1、2020/7/28,內(nèi)容簡(jiǎn)介,2.2 一階謂詞邏輯表示法,2.3 產(chǎn)生式表示法,2.4 框架表示法,2.6 面向?qū)ο蟊硎痉?6,2,3,4,2.1 概述,1,2.5 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法,5,2020/7/28,2.3 產(chǎn)生式表示法,1943年E. Post第一次提出稱(chēng)為“Post機(jī)”的計(jì)算模型（計(jì)算理論） 一種描述形式語(yǔ)言的語(yǔ)法又稱(chēng)為產(chǎn)生式規(guī)則表示法，它和圖靈機(jī)有相同的計(jì)算能力。目前產(chǎn)生式表示法已成為人工智能中應(yīng)用最多的一種知識(shí)表示方法。,產(chǎn)生式知識(shí)表示方法,1972年紐厄爾和西蒙在研究人類(lèi)知識(shí)模型開(kāi)發(fā)了基于規(guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng)。,2020/7/28,2.3.1 產(chǎn)生式的基本形式,產(chǎn)生式通常用于表示具

2、有因果關(guān)系的知識(shí)，其基本形式是 PQ 或 IF P THEN Q 其中，P是產(chǎn)生式的前提或條件，用于指出該產(chǎn)生式是否是可用的條件；Q是一組結(jié)論或動(dòng)作，用于指出該產(chǎn)生式的前提條件P被滿(mǎn)足時(shí)，應(yīng)該得出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的操作。P和Q都可以是一個(gè)或一組數(shù)學(xué)表達(dá)式或自然語(yǔ)言。,謂詞邏輯中的蘊(yùn)含式與產(chǎn)生式的差別： 蘊(yùn)含式只能表示精確知識(shí)；產(chǎn)生式可以表示精確知識(shí)，也可以表示不精確知識(shí)。 蘊(yùn)含式要求匹配是精確的；產(chǎn)生式匹配可以是精確的，也可以是不精確的；可以按某種確信度進(jìn)行匹配。 可以把蘊(yùn)含式看出產(chǎn)生式的一個(gè)特例,2020/7/28,2.3.2 產(chǎn)生式表示知識(shí)方法,確定性和不確定性規(guī)則知識(shí)的產(chǎn)生式表示,確定性

3、規(guī)則知識(shí) 可用前面介紹的產(chǎn)生式的基本形式表示即可。 不確定性規(guī)則知識(shí) 用如下形式表示 PQ （可信度） 或者 IF P THEN Q （可信度） 其中，P是產(chǎn)生式的前提或條件，用于指出該產(chǎn)生式是否是可用的條件；Q是一組結(jié)論或動(dòng)作，用于指出該產(chǎn)生式的前提條件P被滿(mǎn)足時(shí)，應(yīng)該得出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的操作。,2020/7/28,2.3.2 產(chǎn)生式表示知識(shí)方法,確定性和不確定性事實(shí)性知識(shí)的產(chǎn)生式表示,確定性事實(shí)性知識(shí) 一般使用三元組的形式表示如下 （對(duì)象，屬性，值）或 （關(guān)系，對(duì)象1，對(duì)象2） 例如：（Lee，Age，35）；(Friend,Lee,Zhang) 不確定性事實(shí)性知識(shí) 一般用四元組的形式表

4、示如下 （對(duì)象，屬性，值，不確定度量值）或 （關(guān)系，對(duì)象1，對(duì)象2，不確定度量值） 例如：（Lee，Age，35,0.9）；(Friend,Lee,Zhang,0.2),2020/7/28,2.3.3產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成,產(chǎn)生式系統(tǒng)通常由規(guī)則庫(kù)、數(shù)據(jù)庫(kù)和推理機(jī)這3個(gè)基本部分組成。,產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu),一組產(chǎn)生式在一起互相配合，協(xié)同作用，一個(gè)產(chǎn)生式生成的結(jié)論可以作為另一個(gè)產(chǎn)生式的前提，以獲得問(wèn)題的解決，這樣的系統(tǒng)為產(chǎn)生式系統(tǒng)。,2020/7/28,規(guī)則庫(kù)：產(chǎn)生式的集合 是產(chǎn)生式系統(tǒng)的基礎(chǔ) 包含的知識(shí)要完整、一直，表達(dá)靈活準(zhǔn)確； 構(gòu)建規(guī)則庫(kù)時(shí)，應(yīng)對(duì)知識(shí)進(jìn)行合理組織管理； 數(shù)據(jù)庫(kù)：包含已知事實(shí) 包含的

5、知識(shí)是動(dòng)態(tài)變化的； 已知事實(shí)常用字符串、向量、矩陣等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示；,2020/7/28,推理機(jī)的工作： （1）按一定的策略從規(guī)則庫(kù)中選擇規(guī)則，并與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行匹配。 （2）當(dāng)發(fā)生沖突（即匹配成功的規(guī)則不止一條）時(shí)，調(diào)用相應(yīng)的沖突解決策略予以消解。 （3）在執(zhí)行某條規(guī)則時(shí)，若該規(guī)則的右部是一個(gè)或多個(gè)結(jié)論，則把這些結(jié)論加到綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中；若規(guī)則的右部是一個(gè)或多個(gè)操作，則執(zhí)行這些操作。 （4）對(duì)于不確定性知識(shí)，在執(zhí)行每一條規(guī)則時(shí)，還要按一定的算法計(jì)算結(jié)論的可信度。 （5）隨時(shí)掌握結(jié)束產(chǎn)生式系統(tǒng)運(yùn)行的時(shí)機(jī)，以便在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候停止系統(tǒng)的運(yùn)行。,2020/7/28,產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問(wèn)題的一般步驟

6、（1）初始化綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，把問(wèn)題的初始已知事實(shí)送入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中。 （2）若規(guī)則庫(kù)中存在尚未使用過(guò)的規(guī)則，而且它的前提可與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)匹配，則繼續(xù)；若不存在這樣的事實(shí)，則轉(zhuǎn)第（5）步。 （3）執(zhí)行當(dāng)前選中的規(guī)則，并對(duì)該規(guī)則做上標(biāo)記，把該規(guī)則執(zhí)行后得到的結(jié)論送入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中。若該規(guī)則的結(jié)論部分指出的是某些操作，則執(zhí)行這些操作。 （4）檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否已包含了問(wèn)題的解，若已包含，則終止問(wèn)題的求解過(guò)程；否則，轉(zhuǎn)第（2）步。 （5）要求用戶(hù)提供進(jìn)一步的關(guān)于問(wèn)題的已知事實(shí)，若能提供，則轉(zhuǎn)第（2）步；否則，終止問(wèn)題求解過(guò)程。 （6）若規(guī)則中不再有未使用過(guò)的規(guī)則，則終止問(wèn)題的求解過(guò)程。,2020/

7、7/28,2.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式,產(chǎn)生式系統(tǒng)推理機(jī)的推理方式有正向推理、反向推理和雙向推理三種。,推理過(guò)程,從已知事實(shí)出發(fā)，通過(guò)規(guī)則求得結(jié)論。或稱(chēng)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方式也稱(chēng)作自底向上的方式。,（1）規(guī)則集中的規(guī)則與數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)進(jìn)行匹配，得匹配的規(guī)則集合。 （2）使用沖突解決算法，從匹配規(guī)則集合中選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則。 （3）執(zhí)行啟用規(guī)則的后件。將該請(qǐng)用規(guī)則的后件送入數(shù)據(jù)庫(kù)。 重復(fù)這個(gè)過(guò)程直至達(dá)到目標(biāo)。,正向推理,由于可能有多條規(guī)則同時(shí)與事實(shí)匹配，選擇哪條規(guī)則將影響求解效率，經(jīng)常會(huì)得到與目標(biāo)無(wú)直接關(guān)系的推論。,2020/7/28,2.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式,反向推理,推理過(guò)程,從目標(biāo)（作為假

8、設(shè)）出發(fā)，反向使用規(guī)則，求得已知事實(shí)。這種推理方式也稱(chēng)目標(biāo)驅(qū)動(dòng)方式或稱(chēng)自頂向下的方式。,（1）規(guī)則庫(kù)中的規(guī)則后件與目標(biāo)事實(shí)進(jìn)行匹配，得匹配的規(guī) 則集合。 （2）使用沖突解決算法，從匹配規(guī)則集合中選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則。 （3）將啟用規(guī)則的前件作為子目標(biāo)。 重復(fù)這個(gè)過(guò)程直至各子目標(biāo)均為已知事實(shí)成功結(jié)束。,如果目標(biāo)明確，則效率會(huì)比正向推理高得多。,2020/7/28,2.3.4產(chǎn)生式系統(tǒng)推理方式,雙向推理是一種既自頂向下、又自底向上的推理方式，推理從兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn)行，直至某個(gè)中間界面上兩方向結(jié)果相符便成功結(jié)束。這種雙向推理較正向或反向推理所形成的推理網(wǎng)絡(luò)更小，從而有更高的推理效率。,雙向推理,2

9、020/7/28,產(chǎn)生式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) a）自然性：由于產(chǎn)生式系統(tǒng)采用了人類(lèi)常用的表達(dá)因果關(guān)系的知識(shí)表示形式，既直觀、自然，又便于進(jìn)行推理。 b）模塊性：產(chǎn)生式是規(guī)則庫(kù)中的最基本的知識(shí)單元，形式相同，易于模塊化管理。 c）有效性：能表示確定性知識(shí)、不確定性知識(shí)、啟發(fā)性知識(shí)、過(guò)程性知識(shí)等。 d）清晰性：產(chǎn)生式有固定的格式，既便于規(guī)則設(shè)計(jì)，又易于對(duì)規(guī)則庫(kù)中的知識(shí)進(jìn)行一致性、完整性檢測(cè)。,2.3.5產(chǎn)生表示法的特點(diǎn),2020/7/28,產(chǎn)生式系統(tǒng)的缺點(diǎn) a）效率不高 產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問(wèn)題的過(guò)程是一個(gè)反復(fù)進(jìn)行“匹配沖突消解執(zhí)行”的過(guò)程。由于規(guī)則庫(kù)一般都比較龐大，而匹配又是一件十分費(fèi)時(shí)的工作，因此，其工作效率

10、不高。此外，在求解復(fù)雜問(wèn)題時(shí)容易引起組合爆炸。 b）不能表達(dá)具有結(jié)構(gòu)性的知識(shí) 產(chǎn)生式系統(tǒng)對(duì)具有結(jié)構(gòu)關(guān)系的知識(shí)無(wú)能為力，它不能把具有結(jié)構(gòu)關(guān)系的事物間的區(qū)別與聯(lián)系表示出來(lái)，因此，人們經(jīng)常將它與其它知識(shí)表示方法（如框架表示法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法）相結(jié)合。,2020/7/28,產(chǎn)生式系統(tǒng)的適用領(lǐng)域 （1）由許多相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)元組成的領(lǐng)域知識(shí)，彼此之間關(guān)系不密切，不存在結(jié)構(gòu)關(guān)系。如：化學(xué)反應(yīng)方面的知識(shí)。 （2）具有經(jīng)驗(yàn)性及不確定性的知識(shí)，而且相關(guān)領(lǐng)域中對(duì)這些知識(shí)沒(méi)有嚴(yán)格、統(tǒng)一的理論。如：醫(yī)療診斷、故障診斷等方面的知識(shí)。 （3）領(lǐng)域問(wèn)題的求解過(guò)程可被表示為一系列相對(duì)獨(dú)立的操作，而且每個(gè)操作可被表示為一條或多條

11、產(chǎn)生式規(guī)則。,2020/7/28,2.4 框架表示法,框架理論是明斯基于1975年作為理解視覺(jué)、自然語(yǔ)言對(duì)話(huà)及其它復(fù)雜行為的一種基礎(chǔ)提出來(lái)的；框架表示法是以框架理論為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的一種結(jié)構(gòu)化的知識(shí)表示，它適用于表達(dá)多種類(lèi)型的知識(shí)?？蚣芾碚摰幕居^點(diǎn)是：人腦已存儲(chǔ)有大量的典型情景，當(dāng)面臨新的情景時(shí)，就從記憶中選擇一個(gè)稱(chēng)作框架的基本知識(shí)結(jié)構(gòu)，其具體內(nèi)容依新的情景而改變，形成對(duì)新情景的認(rèn)識(shí)又記憶于人腦中。,框架表示法,2020/7/28,2.4.1 框架的構(gòu)成,一般 結(jié)構(gòu),框架名 槽名1 側(cè)面11 值111值11k1 側(cè)面1n1 值1n11值1n1kn1 槽名2 側(cè)面12 值121值1211 側(cè)面1

12、n2 值1n21值1n21n2 ,2020/7/28,框架：是人們認(rèn)識(shí)事物的一種通用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式。即當(dāng)新情況發(fā)生時(shí)，人們只要把新的數(shù)據(jù)加入到該通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中便可形成一個(gè)具體的實(shí)體(類(lèi))，這樣的通用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱(chēng)為框架。 實(shí)例框架：對(duì)于一個(gè)框架，當(dāng)人們把觀察或認(rèn)識(shí)到的具體細(xì)節(jié)填入后，就得到了該框架的一個(gè)具體實(shí)例，框架的這種具體實(shí)例被稱(chēng)為實(shí)例框架。 框架系統(tǒng)：在框架理論中，框架是知識(shí)的基本單位，把一組有關(guān)的框架連結(jié)起來(lái)便可形成一個(gè)框架系統(tǒng)。 框架系統(tǒng)推理：由框架之間的協(xié)調(diào)來(lái)完成。,2020/7/28,2.4.2框架表示知識(shí)舉例,“教師”的框架。 框架名： 類(lèi)屬： 工作：范圍：（教學(xué)，科研） 缺?。?/p>

13、教學(xué) 性別：（男，女） 學(xué)歷：（中專(zhuān)，大學(xué)） 類(lèi)別：（，）,例2.4.1,分析,框架名：“教師” 含有5個(gè)槽，槽名分別為：“類(lèi)屬”、“工作”、“性別”、“學(xué)歷”和“類(lèi)別”。槽名后面是其槽值。 槽值“”又是一個(gè)框架名。 “范圍”、“缺省”是槽“工作”的兩個(gè)不同的側(cè)面，其后是側(cè)面值。,2020/7/28,2.4.2框架表示知識(shí)舉例,“大學(xué)教師”的框架。 框架名： 類(lèi)屬： 學(xué)位：范圍（學(xué)士，碩士，博士） 缺?。捍T士 專(zhuān)業(yè)： 職稱(chēng)：范圍（助教，講師，副教授，教授） 缺省：講師,例2.4.2,分析,可以看出，這個(gè)框架與剛才的框架有一定的關(guān)聯(lián)，是層次關(guān)系，前者稱(chēng)為上層框架，后者為下層框架； 框架的上下層關(guān)

14、系是相對(duì)的，下層框架可以從上層框架繼承某些屬性或值； 層次結(jié)構(gòu)能有效減少冗余信息；,2020/7/28,2.4.1 框架的構(gòu)成,表示對(duì)象間關(guān)系的常用槽名：,用于指出部分和全體的關(guān)系。用Part-of槽指出的聯(lián)系所描述的下層框架和上層框架之間不具有繼承性，如汽車(chē)和輪胎,用來(lái)表示AKO槽的逆關(guān)系。用Instance槽指出的聯(lián)系都具有繼承性，即下層框架可繼承上層框架中所描述的屬性或值。,用于指出對(duì)象間抽象概念上的類(lèi)屬關(guān)系，直觀意義是“是一個(gè)”，“是一種”，“是一只”等。一般用ISA槽指出的聯(lián)系都具有繼承性。,用于具體地指出對(duì)象間的類(lèi)屬關(guān)系。其直觀意義是“是一種”。,ISA槽,Instance 槽,A

15、KO槽,Part-of 槽,槽名,2020/7/28,學(xué)生框架 Frame Name：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name） Sex：Area（male，female） Default：male Age：Unit（Years） If-Needed：Ask-Age Address： Telephone：Home Unit（Number） Mobile Unit（Number） If-Needed：Ask-Telephone,S-Address也是一個(gè)框架，在這里是本框架的一個(gè)槽,2020/7/28,碩士生框架 Frame AKO： Major：Unit（Major） If-Need

16、ed：Ask- Major If-Added：Check-Major Field：Unit（Direction-Name） If- Needed：Ask - Field Advisor：Unit（Last-name，F(xiàn)irst-name） If- Needed：Ask -Visor Project ：Area（National，Provincial，Other） Default：National Paper：Area（SCI，EI，Core，General） Default：Core 在Master框架中，用到了一個(gè)系統(tǒng)預(yù)定義槽名AKO。所謂系統(tǒng)預(yù)定義槽名，是指框架表示法中事先定義好的可公用的

17、一些標(biāo)準(zhǔn)槽名。當(dāng)AKO作為下層框架的槽名時(shí)，其槽值為上層框架的框架名，表示該下層框架所描述的事物比其上層框架更具體。并且，由AKO所聯(lián)系的框架之間具有屬性的繼承關(guān)系。,2020/7/28,作為一個(gè)例子，假設(shè)有碩士生柳青，當(dāng)把他的具體情況分別添入Master框架后，可得到實(shí)例框架Master-1。這個(gè)實(shí)例框架可表示如下： 碩士生-1框架： Frame ISA： Name：Yang Ye Sex： female Major：Computer Field：Web-Intelligence Advisor：Lin Hai Project ：Provincial,2020/7/28,當(dāng)知識(shí)比較復(fù)雜時(shí)，往

18、往需要通過(guò)諸框架之間的橫向或縱向聯(lián)系形成一種框架系統(tǒng)。 框架之間的縱向聯(lián)系 是指那種具有繼承關(guān)系的上下層框架之間的聯(lián)系。例如，在下圖中，學(xué)生可按照接受教育的層次分為本科生、碩士生和博士生。每類(lèi)學(xué)生又可按照所學(xué)專(zhuān)業(yè)的不同，分為不同專(zhuān)業(yè)的學(xué)生等。 框架之間的縱向聯(lián)系是通過(guò)預(yù)定以槽名AKO和ISA等來(lái)實(shí)現(xiàn)的。例如前面的例子，AKO實(shí)現(xiàn)了Student框架與Master框架之間的縱向聯(lián)系，ISA實(shí)現(xiàn)了Master框架與Master -1實(shí)例框架之間的聯(lián)系。 框架之間的橫向聯(lián)系 是指那種以另外一個(gè)框架名作為一個(gè)槽的槽值或側(cè)面值所建立起來(lái)的框架之間的聯(lián)系。如下圖給出的框架系統(tǒng)中，Student框架與S-A

19、ddre框架之間就是一種橫向聯(lián)系。,2020/7/28,Student,Collegian,Master,Doctor,Master-1,Master-2,S-Address,ISA,ISA,AKO,AKO,AKO,Address,2020/7/28,2.4.3框架系統(tǒng)的推理,（3）使用一種評(píng)價(jià)方法對(duì)于選框架進(jìn)行評(píng)價(jià)，以便決定是否接受它。,（1）把待解決的問(wèn)題用一個(gè)框架表示出來(lái)。,求解問(wèn)題的匹配推理步驟,（4）若可接受，則與問(wèn)題框架空槽相匹配的事實(shí)就是問(wèn)題解。,（2）與知識(shí)庫(kù)中已有的框架進(jìn)行匹配。找出一個(gè)或幾個(gè)可匹配的預(yù) 選框架作為初步架設(shè)，在初步架設(shè)的引導(dǎo)下收集進(jìn)一步的信息。,框架系統(tǒng)沒(méi)有固

20、定的推理機(jī)制，遵循匹配和繼承的原則，問(wèn)題求解系統(tǒng)由兩部分構(gòu)成：構(gòu)成框架系統(tǒng)的知識(shí)庫(kù)和求解問(wèn)題的推理機(jī),2020/7/28,框架表示法的優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)性：最突出特點(diǎn)是善于表示結(jié)構(gòu)性知識(shí)，它能夠把知識(shí)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系以及知識(shí)間的特殊聯(lián)系表示出來(lái)。 深層性： 框架表示法不僅可以從多個(gè)方面、多重屬性表示知識(shí)，而且還可以通過(guò)ISA、AKO等槽以嵌套結(jié)構(gòu)分層地對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示，因此能用來(lái)表達(dá)事物間復(fù)雜的深層聯(lián)系。 繼承性：在框架系統(tǒng)中，下層框架可以繼承上層框架的槽值，也可以進(jìn)行補(bǔ)充和修改，這樣既減少知識(shí)冗余，又較好地保證了知識(shí)的一致性。 自然性：框架能把與謀個(gè)實(shí)體或?qū)嶓w集相關(guān)特性都集中在一起，從而高度模擬了人腦對(duì)

21、實(shí)體多方面、多層次的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，直觀自然，易于理解。 框架表示法的不足 缺乏框架的形式理論：至今，還沒(méi)有建立框架的形式理論，其推理和一致性檢查機(jī)制并非基于良好定義的語(yǔ)義。 缺乏過(guò)程性知識(shí)表示：框架系統(tǒng)不便于表示過(guò)程性知識(shí)，缺乏如何使用框架中知識(shí)的描述能力?？蚣芡评磉^(guò)程需要用到一些與領(lǐng)域無(wú)關(guān)的推理規(guī)則，而這些規(guī)則在框架系統(tǒng)中又很難表達(dá)。 清晰性難以保證：由于各框架本身的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不一定相同，從而框架系統(tǒng)的清晰性很難保證。,2020/7/28,2.5 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法,目前，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)成為人工智能中應(yīng)用較多的一種知識(shí)表示方法，尤其是在自然語(yǔ)言處理方面的應(yīng)用。,語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法,語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是奎廉(J.R.Q

22、uillian) 1968年在研究人類(lèi)聯(lián)想記憶時(shí)提出的一種心理學(xué)模型，認(rèn)為記憶是由概念間的聯(lián)系實(shí)現(xiàn)的。隨后，奎廉又把它用作知識(shí)表示。1972年，西蒙在他的自然語(yǔ)言理解系統(tǒng)中也采用了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法。1975年，亨德里克(G.G.Hendrix)又對(duì)全稱(chēng)量詞的表示提出了語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)。,2020/7/28,2.5.1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)概念及結(jié)構(gòu),語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò),一般由一些最基本的語(yǔ)義單元組成。這些最基本的語(yǔ)義單元被稱(chēng)為語(yǔ)義基元，可用如下三元組來(lái)表示為 （節(jié)點(diǎn)1，弧，節(jié)點(diǎn)2）,語(yǔ)義基元結(jié)構(gòu),語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),2020/7/28,語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單例子 表示“鴕鳥(niǎo)是一種鳥(niǎo)” 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)與產(chǎn)生式對(duì)應(yīng)的表示能力 事實(shí)的表示： 例

23、：“雪的顏色是白的” 規(guī)則的表示： 例：規(guī)則R的含義是“如果 A 則 B ”,鴕鳥(niǎo),鳥(niǎo),是一種,雪,白,顏色,A,B,R,2020/7/28,基本的語(yǔ)義關(guān)系,類(lèi)屬關(guān)系 實(shí)例關(guān)系： ISA 體現(xiàn)的是“具體與抽象”的概念，含義為“是一個(gè)”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)實(shí)例。例 分類(lèi)關(guān)系： AKO 亦稱(chēng)泛化關(guān)系，體現(xiàn)的是“子類(lèi)與超類(lèi)”的概念，含義為“是一種”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一種類(lèi)型。例 成員關(guān)系： A-Member-of 體現(xiàn)的是“個(gè)體與集體”的關(guān)系，含義為“是一員”，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一個(gè)成員。例 上述關(guān)系的主要特征：最主要特征是屬性的繼承性，處在具體層的結(jié)點(diǎn)可以繼承抽象層結(jié)

24、點(diǎn)的所有屬性。,鳥(niǎo),動(dòng)物,AKO,張強(qiáng),共青團(tuán)員,A-Member-of,人,李剛,ISA,2020/7/28,屬性關(guān)系 指事物和其屬性之間的關(guān)系。常用的屬性關(guān)系有： Have：含義為“有”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)具有另一個(gè)結(jié)點(diǎn)所描述的屬性 Can：含義為 “能”、“會(huì)”，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)能做另一個(gè)結(jié)點(diǎn)的事情 例如：“鳥(niǎo)有翅膀” Age: 含義為 “年齡” ，表示一個(gè)結(jié)點(diǎn)是另一個(gè)結(jié)點(diǎn)在年齡方面的屬性 例如：“張強(qiáng)18歲”,鳥(niǎo),翅膀,Have,張強(qiáng),18,Age,2020/7/28,聚類(lèi)關(guān)系 亦稱(chēng)包含關(guān)系。指具有組織或結(jié)構(gòu)特征的“部分與整體”之間的關(guān)系。常用的包含關(guān)系是： Part-of ：含義為“是一部分”

25、，表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一部分。 例如，“大腦是人體的一部分” 再如，“黑板是墻體的一部分” 聚類(lèi)關(guān)系與實(shí)例、分類(lèi)、成員關(guān)系的主要區(qū)別 聚類(lèi)關(guān)系一般不具備屬性的繼承性，如上兩個(gè)例子，大腦不一定具有人的各種屬性，黑板也不具有墻的各種屬性。,大腦,人體,Part-of,黑板,墻體,Part-of,2020/7/28,時(shí)間關(guān)系 指不同事件在其發(fā)生時(shí)間方面的先后次序關(guān)系。 常用的時(shí)間關(guān)系有： Before：含義為“在前”，表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之前發(fā)生 After: 含義為“在后”，表示一個(gè)事件在另一個(gè)事件之后發(fā)生 例如：“北京奧運(yùn)會(huì)在悉尼奧運(yùn)會(huì)之后”,北京奧運(yùn)會(huì),悉尼奧運(yùn)會(huì),After,202

26、0/7/28,位置關(guān)系 指不同事物在位置方面的關(guān)系。常用的位置關(guān)系有： Located-on：含義為“在上”，表示某一物體在另一物體之上 Located-at：含義為“在”，表示某一物體所在的位置 Located-under：含義為“在下”，表示某一物體在另一物體之下 Located-inside：含義為“在內(nèi)”，表示某一物體在另一物體之內(nèi)； Located-outside：含義為“在外”，表示某一物體在另一物體之外。 例如，“書(shū)在桌子上”,書(shū),桌子,Located-on,2020/7/28,相近關(guān)系 指不同事物在形狀、內(nèi)容等方面相似或接近。常用的相近關(guān)系有： Similar-to：含義為“相

27、似”，表示某一事物與另一事物相似 Near-to：含義為“接近”，表示某一事物與另一事物接近 例如，“貓似虎”,虎,貓,Similar-to,2020/7/28,因果關(guān)系 指某個(gè)事件的發(fā)生導(dǎo)致另一個(gè)事件的發(fā)生。常用的因果關(guān)系有： if-then：含義為“如果那么”， 例如，“如果天氣，小明騎車(chē)上班”,小明騎車(chē)上班,天晴,If-then,2020/7/28,組成關(guān)系 一種一對(duì)多的聯(lián)系，表示一個(gè)事物由其他一些事物構(gòu)成，通常用 composed-of聯(lián)系表示，其所連接的節(jié)點(diǎn)間不具備屬性的繼承性。 例如，“整數(shù)由正整數(shù)、負(fù)整數(shù)和零組成”,零,整數(shù),Composed-of,與,正整數(shù),負(fù)整數(shù),2020/

28、7/28,表示一元關(guān)系,一元關(guān)系 指可以用一元謂詞P(x)表示的關(guān)系。謂詞P說(shuō)明實(shí)體的性質(zhì)、屬性等。 描述的是一些最簡(jiǎn)單、最直觀的事物或概念， 常用：“是”、“有”、“會(huì)”、“能”等語(yǔ)義關(guān)系來(lái)說(shuō)明。如，“雪是白的” 。 一元關(guān)系的描述 應(yīng)該說(shuō)，語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示的是二元關(guān)系。如何用它來(lái)描述一元關(guān)系？ 結(jié)點(diǎn)1表示實(shí)體，結(jié)點(diǎn)2表示實(shí)體的性質(zhì)或?qū)傩缘龋”硎菊Z(yǔ)義關(guān)系。 例如，“李剛是一個(gè)人”為一元關(guān)系，其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如前所示。 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示“動(dòng)物能運(yùn)動(dòng)、會(huì)吃” 。,運(yùn)動(dòng),吃,動(dòng)物,Can,Can,2020/7/28,表示二元關(guān)系,二元關(guān)系 可用二元謂詞P(x,y)表示的關(guān)系。其中，x,y為實(shí)體，P為實(shí)體之間

29、的關(guān)系。 單個(gè)二元關(guān)系可直接用一個(gè)基本網(wǎng)元來(lái)表示，如前介紹的一些常用的二元關(guān)系及其表示。 對(duì)復(fù)雜關(guān)系，可通過(guò)一些相對(duì)獨(dú)立的二元或一元關(guān)系的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示： 王強(qiáng)是理想公司的經(jīng)理； 理想公司在中關(guān)村； 王強(qiáng)28歲。,2020/7/28,中關(guān)村,理想公司,王強(qiáng),經(jīng)理,28歲,Located-at-,Work-for,Headship,Age,2020/7/28,李新的汽車(chē)的款式是“捷達(dá)”、銀灰色；王紅的汽車(chē)的款式是“凱越”、紅色。 李新和王紅的汽車(chē)均屬于具體概念,可增加“汽車(chē)” 這個(gè)抽象概念。,捷達(dá),李新,汽車(chē)1,銀灰色,人,汽車(chē),交通工具,王紅,汽車(chē)2,紅色,凱越,Brand,Ow

30、ner,Color,ISA,ISA,AKO,Color,Owner,Brand,ISA,ISA,2020/7/28,表示多元關(guān)系,多元關(guān)系 可用多元謂詞P(x1，x2，)表示的關(guān)系。其中，個(gè)體x1，x2，為實(shí)體，謂詞P說(shuō)明這些實(shí)體之間的關(guān)系。 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示多元關(guān)系時(shí)，可把它轉(zhuǎn)化為一個(gè)或多個(gè)二員關(guān)系的組合，然后再利用合取關(guān)系的表示方法，把這種多元關(guān)系表示出來(lái)。,2020/7/28,情況和動(dòng)作的表示,表示方法：西蒙提出了增加情況和動(dòng)作結(jié)點(diǎn)的描述方法 例： 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示： “小燕子這只燕子從春天到秋天占有一個(gè)巢” 需要設(shè)立一個(gè)占有權(quán)結(jié)點(diǎn)，表示占有物和占有時(shí)間等。,小燕子,燕子,鳥(niǎo),巢,鳥(niǎo)窩,春天

31、,時(shí)間,秋天,情況,占有權(quán),占有資格,ISA,AKO,Ownee,Star,AKO,AKO,End,AKO,AKO,Owner,AKO,2020/7/28,對(duì)上述問(wèn)題，也可以把占有作為一種關(guān)系，并用一條弧來(lái)表示，但在這種表示方法下，占有關(guān)系就無(wú)法表示了,小燕子,燕子,鳥(niǎo),巢,鳥(niǎo)窩,ISA,AKO,Owns,AKO,2020/7/28,用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事件或動(dòng)作時(shí)，需要設(shè)立一個(gè)事件或動(dòng)作結(jié)點(diǎn) 動(dòng)作結(jié)點(diǎn)：由一些向外引出的弧來(lái)指出動(dòng)作的主體與客體。 例：用于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示： “常河給江濤一張光盤(pán)” 事件結(jié)點(diǎn)： 如上例用一個(gè)事件結(jié)點(diǎn)描述,一張光盤(pán),常河,給,江濤,Gift,Receiver,Giver,一

32、張光盤(pán),給予事件,給,常河,江濤,Gift,Receiver,Giver,Action,2020/7/28,合取和析取的表示,表示方法：可通過(guò)增加合取結(jié)點(diǎn)和析取結(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 例:用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下事實(shí)： “參賽者有教師、有學(xué)生、有高、有低” 首先需要分析參賽者的不同情況，可得到以下四種情況： A 教師、高； B 教師、低 C 學(xué)生、高； D 學(xué)生、低 然后在按照他們的邏輯關(guān)系用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示出來(lái)。,人,參賽者,A,B,C,D,或,或,教師,學(xué)生,高,低,與,Is,Part,Part,Part,Part,State,State,State,State,2020/7/28,邏輯關(guān)系的表示,否定的表示

33、可分為基本語(yǔ)義關(guān)系的否定和一般語(yǔ)義關(guān)系的否定 基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的表示 可通過(guò)在有向弧上直接標(biāo)注該基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的方法來(lái)解決。 例: 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示：書(shū)不在桌子上 采用在有向弧上直接標(biāo)注該基本語(yǔ)義關(guān)系的否定的方法，該語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為,書(shū),桌子,Located-on,2020/7/28,一般語(yǔ)義關(guān)系的否定的表示 對(duì)一般語(yǔ)義關(guān)系的否定，通常需要引進(jìn)“非”節(jié)點(diǎn)來(lái)表示。 例： 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示： 常河沒(méi)有給江濤一張磁盤(pán) 采用引進(jìn)“非”節(jié)點(diǎn)的方法，其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖,一張磁盤(pán),給,非,常河,江濤,Gift,Giver,Receiver,2020/7/28,蘊(yùn)含的表示,通過(guò)增加蘊(yùn)含關(guān)系節(jié)點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn) 在蘊(yùn)含關(guān)系中，

34、有兩條指向蘊(yùn)含節(jié)點(diǎn)的弧，一條代表前提條件，標(biāo)記為ANTE；另一條代表結(jié)論，標(biāo)記為CONSE。 例： 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下知識(shí)： “如果學(xué)校組織大學(xué)生機(jī)器人競(jìng)賽活動(dòng)，那么李強(qiáng)就參加比賽” 該蘊(yùn)含關(guān)系的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖。其中，在前提條件中，機(jī)器人競(jìng)賽的組織者是學(xué)校，參賽對(duì)象是學(xué)生操縱的機(jī)器人，而機(jī)器人只不過(guò)是一種智能機(jī)器。,學(xué)校,比賽,活動(dòng),機(jī)器人,機(jī)器人競(jìng)賽,蘊(yùn)含,參加比賽,學(xué)生,智能機(jī)器,李強(qiáng),人,Racer,AKO,Constitution,Manipulator,ANTE,CONSE,ISA,AKO,AKO,Joiner,2020/7/28,存在和全稱(chēng)量詞的表示,存在量詞：可直接用“ISA”、

35、“AKO”等這樣的語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表示 全稱(chēng)量詞：可采用亨德里克提出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù) 基本思想：把一個(gè)復(fù)雜命題劃分為若干個(gè)子命題，每個(gè)子命題用一個(gè)較簡(jiǎn)單的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示，稱(chēng)為一個(gè)子空間，多個(gè)子空間構(gòu)成一個(gè)大空間。每個(gè)子空間看作是大空間中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)，稱(chēng)作超結(jié)點(diǎn)?？臻g可逐層嵌套，子空間之間用弧互相連結(jié)。 例: 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示如下事實(shí)： “每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了一門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言” 其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖。在該圖中： GS是一個(gè)概念結(jié)點(diǎn)，它表示具有全稱(chēng)量化的一般事件。 g是一個(gè)實(shí)例結(jié)點(diǎn)，代表GS中的一個(gè)具體例子，如上所提到的事實(shí)。 s是一個(gè)全稱(chēng)變量，表示任意一個(gè)學(xué)生。 l是一個(gè)存在變量，表示某一次學(xué)習(xí)。 P是一個(gè)存在變量，

36、表示某一門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。 這樣，s、l、p之間的語(yǔ)義聯(lián)系就構(gòu)成一個(gè)子空間，它表示對(duì)每一個(gè)學(xué)生s，都存在一個(gè)學(xué)習(xí)事件l 和一門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言p。,2020/7/28,在從結(jié)點(diǎn)g引出的三條弧中，弧“ISA”說(shuō)明結(jié)點(diǎn)g是GS中一個(gè)實(shí)例；弧“F”說(shuō)明它所代表的子空間及其具體形式；弧“ ”說(shuō)明它所代表的全稱(chēng)量詞。,GS,g,+,s,l,p,學(xué)生,學(xué)習(xí),程序語(yǔ)言,ISA,ISA,ISA,F,主體,客體,ISA,GS是一個(gè)概念結(jié)點(diǎn)，它表示具有全稱(chēng)量化的一般事件。 g是一個(gè)實(shí)例結(jié)點(diǎn)，代表GS中的一個(gè)具體例子，如上所提到的事實(shí)。 s是一個(gè)全稱(chēng)變量，表示任意一個(gè)學(xué)生。 l是一個(gè)存在變量，表示某一次學(xué)習(xí)。 P是一個(gè)存

37、在變量，表示某一門(mén)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言。,2020/7/28,每一個(gè)全稱(chēng)量詞都需要一條這樣的弧，子空間中有多少個(gè)全稱(chēng)量詞，就需要有多少條這樣的弧。 例: 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí)： “每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了所有的程序設(shè)計(jì)課程” 其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。其中，結(jié)點(diǎn)g有兩條指向全稱(chēng)變量的弧。,學(xué)生,學(xué)習(xí),程序設(shè)計(jì)課,g,GS,s,l,p,ISA,ISA,ISA,Subject,Object,ISA,F,2020/7/28,另外，在網(wǎng)絡(luò)分區(qū)技術(shù)中，要求F指向的子空間中的所有非全稱(chēng)變量結(jié)點(diǎn)都應(yīng)該是存在量詞約束的變量，否則應(yīng)放在子空間的外面。 例: 用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí)： “每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了C+語(yǔ)言” 其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。結(jié)

38、點(diǎn)“C+語(yǔ)言”代表一門(mén)具體的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，是結(jié)點(diǎn)“程序語(yǔ)言”的一個(gè)實(shí)例，故被放到F所指的子空間的外邊,GS,g,s,l,學(xué)生,學(xué)習(xí),C+語(yǔ)言,程序語(yǔ)言,ISA,ISA,Subject,Object,F,ISA,ISA,2020/7/28,語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程,用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的問(wèn)題求解系統(tǒng)主要由兩大部分所組成，一部分是由語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識(shí)庫(kù)，另一部分是用于問(wèn)題求解的推理機(jī)。 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的推理過(guò)程主要有兩種，一種是繼承，另一種是匹配。 繼承 指把對(duì)事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到實(shí)例結(jié)點(diǎn)。通過(guò)繼承可以得到所需結(jié)點(diǎn)的一些屬性值，它通常是沿著ISA、AKO等繼承弧進(jìn)行的。 繼承的一般過(guò)程： (1) 建立一個(gè)

39、結(jié)點(diǎn)表，用來(lái)存放待求解結(jié)點(diǎn)和所有以ISA、AKO等繼承弧與此結(jié)點(diǎn)相連的那些結(jié)點(diǎn)。初始情況下，表中只有待求解結(jié)點(diǎn)。 (2) 檢查表中的第一個(gè)結(jié)點(diǎn)是否是有繼承弧。如果有，就把該弧所指的所有結(jié)點(diǎn)放入結(jié)點(diǎn)表的末尾，記錄這些結(jié)點(diǎn)的所有屬性，并從結(jié)點(diǎn)表中刪除第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。如果沒(méi)有繼承弧，僅從結(jié)點(diǎn)表中刪除第一個(gè)結(jié)點(diǎn)。 (3) 重復(fù)(2)，直到結(jié)點(diǎn)表為空。此時(shí)，記錄下來(lái)的所有屬性都是待求解結(jié)點(diǎn)繼承來(lái)的屬性。,2020/7/28,匹配：是指在知識(shí)庫(kù)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求解問(wèn)題相符的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)模式。 主要過(guò)程： (1) 根據(jù)待求解問(wèn)題的要求構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片斷中有些結(jié)點(diǎn)或弧的標(biāo)識(shí)是空的，稱(chēng)為詢(xún)問(wèn)處，它反映的是待求解的問(wèn)題。 (2) 根據(jù)該語(yǔ)義片斷到知識(shí)庫(kù)中去尋找所需要的信息。 (3) 當(dāng)待求解問(wèn)題的網(wǎng)絡(luò)片斷與知識(shí)庫(kù)中的某語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷相匹配時(shí)，則與詢(xún)問(wèn)處相匹配的事實(shí)就是問(wèn)題的解。 例 :假設(shè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)已在知識(shí)庫(kù)中，問(wèn)王強(qiáng)在哪個(gè)公司工作。 根據(jù)這個(gè)問(wèn)題的要求，可構(gòu)造如如下語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷。 當(dāng)用該語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片斷與所示的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行匹配時(shí)，由“工作在”弧所指的結(jié)點(diǎn)可知，職員王強(qiáng)工作在“理想公司”，這就得到了問(wèn)題的答案。 若還想知道職員王強(qiáng)的其它情況，則可在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中增加相應(yīng)的空結(jié)點(diǎn)。,？,王強(qiáng),Work-for,2020/7/28,中關(guān)村,理想公司,王強(qiáng),經(jīng)理,