人工智能(2)7/23/20231人工智能(2)7/23/20231第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

課程的基本內(nèi)容與要求知識(shí)的概念與含義，知識(shí)類型和知識(shí)模型的變換；重點(diǎn)介紹幾種常用的知識(shí)表達(dá)法——狀態(tài)空間表示法、與/或圖表示法、產(chǎn)生式系統(tǒng)、知識(shí)的邏輯表達(dá)方法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、框架表達(dá)法、特征表表達(dá)法和面向?qū)ο蟮谋磉_(dá)法。 掌握知識(shí)表達(dá)的基本概念，學(xué)會(huì)劃分知識(shí)的類型和理解知識(shí)模型變換在解決人工智能問(wèn)題的過(guò)程中的作用與意義；學(xué)會(huì)如何將一個(gè)具體的問(wèn)題，用所介紹的知識(shí)表達(dá)方法來(lái)表示；初步體會(huì)在各種知識(shí)表達(dá)方法中，其知識(shí)機(jī)構(gòu)是如何隨知識(shí)的運(yùn)用而變化的。1-5節(jié)（學(xué)時(shí)） 重點(diǎn)：5節(jié)7節(jié)（學(xué)時(shí)） 重點(diǎn)：7節(jié)6，8-10節(jié)（學(xué)時(shí)） 重點(diǎn)：8節(jié)7/23/20232第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)課程的基本內(nèi)容與要求7/23/2023第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．1知識(shí)的概念與含義

智能行為——知識(shí) ——對(duì)知識(shí)的獲取、表達(dá)、搜索、分析、解答等智能能力 人的智能的核心也在于“知識(shí)”

感性知識(shí)與理性知識(shí)，經(jīng)驗(yàn)知識(shí)與理論知識(shí)智能表現(xiàn)在：知識(shí)的獲取能力知識(shí)的處理能力知識(shí)的運(yùn)用能力知識(shí)：是人們對(duì)自然現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)和從中總結(jié)出來(lái)的規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)7/23/20233第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．1知識(shí)的概念與含義智能行為——第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．1知識(shí)的概念與含義

知識(shí)模式K=F+R+CK表示知識(shí)項(xiàng)(Knowledgeitems)F表示事實(shí)(Facts)——人類對(duì)客觀世界、客觀事物的狀態(tài)、屬性、特征的描述，以及對(duì)事物之間關(guān)系的描述

R表示規(guī)則(Rules)——能表達(dá)在前提與結(jié)論之間的因果關(guān)系的一種形式C表示概念(Concepts)——事實(shí)的含義規(guī)則語(yǔ)義說(shuō)明等7/23/20234第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．1知識(shí)的概念與含義知識(shí)模式K第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)

知識(shí)類型敘述型知識(shí)——有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)、環(huán)境和條件，問(wèn)題的概念、定義和事實(shí)的知識(shí)。過(guò)程型知識(shí)——有關(guān)系統(tǒng)狀態(tài)變化、問(wèn)題求解過(guò)程的操作、演算和行動(dòng)的知識(shí)。控制型知識(shí)——有關(guān)如何選擇相應(yīng)的操作、演算和行動(dòng)的比較、判斷、管理和決策的知識(shí)。例：對(duì)于從北京到上海，是乘飛機(jī)還是坐火車的問(wèn)題。敘述型知識(shí)：北京、上海、飛機(jī)、火車、時(shí)間、費(fèi)用。過(guò)程型知識(shí)：乘飛機(jī)、坐火車?？刂菩椭R(shí)：乘飛機(jī)較快、較貴；坐火車較慢、較便宜。

7/23/20235第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)知識(shí)類型7/第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)

知識(shí)模型變換

同構(gòu)：?jiǎn)栴}的解答等價(jià)于原始問(wèn)題的解答

同態(tài)：可使問(wèn)題更加簡(jiǎn)化，易于求解

同構(gòu)/同態(tài)變換7/23/20236第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)知識(shí)模型變換第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)

【例2．1】方格棋盤分割問(wèn)題

原始問(wèn)題:2n×2n方格盤，去掉對(duì)頂角上兩方格，問(wèn)能否將它分割為若干1×2長(zhǎng)方塊？7/23/20237第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)【例2．1】第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)

【例2．1】方格棋盤分割問(wèn)題

原始問(wèn)題:2n×2n方格盤，去掉對(duì)頂角上兩方格，問(wèn)能否將它分割為若干1×2長(zhǎng)方塊？直接求解:考察(2**(2n))**2種可能分割方案，且隨著n增大，會(huì)“組合爆炸”同構(gòu)問(wèn)題:方格相間著色,無(wú)論n為何值，對(duì)頂角上兩方格同色，去掉后白格與黑格的數(shù)目間差值為2——>最后剩的必是同色兩方格——>因同構(gòu)問(wèn)題無(wú)解，果等價(jià)的原始問(wèn)題無(wú)解。同態(tài)問(wèn)題：同態(tài)變換——序?qū)?lt;小黑格數(shù)，小白格數(shù)>。初始狀態(tài)：<2n2,2n2-2>，目標(biāo)狀態(tài)：<0,0>。分割操作：每操作，分割出一長(zhǎng)方塊，割去一白格和一黑格，使?fàn)顟B(tài)變量都減去1。經(jīng)過(guò)2n2-2次操作后，狀態(tài)變?yōu)?lt;2,0>，不可能達(dá)到<0,0>——>因同態(tài)問(wèn)題無(wú)解，蘊(yùn)含著其原始問(wèn)題也無(wú)解

7/23/20238第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．2知識(shí)表達(dá)技術(shù)【例2．1】第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．3狀態(tài)空間表達(dá)

狀態(tài)用來(lái)表示系統(tǒng)狀態(tài),事實(shí)等敘述型知識(shí)的一組變量或數(shù)組 Q=[q1,q2,…qn]t操作是用來(lái)表示引起狀態(tài)變化的過(guò)程型知識(shí)的一組關(guān)系或函數(shù) F:{f1,f2,…fm}狀態(tài)空間(StateSpace)是利用狀態(tài)變量和操作符號(hào)，表示系統(tǒng)或問(wèn)題的有關(guān)知識(shí)的符號(hào)體系，狀態(tài)空間是一個(gè)四元組（S，O，S0，G）：

S—狀態(tài)集合;O—操作算子集合;S0—初始狀態(tài),S0S;G—目的狀 態(tài),GS,(G可若干具體狀態(tài)，也可滿足某些性質(zhì)的路徑信息描述)

從S0結(jié)點(diǎn)到G結(jié)點(diǎn)的路徑被稱為求解路徑。狀態(tài)空間一解是一有限操作算子序列，它使初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換為目標(biāo)狀態(tài)： O1O2O3Ok

S0S1S2……G 其中O1，…，Ok即為狀態(tài)空間的一個(gè)解(解往往不是唯一的)

7/23/20239第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．3狀態(tài)空間表達(dá)狀態(tài)用來(lái)表第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．3狀態(tài)空間表達(dá)

【例2．2】八數(shù)碼問(wèn)題的狀態(tài)空間 在一3×3方格盤，放1到8八個(gè)數(shù)碼，另一格為空?？崭袼闹苌舷伦笥覕?shù)碼可移到空格。一布局：23158467

八數(shù)碼任何一種擺法就是一個(gè)狀態(tài)，所有的擺法為狀態(tài)集S，構(gòu)成了一個(gè)狀態(tài)空間，其大小為9！ 相應(yīng)操作算子是數(shù)碼移動(dòng)，其操作算子共有4（方向）×8（數(shù)碼）=32個(gè)?？珊?jiǎn)化為4個(gè)：Up，Left，Down，Right7/23/202310第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．3狀態(tài)空間表達(dá)【例2．2第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法

超圖

樹(shù)圖與/或樹(shù) 在求解問(wèn)題時(shí)的兩種思維方法：分解：將復(fù)雜大問(wèn)題分解為一組簡(jiǎn)單小問(wèn)題 若所有子問(wèn)題都解決了，則總問(wèn)題也解決了，這是“與”的邏輯關(guān)系——“與”樹(shù)變換：將較難問(wèn)題變換為較易等價(jià)/等效問(wèn)題 若一難問(wèn)題可以等價(jià)變換為幾個(gè)容易問(wèn)題，則任何一個(gè)容易問(wèn)題解決了，也就解決了原有難問(wèn)題，這是“或”的邏輯關(guān)系——“或”樹(shù)

兼用“分解”和“變換”方法——“與/或”樹(shù)

7/23/202311第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法超圖第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法

【例2．3】猴子和香蕉問(wèn)題

設(shè)機(jī)器人“猴子”位于a處，目的物“香蕉”掛在c處上方，猴子想吃香蕉，但高度不夠，拿不著。在b處有可移動(dòng)的臺(tái)子，若猴子站在臺(tái)子上，就可以拿到香蕉。 問(wèn)題是制定機(jī)器人的行動(dòng)計(jì)劃，使猴子能拿到香蕉。香蕉 a猴子 c b臺(tái)子7/23/202312第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法【例2第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法

【例2．3】猴子和香蕉問(wèn)題 狀態(tài)空間法:四元數(shù)組描述：S=(w,x,y,z)

其中：w：猴子所處水平位置x：臺(tái)子所在水平位置y：猴子是否在臺(tái)子上（y=1:在;y=0:不在） z：猴子是否能拿到香蕉（z=1:拿到;z=0:沒(méi)拿到） 可能出現(xiàn)的狀態(tài)如下：

S0=(a,b,0,0) S1=(b,b,0,0) S2=(c,c,0,0) S3=(c,c,1,0) S4=(c,c,1,1) 其中S0為初始狀態(tài)，S4為目標(biāo)狀態(tài)7/23/202313第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法【例2第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法

【例2．3】猴子和香蕉問(wèn)題

允許的操作集為：

F={f1,f2,f3,f4}其中：f1(u)為猴子走到u處(w,x,0,z)(u,x,0,z)f2(v)為猴子推臺(tái)子到v處(x,x,0,0)(v,v,0,0)f3為猴子爬上臺(tái)子(x,x,0,z)(x,x,1,z)f4為猴子拿到香蕉(c,c,1,0)(c,c,1,1)

比較目標(biāo)狀態(tài)（S4）與初始狀態(tài)（S0）的差異，來(lái)選擇主操作。由于S0與S4中的四個(gè)狀態(tài)量都有差異，相應(yīng)的操作為f1,f2,f3和f4，都可選為主操作。因此，可將原問(wèn)題變換為四個(gè)新問(wèn)題，而新問(wèn)題又可分為幾個(gè)子問(wèn)題及子子問(wèn)題。這一過(guò)程——與/或樹(shù)圖

7/23/202314第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法【例2第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法

【例2．3】猴子和香蕉問(wèn)題

與/或樹(shù)圖

7/23/202315第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．4與/或圖表達(dá)法【例2第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

產(chǎn)生式系統(tǒng)(productionsystem)

描述若干個(gè)不同的以一個(gè)基本概念為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。這個(gè)基本概念就是產(chǎn)生式規(guī)則或產(chǎn)生式條件和操作對(duì)的概念 論域知識(shí)分為兩部分：事實(shí)表示靜態(tài)知識(shí)，如事物、事件和它們之間的關(guān)系產(chǎn)生式規(guī)則表示推理過(guò)程和行為，如動(dòng)作，算子，變換等 這類系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)規(guī)則，因此又把此類系統(tǒng)稱為基于規(guī)則的系統(tǒng)(rule-basedsystem)

7/23/202316第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)

一個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)包含事實(shí)庫(kù)、規(guī)則集和規(guī)則解釋（控制器）三部分

7/23/202317第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

事實(shí)庫(kù)——當(dāng)前已知的知識(shí)信息數(shù)據(jù)，包括推理過(guò)程中形成的中間結(jié)論知識(shí)，換句話說(shuō)，它用于存儲(chǔ)有關(guān)問(wèn)題的狀態(tài)、性質(zhì)等事實(shí)的敘述型知識(shí)，也稱為綜合數(shù)據(jù)庫(kù)或工作存儲(chǔ)器。數(shù)據(jù)是廣義的

在事實(shí)庫(kù)中的數(shù)據(jù)由規(guī)則解釋（控制器），用來(lái)激活相應(yīng)的規(guī)則。規(guī)則集庫(kù)——存儲(chǔ)有關(guān)問(wèn)題的狀態(tài)轉(zhuǎn)移、性質(zhì)變化等規(guī)則的過(guò)程型知識(shí)，或稱“規(guī)則庫(kù)” 產(chǎn)生式規(guī)則的一般形式可以表述為： P1,P2,…,PmC1,C2,…,Cn 每條產(chǎn)生式規(guī)則分為左部和右部?jī)蓚€(gè)部分，左部表示激活該產(chǎn)生式規(guī)則的前提條件/規(guī)則前件，右部表示調(diào)用該產(chǎn)生式規(guī)則后所做的行為部分/規(guī)則后件/結(jié)論?？珊?jiǎn)述成“條件-動(dòng)作”對(duì)的形式。 對(duì)事實(shí)庫(kù)的修改在產(chǎn)生式系統(tǒng)中扮演著推理的角色，正是由于事實(shí)庫(kù)內(nèi)容的不斷改變，才構(gòu)成了由原始數(shù)據(jù)到結(jié)論的變換過(guò)程7/23/202318第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)事實(shí)庫(kù)—第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

產(chǎn)生式規(guī)則的形式與傳統(tǒng)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言中條件語(yǔ)句非常相似，但實(shí)際上兩者之間存在根本的區(qū)別：產(chǎn)生式規(guī)則左部表達(dá)的是一組復(fù)雜模式，而不僅僅是一個(gè)布爾表達(dá)式規(guī)則之間控制流不象傳統(tǒng)語(yǔ)言中從一條語(yǔ)句向其下一條語(yǔ)句傳遞，而且滿足條件的規(guī)則被激活但不一定立即執(zhí)行，這將取決于產(chǎn)生式系統(tǒng)的沖突消解策略，這也是區(qū)分傳統(tǒng)程序與產(chǎn)生式系統(tǒng)行為特征的關(guān)鍵 邏輯程序中的語(yǔ)句可以視作產(chǎn)生式規(guī)則的一種特殊形式

在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，一條規(guī)則僅描述前提條件與行為之間的靜態(tài)關(guān)系，因此，規(guī)則的正確性應(yīng)當(dāng)獨(dú)立地得到保證。這就是規(guī)則的自含性，正是由于產(chǎn)生式規(guī)則的自含性特點(diǎn)，才使得知識(shí)的表示與控制的分離成為可能。

7/23/202319第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式規(guī)第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

規(guī)則解釋（控制器）——根據(jù)有關(guān)問(wèn)題的控制型知識(shí)，選擇控制策略，將規(guī)則與事實(shí)進(jìn)行匹配，控制并利用知識(shí)進(jìn)行推理并求解問(wèn)題 通常從選擇規(guī)則到執(zhí)行操作分3步：匹配、沖突消解和操作——由匹配器負(fù)責(zé)判斷規(guī)則條件是否成立，沖突消解器負(fù)責(zé)選擇可調(diào)用的規(guī)則，解釋器負(fù)責(zé)執(zhí)行規(guī)則的動(dòng)作，并在滿足結(jié)束條件時(shí)終止產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行。匹配——當(dāng)前事實(shí)庫(kù)內(nèi)容與規(guī)則條件部分匹配。如果兩者完全匹配，則把這條規(guī)則稱為觸發(fā)規(guī)則。當(dāng)按規(guī)則的操作部分去執(zhí)行時(shí)，稱這條規(guī)則為啟用規(guī)則。被觸發(fā)的規(guī)則不一定總是啟用規(guī)則，因?yàn)榭赡芡瑫r(shí)有幾條規(guī)則的條件部分被滿足，需解決沖突步驟中來(lái)解決。在復(fù)雜的情況下，在事實(shí)庫(kù)和規(guī)則的條件部分之間可能要進(jìn)行近似匹配沖突解決——當(dāng)有一條以上規(guī)則的條件部分和當(dāng)前事實(shí)庫(kù)相匹配時(shí)，就需要決定首先使用哪一條規(guī)則，這稱為沖突解決操作——執(zhí)行規(guī)則的操作部分，經(jīng)操作以后，當(dāng)前事實(shí)庫(kù)將被修改。然后，其它的規(guī)則有可能被使用，即進(jìn)入下一循環(huán)7/23/202320第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)規(guī)則解釋第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

如：設(shè)有以下兩條美式足球的規(guī)則：

規(guī)則R1

規(guī)則R2

IFfourthdawn IFfourthdawnshortyardage shortyardage

THENpunt within30yards(fromthegoalline)

THENfieldgoalR1規(guī)則：如進(jìn)攻方在前三次進(jìn)攻中前進(jìn)的距離少于10碼(shortyardage)，那么在第四次進(jìn)攻時(shí)(fourthdawn)，可以踢懸空球(punt)R2規(guī)則：如進(jìn)攻方在前三次進(jìn)攻中前進(jìn)的距離少于10碼，而進(jìn)攻的位置又在離對(duì)方球門線30碼距離之內(nèi)，那么就可以射門(fieldgoal)如果當(dāng)前事實(shí)庫(kù)包含事實(shí)“fourthdawn”和“shortyardage”以及“within30yards”？？？

7/23/202321第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)如：設(shè)有第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

專一性排序——如某一規(guī)則條件部分規(guī)定的情況，比另一規(guī)則條件部分規(guī)定的情況更有針對(duì)性，則這條規(guī)則有較高的優(yōu)先級(jí)規(guī)則排序——如規(guī)則編排的順序就表示了啟用的優(yōu)先級(jí)，則稱之為規(guī)則排序數(shù)據(jù)排序——把規(guī)則條件部分的所有條件按優(yōu)先級(jí)次序編排起來(lái)，運(yùn)行時(shí)首先使用在條件部分包含較高優(yōu)先級(jí)數(shù)據(jù)的規(guī)則。規(guī)模排序——按規(guī)則的條件部分的規(guī)模排列優(yōu)先級(jí)，優(yōu)先使用被滿足的條件較多的規(guī)則就近排序——把最近使用的規(guī)則放在最優(yōu)先的位置。這和人類的行為有相似之處上下文限制——把產(chǎn)生式規(guī)則按它們所描述的上下文分組，也就是說(shuō)按上下文對(duì)規(guī)則分組。在某種上下文條件下，只能從與其相對(duì)應(yīng)的那組規(guī)則中選擇可應(yīng)用的規(guī)則……

7/23/202322第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)專一性排第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

【例2．4】動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)規(guī)則I1到I4這一組規(guī)則可用于把哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類動(dòng)物區(qū)分開(kāi)：規(guī)則I1

如果該動(dòng)物有毛發(fā)，那么它是哺乳動(dòng)物規(guī)則I2

如果該動(dòng)物能產(chǎn)乳，那么它是哺乳動(dòng)物規(guī)則I3

如果該動(dòng)物有羽毛，那么它是鳥(niǎo)類動(dòng)物規(guī)則I4

如果該動(dòng)物能飛行，它能生蛋，那么它是鳥(niǎo)類動(dòng)物規(guī)則I5到I8把哺乳動(dòng)物又進(jìn)一步分為更細(xì)的類食肉動(dòng)物和有蹄動(dòng)物：規(guī)則I5如果

該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它吃肉，那么

它是食肉動(dòng)物規(guī)則I6如果

該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它長(zhǎng)有爪子，它長(zhǎng)有利齒，

它眼睛前視，那么

它是食肉動(dòng)物規(guī)則I7如果

該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它長(zhǎng)有蹄，那么

它是有蹄動(dòng)物規(guī)則I8如果

該動(dòng)物是哺乳動(dòng)物，它反芻，

那么

它是有蹄動(dòng)物，并且是偶蹄動(dòng)物7/23/202323第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)【例2．第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

【例2．4】動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)以下兩個(gè)規(guī)則對(duì)食肉動(dòng)物進(jìn)行細(xì)分：規(guī)則I9如果該動(dòng)物是食肉動(dòng)物，它的顏色是黃褐色，它有深色的斑點(diǎn) 那么它是獵豹規(guī)則I10如果該動(dòng)物是食肉動(dòng)物，它的顏色是黃褐色，它有黑色條紋 那么它是老虎

以下兩個(gè)規(guī)則對(duì)有蹄動(dòng)物進(jìn)行細(xì)分：規(guī)則I11如果該動(dòng)物是有蹄動(dòng)物，它有長(zhǎng)腿，它有長(zhǎng)頸，它的顏色是黃 褐色，它有深色的斑點(diǎn)，那么它是長(zhǎng)頸鹿規(guī)則I12如果該動(dòng)物是有蹄動(dòng)物，它的顏色是白的，它有黑色條紋， 那么它是斑馬

7/23/202324第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)【例2．第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

【例2．4】動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)

以下對(duì)鳥(niǎo)類進(jìn)行分類的規(guī)則：規(guī)則I13如果該動(dòng)物是鳥(niǎo)類，它不會(huì)飛，它有長(zhǎng)腿，它有長(zhǎng)頸， 它的顏色是黑、白色相雜，那么它是鴕鳥(niǎo)（規(guī)則I13的IF部分的條件“它有長(zhǎng)腿”和“它有長(zhǎng)頸”，也出現(xiàn)在規(guī)則I11的IF部分。I11是有蹄動(dòng)物的，而I13是鳥(niǎo)的分類，無(wú)混淆）規(guī)則I14如果該動(dòng)物是鳥(niǎo)類，它不能飛行，它能游水， 它的顏色是黑色和白色，那么它是企鵝規(guī)則I15如果該動(dòng)物是鳥(niǎo)類，它善于飛行，那么它是海燕

7/23/202325第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)【例2．第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

【例2．4】動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)——識(shí)別長(zhǎng)頸鹿的過(guò)程開(kāi)始，觀察到：（動(dòng)物的顏色是黃褐色,深色斑點(diǎn)） 規(guī)則I11還是規(guī)則I9？再看到該動(dòng)物給它的幼獸喂奶，并能反芻，于是事實(shí)庫(kù)內(nèi)容增為： （動(dòng)物的顏色是黃褐色,深色斑點(diǎn),能產(chǎn)乳,反芻）現(xiàn)用規(guī)則集與事實(shí)庫(kù)進(jìn)行匹配，I2首先可用，并更新事實(shí)庫(kù)為： （哺乳動(dòng)物,黃褐色,深色斑點(diǎn),能產(chǎn)乳,反芻）進(jìn)而I8又能用，更新事實(shí)庫(kù)為： （有蹄動(dòng)物,偶蹄動(dòng)物,哺乳動(dòng)物,黃褐色,深色斑點(diǎn),能產(chǎn)乳,反芻）還無(wú)法識(shí)別，而事實(shí)庫(kù)也不能和其它規(guī)則的前提相匹配，需再觀察，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該動(dòng)物腿和頸都很長(zhǎng)，即得到事實(shí)庫(kù)：（動(dòng)物有長(zhǎng)腿,有長(zhǎng)頸,有蹄動(dòng)物,偶蹄動(dòng)物,哺乳動(dòng)物,黃褐色,深色斑點(diǎn),能產(chǎn)乳,反芻）規(guī)則I11可使用，推理出該動(dòng)物為長(zhǎng)頸鹿問(wèn)題的求解過(guò)程可終止7/23/202326第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)【例2．第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)

產(chǎn)生式系統(tǒng)的問(wèn)題求解過(guò)程的步驟：①事實(shí)庫(kù)初始化②若存在未用規(guī)則前提能與事實(shí)庫(kù)相匹配則轉(zhuǎn)③，否則轉(zhuǎn)⑤③使用規(guī)則，更新事實(shí)庫(kù)，并標(biāo)記所用規(guī)則④事實(shí)庫(kù)是否包含解。若是，則終止求解過(guò)程，否則轉(zhuǎn)②⑤要求更多的關(guān)于問(wèn)題的信息，若不能提供所要信息，則求解失敗，否則更新事實(shí)庫(kù)并轉(zhuǎn)②

7/23/202327第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．5產(chǎn)生式系統(tǒng)產(chǎn)生式系第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法

邏輯是人們思維活動(dòng)規(guī)律的反映和抽象，最精確和最成功，計(jì)算機(jī)可作精確處理，與自然語(yǔ)言又非常接近第一個(gè)因素：互關(guān)聯(lián)的兩部分：公理系統(tǒng)和演繹結(jié)構(gòu)第二個(gè)因素：邏輯及其演繹能保證正確，閉包集合（語(yǔ)義保持）第三個(gè)因素：演繹可完全機(jī)械化（定理證明）數(shù)理邏輯：用數(shù)學(xué)方法研究形式邏輯的一分支（符號(hào)邏輯）謂詞邏輯：數(shù)邏基本形式（基于謂詞分析的形式化語(yǔ)言）知識(shí)的邏輯表達(dá)：用一階謂詞邏輯來(lái)描述AI的問(wèn)題求解知識(shí)7/23/202328第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法

(簡(jiǎn)單回顧)命題邏輯——謂詞邏輯的基礎(chǔ)

A，B等原子命題——表達(dá)單一意義的命題

燈關(guān)著天在下雨

復(fù)合命題——由“聯(lián)結(jié)詞”聯(lián)結(jié)原子命題簡(jiǎn)單推理表達(dá)方法

P?Q：如果天在下雨，則天不晴

?:否定(Negation);:合取(Conjunction);:析取(Disjunction);

:條件(Condition);:雙條件(Bicondition)命題變?cè)痪哂泄潭ň唧w含義的命題合式公式——利用命題變?cè)獦?gòu)成的蘊(yùn)含式或等價(jià)式——推理確

析取三段論，假言推理，假言三段論；二難推理等7/23/202329第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法

謂詞邏輯——命題邏輯的擴(kuò)充和發(fā)展

原子命題=客體+謂詞謂詞（命題函數(shù)）公式、原子謂詞公式、復(fù)合謂詞公式 客體變?cè)?；客體域；n元謂詞；x：全稱量詞；x：存在量詞一階謂詞邏輯——謂詞邏輯中最直觀的一種邏輯

所有羅馬人或忠于或仇恨愷撒:xRoman(x)loyalto(x,Caesar)hate(x,Caesar)

環(huán)境描述：

動(dòng)作描述： AT(ROBOT,ALCOVE) PICK-UP-BOX(A)： EMPTYHANDED(ROBOT) 條件： ON（BOX，A） ON(BOX,A) AT（ROBOT，A） TABLE(A) EMPTYHANDED（ROBOT） TABLE(B) 行動(dòng)： 刪除：EMPTYHANDED（ROBOT） 增加：HOLDS（ROBOT，BOX）7/23/202330第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法

謂詞邏輯表達(dá)法的特性

謂詞邏輯與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)——數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)知識(shí)庫(kù) 一階謂詞邏輯具有完備的邏輯推理算法 謂詞邏輯本身具有比較扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 邏輯推理是從公理集合中演繹而得出結(jié)論的過(guò)程優(yōu)點(diǎn) 嚴(yán)格性:保證其演繹推理結(jié)果的正確性，較精確地表達(dá)知識(shí)

通用性:擁有通用的邏輯演算的方法和推理的規(guī)則三段論法等

自然性:一種接近于自然語(yǔ)言的形式語(yǔ)言。 模塊性:便于用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯推理的機(jī)械化、自動(dòng)化缺點(diǎn)

效率低:拋棄語(yǔ)義信息，使推理過(guò)程冗長(zhǎng)，效率低，出現(xiàn)“組合爆炸”。 靈活性差:不便于表達(dá)和加入啟發(fā)性知識(shí)及元知識(shí)。7/23/202331第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法

謂詞邏輯表達(dá)法的應(yīng)用自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng)——Green的QA-3為一通用系統(tǒng)，推理采用歸結(jié)法，控制采用啟發(fā)式，無(wú)約束的歸結(jié)是完備的機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng)——Fikes等設(shè)計(jì)的STRIPS含兩類過(guò)程：?jiǎn)栴}應(yīng)答過(guò)程、規(guī)劃和解決問(wèn)題的過(guò)程。前者采用的是歸結(jié)法，后者采用是手段-目標(biāo)分析法

機(jī)器博弈系統(tǒng)——Filman等設(shè)計(jì)的FOL系統(tǒng)是一證明系統(tǒng)。證明采用一階謂詞邏輯說(shuō)明，演繹采用Prawitz的自然演繹系統(tǒng)，邏輯精確性，過(guò)程控制形式化

問(wèn)題求解系統(tǒng)——Kowalski等設(shè)計(jì)的PS系統(tǒng)，直接用邏輯子句表示知識(shí)，簡(jiǎn)易方便

7/23/202332第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．6知識(shí)的邏輯表達(dá)方法第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

1968Quillian提出概念；1970Simmon用于自然語(yǔ)言理解的研究概念

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是一種采用網(wǎng)絡(luò)形式表示人類知識(shí)的方法 形式上，一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)帶標(biāo)識(shí)的有向圖

內(nèi)容組織上，4個(gè)相關(guān)部分組成

①詞法部分：決定表示詞匯表中允許有哪些符號(hào)，它涉及各個(gè)結(jié)點(diǎn)和弧線 ②結(jié)構(gòu)部分：敘述符號(hào)排列的約束條件，指定各弧線連接的結(jié)點(diǎn)對(duì) ③過(guò)程部分：說(shuō)明訪問(wèn)過(guò)程，能用于建立和修正描述，以及回答相關(guān)問(wèn)題 ④語(yǔ)義部分：確定與描述相關(guān)的（聯(lián)想）意義的方法，即確定有關(guān)結(jié)點(diǎn)的排列及其占有物和對(duì)應(yīng)弧線

7/23/202333第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 1968第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

特性

①顯式/簡(jiǎn)明表達(dá)實(shí)體結(jié)構(gòu)、屬性與實(shí)體間因果關(guān)系

利于以聯(lián)想方式對(duì)系統(tǒng)的解釋

②與概念相關(guān)的屬性和聯(lián)系被組織在一結(jié)點(diǎn)中 易于被訪問(wèn)和學(xué)習(xí)

③更加直觀，更易于理解

（繼承方式）符合人類思維習(xí)慣

④語(yǔ)義解釋依賴于結(jié)構(gòu)的推理過(guò)程

（無(wú)結(jié)構(gòu)約定）推理不很有效 ⑤結(jié)點(diǎn)聯(lián)系有線狀/樹(shù)狀/網(wǎng)狀/遞歸狀

知識(shí)存儲(chǔ)/檢索需較復(fù)雜的過(guò)程7/23/202334第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)特性7/2第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)法的優(yōu)點(diǎn)自然性——直接而明確地表達(dá)概念之間的語(yǔ)義關(guān)系，接近于人類的語(yǔ)義記憶方式聯(lián)想性——著重于表達(dá)語(yǔ)義關(guān)系知識(shí)，體現(xiàn)了聯(lián)想思維過(guò)程，如通過(guò)正例、反例的比較，進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程效率較高——可通過(guò)語(yǔ)義關(guān)系檢索和推理，較快導(dǎo)出與問(wèn)題有關(guān)的概念和事實(shí)，不必歷遍整個(gè)知識(shí)庫(kù)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)法的缺點(diǎn)不能象邏輯方法那樣保證推理的嚴(yán)格性和有效性不便于表達(dá)判斷性知識(shí)不便于表達(dá)深層知識(shí)，如與時(shí)間因素有關(guān)的動(dòng)態(tài)知識(shí)7/23/202335第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

基本命題的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（以個(gè)體為中心）實(shí)例聯(lián)系

ISA泛化聯(lián)系

AKO(AKindOf)

7/23/202336第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

基本命題的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（以個(gè)體為中心）聚集聯(lián)系

part-of

屬性聯(lián)系

7/23/202337第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

基本命題的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示（以謂詞或關(guān)系為中心） 設(shè)有n元謂詞或關(guān)系R(arg1,…,argn),arg1取值為a1,…,argn取值為an,R的等價(jià)一組二元關(guān)系如下： arg1(R,a1) arg2(R,a2) …… argn(R,an) 對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：7/23/202338第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

連接詞在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法

合取

give(John,Mary,“戰(zhàn)爭(zhēng)與和平”)read(Mary,“戰(zhàn)爭(zhēng)與和平”) 對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：7/23/202339第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

連接詞在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法

析取

JohnisaprogrammerorMaryisalawyer

對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：7/23/202340第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

連接詞在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法

否定

?ISA，?AKO及?part-of的有向弧

?give(John,Mary,“戰(zhàn)爭(zhēng)與和平”)read(Mary,“戰(zhàn)爭(zhēng)與和平”)

對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：7/23/202341第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

連接詞在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法

蘊(yùn)含 一?。好}前提條件ANTE，另一?。阂?guī)則結(jié)論CONSE

如果車庫(kù)起火，那么用CO2或沙來(lái)滅 對(duì)應(yīng)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)：7/23/202342第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

變?cè)土吭~在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法

存在量詞直接用ISA弧 全稱量詞分塊方法

存在量詞：Thedogbitthepostman

7/23/202343第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

變?cè)土吭~在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法

存在量詞直接用ISA弧 全稱量詞分塊方法

全稱量詞：Everydoghasbittenapostman

(x)DOG(x)(y)[POSTMAN(y)BITE(x,y)]7/23/202344第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示

變?cè)土吭~在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中的表示方法

存在量詞直接用ISA弧 全稱量詞分塊方法

全稱量詞：Everydoghasbitteneverypostman

用弧與結(jié)點(diǎn)P相連

7/23/202345第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．7語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

一個(gè)通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的形式存儲(chǔ)以往的經(jīng)驗(yàn) ——數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)框架框架

一個(gè)結(jié)構(gòu)一種組織結(jié)構(gòu)或組織

新資料可用從經(jīng)驗(yàn)中得到的概念來(lái)分析/解釋框架表示法

一結(jié)構(gòu)化表示方法框架

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)-槽-值表示結(jié)構(gòu)框架——一組語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的結(jié)點(diǎn)和槽，這組結(jié)點(diǎn)和槽可以描述格式固定的事物、行動(dòng)和事件

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可看作結(jié)點(diǎn)和弧線的集合7/23/202346第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法一個(gè)通用第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

框架結(jié)構(gòu)

框架(Frame)是一種組織和表示知識(shí)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

框架名槽(Slot)槽名槽值/填充值（任意數(shù)目）FRAME<框架名>槽名1：側(cè)面名11：側(cè)面值11側(cè)面名12：側(cè)面值12

側(cè)面名1m：側(cè)面值1m

槽名n：側(cè)面名n1：側(cè)面值n1側(cè)面名n2：側(cè)面值n2

側(cè)面名nm：側(cè)面值nm7/23/202347第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法框架結(jié)構(gòu)第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

各種屬性的槽或側(cè)面缺省值（DEFAULT）側(cè)面——用于說(shuō)明該側(cè)面的典型取值 一鳥(niǎo)類框架，鳥(niǎo)是否會(huì)飛屬性槽可填“會(huì)飛”缺省值附加過(guò)程側(cè)面——說(shuō)明槽值的計(jì)算過(guò)程和填槽時(shí)要做的動(dòng)作 一組子程序槽或側(cè)面的取值類型數(shù)值型——整型數(shù)（INTEGERS）浮點(diǎn)數(shù)（FLOATS） 地震框架中強(qiáng)度槽和財(cái)產(chǎn)損失槽的取值字符串（STRINGS）——如地震框架中地點(diǎn)槽和斷層槽取值約束類型——可以通過(guò)上面給出的基本類型通過(guò)布爾運(yùn)算構(gòu)成

7/23/202348第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法各種屬性第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

框架間的關(guān)系

類框架實(shí)例框架 類—超類關(guān)系（AKO） 包含關(guān)系 實(shí)例—類關(guān)系（ISA） 屬于關(guān)系 主子調(diào)用關(guān)系（組成連接）指針 框架系統(tǒng)

7/23/202349第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法7/23第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

【例2．9】框架間關(guān)系

例：機(jī)器人糾紛問(wèn)題 設(shè)機(jī)器人羅賓與蘇西在一起玩耍，淘氣的蘇西打了羅賓一下，其結(jié)果可以猜想，有兩種可能性： 一是：羅賓憤怒，還擊蘇西一下；蘇西也不示弱，二人摔打起來(lái) 另是：羅賓沒(méi)有還手，但感到委屈，哭了起來(lái)

7/23/202350第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法【例2．第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

【例2．10】自然災(zāi)害新聞報(bào)道

“今天一次強(qiáng)度為里氏7級(jí)的地震襲擊了X地區(qū)，造成250人死亡和5百萬(wàn)人民幣的財(cái)產(chǎn)損失。有專家說(shuō)：‘多年來(lái)，靠近Y斷層的地方一直是一個(gè)危險(xiǎn)的地區(qū)?！?/p>

地震框架

地點(diǎn)：X 日期：今天 強(qiáng)度：7 死亡人數(shù)：250 財(cái)產(chǎn)損失：5百萬(wàn)人民幣 斷層：Y 框架系統(tǒng)

地震是一災(zāi)害事件，災(zāi)害事件還有洪水、颶風(fēng)等7/23/202351第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法【例2．第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

框架系統(tǒng)與產(chǎn)生式系統(tǒng)的結(jié)合

規(guī)則框架：外部形式槽——用來(lái)記錄用戶給出本規(guī)則的原始形式分析方法槽——用相應(yīng)的方法將原始規(guī)則轉(zhuǎn)換成某種內(nèi)部形式， 這種內(nèi)部表示包含一組表達(dá)式 轉(zhuǎn)換的結(jié)果是向相應(yīng)的條件槽、結(jié)論槽和動(dòng)作槽填值條件槽結(jié)論槽動(dòng)作槽另外，也可以向規(guī)則框架中填入描述信息，如規(guī)則之間的關(guān)系、規(guī)則的用途、要達(dá)到的目標(biāo)等

7/23/202352第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法框架系統(tǒng)第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法

框架系統(tǒng)特性：繼承性

一個(gè)框架系統(tǒng)=一種樹(shù)型結(jié)構(gòu) 樹(shù)的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)=一個(gè)框架結(jié)構(gòu)ISAAKO連接通用性

各種問(wèn)題

擴(kuò)充性

某細(xì)節(jié)另一框架預(yù)測(cè)性

得到不直接信息判斷推理認(rèn)識(shí)某類事物修正性

不完整完善描述

7/23/202353第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．8框架表達(dá)法框架系統(tǒng)第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法

特征表是通過(guò)對(duì)象特征來(lái)表達(dá)知識(shí)的一種表格形式 人工智能語(yǔ)言LISP 特征表屬性和取值特點(diǎn)： 便于表達(dá)敘述性知識(shí) 便于表達(dá)過(guò)程性知識(shí)或控制性知識(shí) 便于檢索 不同問(wèn)題，不同對(duì)象，興趣特征不同屬性項(xiàng)目不同 不同觀點(diǎn)，不同方法特征/屬性不同（同一問(wèn)題/對(duì)象） 系統(tǒng)狀態(tài)不同取值不同(同一屬性)注意:各種屬性在不同地方重復(fù)出現(xiàn)，應(yīng)避免矛盾和不一致現(xiàn)象

7/23/202354第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法特征第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法

【例2．13】機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題

在一含有凹室(alcove)的房間里，有兩張桌子A和B，一個(gè)機(jī)器人（robot）和一個(gè)箱子（box），如圖2．8所示。為了 讓機(jī)器人從凹室出發(fā)， 把桌子A上的箱子移 到桌子B上，然后回 到凹室，需要制定相 應(yīng)的行動(dòng)規(guī)劃

7/23/202355第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法【例第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法

【例2．13】機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題（1）初始狀態(tài)：

對(duì)象 屬性 取值 ROBOT LOCATION ALCOVE HOLDS EMPTY BOX SUPPORTED-BY A A IS-A TABLE SUPPORTS BOX B IS-A TABLE SUPPORTS EMPTY7/23/202356第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法【例第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法

【例2．13】機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題（2）目標(biāo)狀態(tài)：

對(duì)象 屬性 取值 ROBOT LOCATION ALCOVE HOLDS EMPTY BOX SUPPORTED-BY B A IS-A TABLE SUPPORTS EMPTY B IS-A TABLE SUPPORTS BOX7/23/202357第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法【例第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法

【例2．13】機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃問(wèn)題（3）中間狀態(tài)：

對(duì)象 屬性 取值 ROBOT LOCATION B

HOLDS BOX BOX SUPPORTED-BY ROBOT A IS-A TABLE SUPPORTS EMPTY B IS-A TABLE SUPPORTS EMPTY7/23/202358第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．9特征表表達(dá)法【例第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．10面向?qū)ο蟮谋硎?/p>

1.對(duì)象、消息和方法

靜態(tài)特性+動(dòng)態(tài)行為 問(wèn)題空間中對(duì)象

呆板與被動(dòng)數(shù)據(jù)/數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)程序語(yǔ)言

鴻溝計(jì)算機(jī)求解空間與客觀問(wèn)題空間間面向?qū)ο蠓椒▽W(xué)構(gòu)造軟件系統(tǒng)/知識(shí)系統(tǒng)能較自然地反映人們思考方式求解空間在結(jié)構(gòu)上同問(wèn)題空間取得一致對(duì)象不僅有狀態(tài)，而且有行為 各種資源和智能實(shí)體——對(duì)象 一對(duì)象的狀態(tài)和對(duì)象具有的知識(shí)——該對(duì)象的靜態(tài)屬性 一對(duì)象所具有的知識(shí)處理方法和各種操作 ——該對(duì)象的智能行為

7/23/202359第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．10面向?qū)ο蟮谋硎镜诙轮R(shí)表達(dá)技術(shù)

2．10面向?qū)ο蟮谋硎?/p>

1.對(duì)象、消息和方法

形式定義：對(duì)象::=<ID,DS,MS,MI>標(biāo)識(shí)符ID——用以標(biāo)識(shí)一個(gè)特定的對(duì)象數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)DS——描述了對(duì)象當(dāng)前的內(nèi)部狀態(tài)或所具有的靜態(tài)屬性，常用一組<屬性名，屬性值>表示方法集合MS——用以說(shuō)明對(duì)象所具有的內(nèi)部處理方法/對(duì)受理的消息的操作過(guò)程，它反映了對(duì)象自身的智能行為消息接口MI——對(duì)象接收外部信息和驅(qū)動(dòng)有關(guān)內(nèi)部方法的唯一對(duì)外接口。這里的外部信息稱為消息問(wèn)題求解或程序的執(zhí)行依靠對(duì)象間傳遞消息完成的消息流統(tǒng)一數(shù)據(jù)流和控制流，實(shí)現(xiàn)對(duì)象間聯(lián)系的唯一途徑消息模式不僅定義了該對(duì)象所能受理的消息，而且還規(guī)定了該對(duì)象的固有處理能力封裝性

7/23/202360第二章知識(shí)表達(dá)技術(shù)

2．10面向?qū)ο蟮谋硎镜诙轮R(shí)表達(dá)技術(shù)

2．10面向?qū)ο蟮谋硎?/p>

2.類、類層次和繼承性

類是具有相同外部特性和內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的一組對(duì)象的抽象有共同性質(zhì)的一組對(duì)象歸入一為類的概念中

外部特性

描述消息模式及其相應(yīng)的處理能