表示定義框架是由若干個結(jié)點和關(guān)系（統(tǒng)稱為槽）構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)。是語義網(wǎng)絡(luò)的一般化形式的一種結(jié)構(gòu)。同語義網(wǎng)絡(luò)沒有本質(zhì)的區(qū)別。如書上的所示如將語音網(wǎng)絡(luò)結(jié)點間弧上的標(biāo)注也放到槽內(nèi)就成了框架表示形式。表示形式：由框架名、槽名、側(cè)面、值組成《人工智能原理》第四章知識表示4.4框架表示框架是表示某一類情景結(jié)構(gòu)化的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？蚣苡忻枋鍪挛锏母鱾€方面的槽組成，每一個槽可有若干個側(cè)面。一個槽用于描述所討論的對象的某一方面的屬性，一個側(cè)面用于描述相應(yīng)屬性的一個方面。槽和側(cè)面所具有的的值稱為槽值和側(cè)面值。槽值可以是邏輯的、數(shù)字的，可以是程序、條件、默認(rèn)值或是一個子框架。槽值含有如何使用框架信息、下一步可能發(fā)生的信息、預(yù)計未實現(xiàn)該如何做的信息等?！度斯ぶ悄茉怼返谒恼轮R表示4.4框架表示《人工智能原理》第四章知識表示

【框架名】槽名A側(cè)面A1值A(chǔ)11，值A(chǔ)12，值A(chǔ)13,...側(cè)面A2值A(chǔ)21，值A(chǔ)22，值A(chǔ)23,...槽名B側(cè)面B1值B11，值B12，值B13,...側(cè)面B2值B21，值B22，值B23,...槽名C側(cè)面C1值C11，值C12，值C13,...側(cè)面C2值C21，值C22，值C23,...

約束條件：約束條件1約束條件2約束條件3例（續(xù)）例4.1描述學(xué)校的框架?？蚣苊?lt;學(xué)校>類屬：<教育機構(gòu)>類型：范圍：（大學(xué)、中學(xué)、小學(xué)）位置：（省（直轄市）市）面積：單位（平方米）教職工人數(shù)：學(xué)生人數(shù)：《人工智能原理》第四章知識表示4.4框架表示概述框架結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示

4.4框架表示

在框架表示的知識庫中，主要有兩種活動：一是填槽，即框架中未知內(nèi)容的槽需要填寫；二是匹配，根據(jù)已知事件尋找合適的框架，并將該內(nèi)容填入槽中。上述兩種操作均將引起推理，其主要推理形式有：1、默認(rèn)推理(繼承推理)在框架網(wǎng)絡(luò)中，各框架之間通過ISA鏈（槽）構(gòu)成半序的繼承關(guān)系。在填槽過程中，如果沒有特別的說明，子框架的槽值將繼承父框架相應(yīng)的槽值，稱為默認(rèn)推理。《人工智能原理》第四章知識表示舉例：會議37的框架會議37時間2000年9月11日地點AI專題研討會會議室目的

人工智能系統(tǒng)開發(fā)出席者

佐藤，山田，安部

例如，會議37是所有AI會議中的一次，因此它可以繼承AI會議這個大框架的多種屬性，從而簡化它的框架表示。AI會議種類

一般會議時間

每周星期五地點AI專題研討會會議室目的

人工智能系統(tǒng)開發(fā)出席者

佐藤，山田，鈴木會議37種類AI會議出席者

佐藤，山田，安部表示會議37與AI會議的上下層關(guān)系4.4框架表示2、匹配由框架所構(gòu)成的知識庫，當(dāng)利用他進行推理、形成概念和作出決策、判斷時，其過程往往是根據(jù)已知的信息，通過與知識庫中預(yù)先存儲的框架進行匹配，找出一個或幾個與該信息所提供的情況最適合的預(yù)選框架，形成初步假設(shè)，即由輸入信息激活相應(yīng)的框架。然后再在該假設(shè)框架引導(dǎo)下，收集進一步信息。按照某種評價規(guī)則，對預(yù)選的框架進行評價，以決定最后接受或放棄預(yù)選的框架，即在框架引導(dǎo)下的推理。這個過程可以用來模擬人類利用已有的經(jīng)驗進行思考、決策，以及形成概念、假設(shè)的過程《人工智能原理》第四章知識表示教師-1姓名范怡偉年齡35性別男職稱講師部門計算機學(xué)院/軟件所住址住址框架-1工資工資框架-1參加工作時間1996年/10月教師-2姓名李連鷹年齡58性別男職稱教授部門計算機學(xué)院/軟件所住址住址框架-1工資工資框架-1參加工作時間1966年/10月當(dāng)要解決的問題是從知識庫中找出一個滿足如下條件的教師：男性，年齡在35歲以下，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。教師-x姓名年齡35性別男職稱講師用此問題框架與知識庫中的框架匹配，顯然“教師-1”框架可以匹配?！敖處?x”中的“姓名”槽為未知，通過匹配，符合條件的教師有可能就是范怡偉。也還可能是其他的框架，需要進一步收集信息。4.4框架表示概述框架結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示

4.4框架表示《人工智能原理》第四章知識表示

（1）繼承性是框架的一個很重要的性質(zhì)，下層框架可以從上層框架繼承某些屬性或值，也可以進行補充和修改。這樣一些相同的信息可以不必重復(fù)存儲，減少冗余信息節(jié)省了存儲空間。（2）結(jié)構(gòu)化框架表示法是一種結(jié)構(gòu)化的知識表示方法。不但把知識的內(nèi)部結(jié)構(gòu)表示出來還可以把知識之間的聯(lián)系也表示出來，是一種表達(dá)能很強的知識表示方法。（3）不足之處缺乏形式論，沒有明確的推理機制保證問題求解的可行性。同時，如果框架系統(tǒng)中各個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一致就會影響系統(tǒng)的清晰性，造成推理的困難。4.4框架知識表示框架表示法適用于表達(dá)結(jié)構(gòu)性的知識，概念、對象等知識最適于用框架表示?？蚣苓€可以表示行為（動作），有些過程性事件或情節(jié)也可用框架網(wǎng)絡(luò)來表示。這是框架系統(tǒng)的表達(dá)能力。4.5腳本知識表示方法結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示4.5腳本知識表示方法結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示4.5腳本知識表示方法《人工智能原理》第四章知識表示

腳本是框架的一種特殊形式。腳本方式采用一個專用的框架來表示特定領(lǐng)域的知識。腳本通過一些元語作為槽名來表示對象的基本行為，描述某些事件的發(fā)生序列，有些就像電影劇本。腳本知識表示方法所描述的知識想劇本一樣，由開場條件、角色、道具、場景、尾聲等幾部分組成。其中，開場條件表明該系統(tǒng)描述事件發(fā)生的條件。角色就是腳本描述的系統(tǒng)中出現(xiàn)的事件的主體。道具是系統(tǒng)的事件中動作的對象或工具。場景是最主要的部分，可以再分為幾部分，是一個個獨立發(fā)展過程的描述。尾聲描述的是整個事件發(fā)生后的結(jié)果。4.5腳本知識表示方法結(jié)構(gòu)推理特點《人工智能原理》第四章知識表示4.5腳本知識表示方法

由于腳本是以非常固定的形描述的，在預(yù)言一些沒有直接提到的事件方面特別有用。如已知某一腳本適用于所給定的情形，一旦腳本被啟用，則可以應(yīng)用它按照事件發(fā)生的順序推理。如果其中的某一個情景的描述發(fā)生了跳躍，可以根據(jù)腳本的故事的情節(jié)推斷出整個事件正常進行時所得出的結(jié)論。但是如果事件被強行中斷，也就是給定的情節(jié)中的某個時間與腳本中的事件不能對應(yīng)時，則腳本便不能預(yù)測被中斷之后的事件?！度斯ぶ悄茉怼返谒恼轮R表示