【正文】 題 。 這一過(guò)程 —— 與 /或樹(shù)圖 2022/2/9 15 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 P 31 (f 1 ,f 2 ) P 32 (f 3 ) P 33 (f 4 )P 311 (f 1 ) P 312 (f 2 )S 0 S 4P 1 :主 操作f 1 P 2 :主 操作f 2 P 3 :主 操作f 3 P 4 :主 操作f 4S 2 S 3S 0 S 2 S 3 S 4S 0 S 1 S 1 S 22022/2/9 16 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) (production system) 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： 1. 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 2. 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) (rulebased system) 2022/2/9 17 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 控制器匹配排序 沖突裁決規(guī)則集激發(fā)樹(shù) 元規(guī)則事實(shí)庫(kù)知識(shí)匹配 相關(guān)檢索匹配檢索2022/2/9 18 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,… ,Pm?C1,C2,… ,Cn 每條產(chǎn)生式規(guī)則分為 左部 和 右部 兩個(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 。 可簡(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 2022/2/9 19 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 。 2022/2/9 20 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 。 1. 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 2. 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 3. 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) 2022/2/9 21 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 IF fourth dawn IF fourth dawn short yardage short yardage THEN punt within 30 yards(from the goal line) THEN field goal R1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 (short yardage)，那么在第四次進(jìn)攻時(shí) (fourth dawn)， 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 (field goal) 如果當(dāng)前事實(shí)庫(kù)包含事實(shí) “ fourth dawn”和 “ short yardage”以及 “ within 30 yards”？？？ 2022/2/9 22 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 …… 2022/2/9 23 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 2022/2/9 24 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 2022/2/9 25 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) 鳥類 進(jìn)行分類的規(guī)則： 規(guī)則 I13 如果 該動(dòng)物是鳥類 ， 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 （ 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是鳥的分類 ， 無(wú)混淆 ） 規(guī)則 I14 如果 該動(dòng)物是鳥類 ， 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 I