【正文】 二、基本特征 產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn) c)相互影響的間接性 注：這個(gè)特點(diǎn)有利于知識(shí)模塊性，但使產(chǎn)生式系統(tǒng)的效率受到影響。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 二、基本特征 產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn) d)機(jī)器可讀性 包括機(jī)器識(shí)別產(chǎn)生式、語法檢查和某種程度上的語義檢查。 語法檢查包括無矛盾性檢驗(yàn)和冗余檢查。 語義檢查涉及知識(shí)的具體領(lǐng)域，如通常數(shù)據(jù)庫中的一致性檢驗(yàn)。 可讀性的另一含義是對產(chǎn)生式作出解釋，是對產(chǎn)生式系統(tǒng)為解決某一問題所給答案的解釋，即，對推理過程作出解釋。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 二、基本特征 產(chǎn)生式系統(tǒng)特點(diǎn) 注：產(chǎn)生式系統(tǒng)對某些領(lǐng)域的應(yīng)用是很有效的，如醫(yī)療診斷，而對另一些領(lǐng)域不那么適用，如數(shù)學(xué)。其關(guān)鍵在于知識(shí)能否模塊化。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式 常量字符串 是知識(shí)元的最簡單形式。 匹配有精確匹配、不完全匹配 (只要求 LHS中的知識(shí)元是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個(gè)知識(shí)元的子串即可 )。 匹配成功后， RHS的動(dòng)作是把數(shù)據(jù)基內(nèi)該知識(shí)元中所含的子串換成在 RHS中出現(xiàn)的子串。 注：這種產(chǎn)生式系統(tǒng)稱為置換系統(tǒng)。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式 變量 若產(chǎn)生式的左部均只有一個(gè)符號(hào)，則這些符號(hào)也稱為變量。 注：引進(jìn)變量的一個(gè)效果是把命題化為謂詞，引進(jìn)變量后，可構(gòu)造由謂詞構(gòu)成的產(chǎn)生式系統(tǒng)，它的表達(dá)能力要強(qiáng)得多。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式 元組 在許多專家系統(tǒng)中，經(jīng)常以（對象 ,屬性 ,值）的三元組形式作為產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識(shí)元。 樹和圖 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 三、產(chǎn)生式的知識(shí)元形式 注： 1)知識(shí)元可涉及復(fù)雜的計(jì)算，如 exist(x,D) 2)一般地，變量的作用域僅限于它所在的產(chǎn)生式。若在匹配過程中，某規(guī)則中的一個(gè)變量被約束為某個(gè)值，則同一規(guī)則中所有同名變量必須約束為同一個(gè)值，但對其它規(guī)則中的同名變量無任何影響。同時(shí)，不論是規(guī)則匹配失敗或成功地結(jié)束，被約束的變量均要恢復(fù)原狀，即只起一種形式參數(shù)的作用。但是也有例外，如在許多語法置換系統(tǒng)中，同一字符串中的幾個(gè)同名變量可被置換為不同的子串。另一例外是作用域的放大。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 最基本推理方式 a)向前推理：數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推理。 b)向后推理：目標(biāo)驅(qū)動(dòng)推理。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向前推理基本原理 每個(gè)產(chǎn)生式的左部有一組條件，右部有一組動(dòng)作。每當(dāng)數(shù)據(jù)基的當(dāng)前狀態(tài)符合某一產(chǎn)生式左部的所有條件時(shí)，相應(yīng)產(chǎn)生式被激發(fā)，并執(zhí)行其右部的動(dòng)作。這些動(dòng)作一般要修改數(shù)據(jù)基的內(nèi)容，動(dòng)作執(zhí)行完畢，數(shù)據(jù)基的狀態(tài)可能已經(jīng)發(fā)生改變。此時(shí)，再找一個(gè)產(chǎn)生式， … ，如此循環(huán)反復(fù)。 S1 S2 S3 執(zhí)行 產(chǎn)生式 Pa 執(zhí)行 產(chǎn)生式 Pb …... 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向前推理基本原理 注： 1)在大部分向前推理的產(chǎn)生式系統(tǒng)中，每個(gè)條件用一個(gè)謂詞來表示，產(chǎn)生式的左部是一串謂詞，產(chǎn)生式的右部也是一串謂詞。產(chǎn)生式的左部與當(dāng)前數(shù)據(jù)基匹配成功的含義是：對產(chǎn)生式左部所有謂詞中出現(xiàn)的變量可以實(shí)行一種統(tǒng)一的置換，使得置換后的謂詞均是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個(gè)謂詞的樣品。執(zhí)行產(chǎn)生式右部動(dòng)作的含義是：把左部匹配成功時(shí)實(shí)行的那個(gè)變量置換傳播到右部來，使右部謂詞中出現(xiàn)的變量按同一方式實(shí)行置換。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向前推理基本原理 注： 2)向前推理可形成一片森林。 3)對于產(chǎn)生式的激發(fā)還應(yīng)加一個(gè)條件：當(dāng)執(zhí)行一個(gè)產(chǎn)生式右部的動(dòng)作不能改變數(shù)據(jù)基的狀態(tài)時(shí)，即使產(chǎn)生式左部能與數(shù)據(jù)基匹配，也不應(yīng)當(dāng)激發(fā)該產(chǎn)生式。即，當(dāng)產(chǎn)生式的右部不能為數(shù)據(jù)基增添新的謂詞時(shí)，就不應(yīng)激發(fā)此產(chǎn)生式，否則會(huì)產(chǎn)生許多無用的空轉(zhuǎn)，可能使產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行不能停止。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向前推理基本原理 注： 4)在一般情況下，運(yùn)行產(chǎn)生式系統(tǒng)應(yīng)有一個(gè)目標(biāo)。每執(zhí)行一次向前推理，就要將當(dāng)前數(shù)據(jù)基狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)比較一下，若已達(dá)到目標(biāo)，則停止運(yùn)行。 5)有時(shí)，無目標(biāo)的向前推理也是需要的。這往往是為了推出所需要的全部結(jié)果。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 a)基本原理 設(shè)目標(biāo)狀態(tài)為 S1,則首先查看數(shù)據(jù)基的當(dāng)前狀態(tài)是否已是 S1。 若是，則不必做任何工作，問題已解決，否則，查看有無這樣的規(guī)則 R1，可把狀態(tài) S2轉(zhuǎn)換為 S1。若有，則查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)是否是 S2，若是，則只要執(zhí)行 R1，即可達(dá)到狀態(tài)S1，問題也可解決。若當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)不是 S2，則進(jìn)一步查看有無這樣的規(guī)則 R2，可把狀態(tài) S3轉(zhuǎn)換為 S2，若有，則查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)是否是S3,… ，如此反復(fù)，得到一條向后推理鏈。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 a)基本原理 S1 S3 S2 …... 執(zhí)行 產(chǎn)生式 R1 執(zhí)行 產(chǎn)生式 R2 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 b)實(shí)現(xiàn)方式 對于這類產(chǎn)生式系統(tǒng)，推理目標(biāo)也可取一個(gè)謂詞的形態(tài)，稱為目標(biāo)謂詞。 推理步驟是：以目標(biāo)謂詞為樹根，首先查看當(dāng)前數(shù)據(jù)基中是否有這樣的謂詞存在，它們與目標(biāo)謂詞存在 最廣通代 。若有 n個(gè)這樣的謂詞，則從樹根生出 n枝“或枝”，每枝或叉的終點(diǎn)是上述數(shù)據(jù)基謂詞經(jīng)過最廣通代之后的一個(gè)樣品；然后，再查看有無這樣的規(guī)則，它們的右部謂詞與目標(biāo)謂詞之間存在最廣通代，若有 m個(gè)這樣的規(guī)則， 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 b)實(shí)現(xiàn)方式 (推理步驟 )：則從樹根再生出 m枝“或叉”，每枝或叉的終點(diǎn)是上述規(guī)則的右部謂詞經(jīng)過最廣通代之后的樣品。若和某個(gè)右部謂詞相對應(yīng)的左部有 k個(gè)謂詞，則從相應(yīng)或叉的終點(diǎn)又生出 k枝“與叉”，每枝與叉的終點(diǎn)對應(yīng)于一個(gè)左部謂詞，其中的所有變元均已按照右部謂詞所作的最廣通代作了相應(yīng)的置換。 在上述過程中，或叉的起點(diǎn)稱為或結(jié)點(diǎn)，其終點(diǎn)稱為與結(jié)點(diǎn)；與叉的起點(diǎn)稱為與結(jié)點(diǎn)，其終點(diǎn)稱為或結(jié)點(diǎn)。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 b)實(shí)現(xiàn)方式 (推理步驟 )：由上可知：或結(jié)點(diǎn)和與結(jié)點(diǎn)互為因果。按此辦法不斷進(jìn)行下去，可使與叉和或叉，與結(jié)點(diǎn)和或結(jié)點(diǎn)循環(huán)輪回，生成一棵樹，稱為與或樹。它可以是有窮的，也可是無窮的。 若從一個(gè)或結(jié)點(diǎn)生出的所有或叉中，有一枝或叉的終點(diǎn)是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個(gè)謂詞的一個(gè)樣品，則稱此或結(jié)點(diǎn)成功，它的子與結(jié)點(diǎn) (即上述謂詞樣品 )自然也成功，并且是與或樹的一個(gè)葉結(jié)點(diǎn)。若從一個(gè)或結(jié)點(diǎn)不能生出任何或叉，則稱此或結(jié)點(diǎn)失敗，它也與或樹的一個(gè)葉結(jié)點(diǎn)。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 b)實(shí)現(xiàn)方式 (推理步驟 )：若一個(gè)或結(jié)點(diǎn)的所有子與結(jié)點(diǎn)皆失敗，則該父或結(jié)點(diǎn)也失敗。若一個(gè)與結(jié)點(diǎn)成功，則它的父或結(jié)點(diǎn)也成功。若一個(gè)父與結(jié)點(diǎn)的所有子或結(jié)點(diǎn)皆成功，則該父與結(jié)點(diǎn)也成功。 若由于某些葉結(jié)點(diǎn)的成功，使得根結(jié)點(diǎn) (它一定是或節(jié)點(diǎn) )成功，則整個(gè)推理成功。若到某個(gè)時(shí)刻，由于某些葉結(jié)點(diǎn)的失敗而使得推理不再能進(jìn)行，則整個(gè)推理失敗，否則，與或樹有可能無窮地生長下去。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 c)最廣通代定義 定義 1[通代 ] 若有一組謂詞 W={?1,?2,…, ?n}，又有一個(gè)代換 ?，使 ?1?=?2?=…= ?n?，則稱 ?為謂詞組 W的通代。 定義 2[廣通代 ] 若 ?1和 ?2均是謂詞組 W的通代，另有一個(gè)代換 ?3，使得： [W?1]?3=W?2 ，則稱通代 ?1較通代 ?2為廣。 定義 3[最廣通代 ] 設(shè) ?是謂詞組 W的一個(gè)通代 ,若對任意其它通代 ?， ?均比 ?廣，則稱 ?為 W的一個(gè)最廣通代。 注：最廣通代可不唯一。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 五、框架問題 框架問題 一般，每個(gè)謂詞只有已知其真假和還未知道其真假的區(qū)別，不會(huì)原先是真的，后來變假了，或反過來，原先是假的，后來變真了。即，真的假不了，假的真不了。 但對于一些系統(tǒng)，謂詞的真假值會(huì)在推理過程中發(fā)生變化，且數(shù)據(jù)基的狀態(tài)每次只改變一些。而其余部分則沒有變化。這就是框架問題。 注：具有框架問題的系統(tǒng)主要是用于描述客觀世界中狀態(tài)變遷的系統(tǒng)。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 五、框架問題 處理方法 a)直接指明法 在每個(gè)產(chǎn)生式中直接指明增加哪些謂詞，刪去哪些謂詞。 b)引入狀態(tài)參數(shù)法 在每個(gè)謂詞中增加一個(gè)狀態(tài)參數(shù)，以使得一個(gè)謂詞在不同狀態(tài)可取不同值。 注：具有不同狀態(tài)參數(shù)的同一謂詞是不同的謂詞樣品，從而完全可有不同的值。 c)謂詞函數(shù)化 (高階邏輯法 ) 所用的謂詞全部寫成函數(shù)的形式，這樣謂詞樣品就是項(xiàng)。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 六、非確定性匹配 不要求產(chǎn)生式的左部能與數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)完全匹配，往往只需要部分的匹配 (主要是由于已有的信息不是十完備 )，就可推出某些結(jié)論性的信息。 注：可采用權(quán)、可信度來表示和確定事實(shí)與規(guī)則的匹配程度 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 七、匹配沖突的解決 匹配沖突 在向前推理時(shí)，有 n個(gè)產(chǎn)生式 (n1)的左部均能與當(dāng)前數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)匹配成功，或有 m組不同數(shù)據(jù)(m1)均能和同一產(chǎn)生式的左部匹配成功，或兩種情況的組合。 在向后推理時(shí)，有 n個(gè)產(chǎn)生式 (n1)的右部均能和同一子目標(biāo)匹配成功，或 有 m組不同數(shù)據(jù) (m1)均能和同一子目標(biāo)匹配成功，或有 l個(gè)子目標(biāo) (l1)均能找到相應(yīng)的數(shù)據(jù)或產(chǎn)生式右部并匹配成功，或三種情況的復(fù)合。 這就形成了匹配沖突。 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 七、匹配沖突的解決 匹配沖突 注：產(chǎn)生式系統(tǒng)中的解釋執(zhí)行系統(tǒng)必須具有某種選擇功能，以便排除上面列舉的二義性。這是在設(shè)計(jì)產(chǎn)生式系統(tǒng)時(shí)應(yīng)該考慮的一個(gè)策略問題，這就是解決匹配沖突的策略。 解決沖突的策略 a)按事先排好的固定順序 b)按通用性和針對性排序 c)按數(shù)據(jù)的新鮮性排序 d)按子目標(biāo)的新鮮性排序 e)按使用產(chǎn)生式和數(shù)據(jù)的公平性排序 f)按匹配程度排序 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu) 一、事物的屬性 屬性 用于描述事物特性的項(xiàng) 注： 1)掌握了事物的屬性，就有關(guān)于事物的知識(shí) 2)屬性一般具有屬性名和相應(yīng)值 3)屬性是描述事物的最小元素 屬性表 將同一事物的各方面屬性列成一張表，構(gòu)成該事物的屬性表 注： 1)屬性表是屬性的集合，用于描述事物的整體特性 2)屬性表中的屬性之間可存在依賴關(guān)系 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu) 一、事物的屬性 屬性框架 對于具有同樣一些屬性的事物 ,可將這些屬性確定為屬性框架 注： 1)只要在此框架內(nèi)對諸屬性賦以不同的值 ,就可得到對同一類事物不同個(gè)體的描述 2)屬性框架與數(shù)據(jù)庫中關(guān)系表的定義非常相似，但屬性框架中的某些屬性可被看作事物而擁有自己的屬性表，從而可形成層次式的嵌套結(jié)構(gòu) 3)在對事物進(jìn)行推理的過程中，事物的屬性有時(shí)也要一起參加推理，推理可包含對有關(guān)屬性的運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果組成推理結(jié)果的一部分 第二章 知識(shí)與知識(shí)表示 第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu) 一、事物的屬性 屬性框架 對于具有同樣一些屬性的事物 ,可將這些屬性確定為屬性框架 注： 4)屬性框架內(nèi)的屬性之間可存在橫向關(guān)系和縱向關(guān)系，且縱向關(guān)系更能深刻地反映客觀世界中各事物之間的關(guān)系 5