【正文】 要有兩種： 繼承 和 匹配 繼承的思想： 對事物的描述從抽象結(jié)點(diǎn)傳遞到具體結(jié)點(diǎn)，從而得到所需結(jié)點(diǎn)的屬性值，通常是沿著 Isa，AKindof等繼承弧進(jìn)行。 3 語義網(wǎng)絡(luò) 語義網(wǎng)絡(luò)的推理 3 語義網(wǎng)絡(luò) 語義網(wǎng)絡(luò)繼承推理示意圖 小米 谷物 麻雀 1 麻雀 鳥 動物 翅膀 飛行工具 AKO AKO AKO Isa Isa eat Have 匹配的思想： 在知識庫的語義網(wǎng)絡(luò)中尋找與待求問題相符的語義網(wǎng)絡(luò)模式。 小米 谷物 麻雀 1 麻雀 鳥 動物 翅膀 飛行工具 AKO AKO AKO Isa Isa eat Have 舉例：已知麻雀是一種鳥，求麻雀的特點(diǎn)。 某港海浪 動作對象 海浪 戰(zhàn)艦 輕輕 isa 動作方式 晃動 isa 某港戰(zhàn)艦 動作主體 語義網(wǎng)的推理 試用語義網(wǎng)絡(luò)表示命題 “ 海浪把戰(zhàn)艦輕輕地?fù)u ” 問 1 海浪和戰(zhàn)艦有什么關(guān)系？ (尋找概念間的關(guān)系 ) 問 2 怎樣晃動？ (通過概念和關(guān)系尋找其他結(jié)點(diǎn) ) 問 3 晃動哪些戰(zhàn)艦？ (尋找概念間的關(guān)系 ) 框架 框架是描述對象 （ 一個事物 、 事件或概念 ） 屬性的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) ， 由一組描述物體的各個方面的槽 （ 屬性 ） 所組成 。 每個槽 （ 屬性 ） 又可包含若干側(cè)面 （ 屬性的一個方面 ） ， 每個側(cè)面都有自己的名字和填入的值 。 明斯基 1975年提出，用來表示經(jīng)驗性知識 一般框架的結(jié)構(gòu) : 框架名 frame 槽名 1 slot 槽名 2 slot 側(cè)面 21 值 21 側(cè)面 22 值 22 …… 側(cè)面 11 值 11 側(cè)面 12 值 12 …… 下面是一個描述“教師”的框架： 框架名： 教師 類屬： 知識分子 工作： (教學(xué)，科研 ) 缺?。航虒W(xué) 性別： (男，女 ) 學(xué)歷： (中師，高師 ) 類型： (小學(xué)教師 ， 中學(xué)教師 ， 大學(xué)教師 ) 框架 框架 槽值可以有如下幾種類型： ?具體值 value ?默認(rèn)值 default ?過程值 procedure： 該值是一個計算過程，它利用該框架的其它槽值，按給定計算過程（公式）進(jìn)行計算得出具體值。 ?另一框架名：當(dāng)槽值是另一框架名時，就構(gòu)成了框架調(diào)用，這樣就連成了一個框架鏈。有關(guān)框架聚集起來就組成框架系統(tǒng)。 ?空（待填入） 框架 框架是知識表示的基本單位 。 不同的框架之間可以通過屬性之間關(guān)系建立聯(lián)系 ， 從而構(gòu)成一個框架網(wǎng)絡(luò) ， 充分表達(dá)相關(guān)對象間的各種關(guān)系 。 特點(diǎn)：主要描述事物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及事物之間的類屬關(guān)系 。 框架名： 倒薩 動作：攻打 動作發(fā)出者：美國 動作接受者：伊拉克 后果： 反擊 ， 成功 框架名： 反擊 動作：抵抗 動作發(fā)出者：伊拉克 動作接受者：美國 后果： 倒薩 ， 失敗 框架名： 成功 動作：投降 動作發(fā)出者：伊拉克 動作接受者：美國 后果 : 薩達(dá)姆政府垮臺 框架名： 失敗 動作：撤軍 動作發(fā)出者：美國 后果：遭國際社會譴責(zé) 框架推理的主要形式為：填充槽值。 填充槽值的主要方法為：匹配、繼承。 ? 匹配：在求解某個問題時，先把問題用一個框架表示出來，然后與知識庫中的已有框架進(jìn)行匹配。如果匹配成功，就可獲得有關(guān)信息。 ? 繼承：子框架可以擁有其父框架的槽及其槽值。 框架 (1) 匹配 框架是一類事物的完整描述 。 事物之間匹配只能是部分相同槽的匹配 。 框架 1：王強(qiáng) 是 人 性別 男 行動 ? 音量 ? 進(jìn)取心 中等 框架 2：消防車 是 車輛 顏色 紅 行動 快 音量 極高 載物 水 匹配此兩框架的槽：行動和音量。 得到王強(qiáng)的行動是快的，音量是極高的。 框架 例：王強(qiáng)的行動和音量象消防車 。 我們要知道王強(qiáng)的行動和音量究竟是什么 ， 應(yīng)該對兩個框架進(jìn)行匹配 。 框架 (2) 繼承 有兩種繼承 ， 即直接繼承和時序繼承 。 直接繼承 ：在框架網(wǎng)絡(luò)中下層框架直接從上層 框架中繼承所有的屬性值和條件 。 如 “ 墻 ” 繼承 “ 房子 ” 的所有屬性 時序繼承 ：有條件的繼承 。 框架 例：框架名：舊中國 政體：資產(chǎn)階級專政 面積： 960萬平方公里 人口： 4億 5千萬 領(lǐng)導(dǎo)黨派：國民黨 框架名：新中國 政體：人民民主專政 面積： 人口： 4億 5千萬 （ 當(dāng)時 1949年 ） 領(lǐng)導(dǎo)黨派：共產(chǎn)黨 其中 ， 面積和人口是相同的 ， 其它槽值就改變了 。 這就是有條件的繼承 。 關(guān)于框架的例子 例 描述學(xué)校的框架 框架名： 學(xué)校 類屬： 教育機(jī)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 ) 教工人數(shù)： 學(xué)生人數(shù)： 例 描述大學(xué)的框架 框架名： 大學(xué) 類屬： 學(xué)校 類型：范圍 (綜合性大學(xué)，專科性大學(xué) ) 專業(yè)：默認(rèn)值：綜合 學(xué)院數(shù)： 教學(xué)樓： 教工人數(shù)： 學(xué)生人數(shù)： 位置： (省 (直轄市 )，市 ) 面積：單位 (平方米 ) 例 描述某所大學(xué)的框架 框架名： 大學(xué) 1 類屬： 大學(xué) 姓名：中國醫(yī)科 大學(xué) 專業(yè)：醫(yī)學(xué) 學(xué)院數(shù)： 13 教學(xué)樓： 20 辦公樓： 40 學(xué)生宿舍： 20 教工宿舍： 60 教工人數(shù)： 4000 職工人數(shù)： 5000 學(xué)生人數(shù)： 20230 位置：北京市 面積： 10000萬平方米 創(chuàng)建時間： 2023年 4月 有的槽有槽值，有的槽值不明顯，有的槽沒有槽值，有的槽值是一個框架名； 這 3個框架是層層嵌套的，上位框所具有的屬性，下位框也一定具有，下位框可以從上位框繼承某些槽值和側(cè)面值。 框架的推理基于匹配和繼承的原則。 劇本 劇本是描述一定范圍內(nèi)一串原型事物的結(jié)構(gòu) 。 劇本由六部分組成： (1) 開場條件 ：事件發(fā)生之前必須滿足的條件 。 例如 ， 肚子餓了需要進(jìn)餐 ， 且有錢等 。 (2) 結(jié)局 ：事件發(fā)生之后 ， 通常會成為現(xiàn)實的情況 。 例如 ， 肚子不再餓了 ， 花了錢等 。 (3) 道具 ：用來表示與劇本所描述的事件有關(guān)的物體 。 例如 ， 餐桌 、 菜單 、 食物等 。 (4) 角色 ：劇本中描述事件中的人物 。 例如 ， 經(jīng)理 、 顧客 、 服務(wù)員等 。 (5) 線索 ：劇本表達(dá)事件的時序模式 。 例如 ， 小食店 、 餐廳 、 酒家等 。 (6) 場次 ：事件發(fā)生的順序 。 每個場次可用框架描述 。 劇本 劇本特點(diǎn) ：結(jié)構(gòu)呆板，知識表示范圍窄，不適合用于表達(dá)各種知識，但對于表達(dá)事先構(gòu)思好的特定知識非常有效。 回顧 人工智能基本原理 ?知識表示與知識推理 謂詞邏輯 產(chǎn)生式規(guī)則 語義網(wǎng)絡(luò) 框架 劇本 智能決策支持系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 搜索技術(shù) ?狀態(tài)空間表示法 ?與或樹表示法 ? 廣度優(yōu)先搜索法 ? 生成測試法 ? 深度優(yōu)先搜索法 ? 爬山法 狀態(tài)空間表示法的基本思想： 定義狀態(tài)的描述形式 ， 通過使用這種描述形式可把問題的一切狀態(tài)都表示出來；定義一組算符 ， 通過使用算符可把問題由一種狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榱?— 種狀態(tài) 。 問題的求解過程是 — 個不斷把算符作用于狀態(tài)的過程 。 如果在使用某個算符后得到的新狀態(tài)是目標(biāo)狀態(tài) ，就得到了問題的一個解 。 這個解是從 初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)所用算符構(gòu)成的序列 。 例子 1： 重排九宮問題，在 3x3的方格棋盤上放置分別標(biāo)有數(shù)字 8共 8個棋子，初始狀態(tài)為 S0， 目標(biāo)狀態(tài)為 Sg， 如圖所示。 可使用的算符有： 空格左移，空格上移，空格右移，空格下移。即只允許把位于空格左、上、右、下的鄰近棋子移入空格。要求尋找從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的路徑。 由圖 2可以看出 ， 解的路徑是： S0—— 3—— 8—— 16—— 26 該路徑使用的算符序列：空格上移 ， 空格左移 ， 空格下移 ， 空格右移 。 “ 與或樹 ” 表示法的基本思想 “ 與或樹 ” 表示法也稱為問題歸約方法 （ 包括分解與等價變換 ） 。 分解 ：把一個復(fù)雜問題分解為若干個較為簡單的子問題 ， 每個子問題又可繼續(xù)分解為若干個更為簡單的子問題 。 重復(fù)此過程 ， 直到不需要再分解或者不能再分解為止 。 然后對每個子問題分別進(jìn)行求解 ， 最后把各子問題的解復(fù)合起來就得到了原問題的解 。 例如，把問題 P分解為三個子問題 P1， P2， P3， 可用圖表示。 P1， P2， P3是問題 P的三個子問題，只有當(dāng)這三個子問題都可解時，問題 P才可解，稱 P1， P2， P3之間存在 “ 與 ” 關(guān)系；稱節(jié)點(diǎn) P為 “ 與 ” 節(jié)點(diǎn)；由 P、 P1， P2，P3所構(gòu)成的圖稱為 “ 與 ” 樹。在圖中，為了標(biāo)明某個節(jié)點(diǎn)是 “ 與 ” 節(jié)點(diǎn)，通常用一條弧把各條邊連接起來。 等價變換 ：對于一個復(fù)雜問題 ， 除了可用 “ 分解 ” 方法進(jìn)行求解外 ， 還可利用同構(gòu)或同態(tài)的等價變換 ， 把它變換成若干個較容易求解的新問題 。 若新問題中有一個可求解 ， 則就得到了原問題的解 。 問題的等價變換過程也可用一個圖表示出來 ， 稱為 “ 或 ” 樹 。 分解和等價變換也可結(jié)合起來使用 ， 此時的圖稱為 “ 與 /或 ” 樹 。 其中既有 “ 或 ” 節(jié)點(diǎn) ， 也有 “ 與 ”節(jié)點(diǎn) ， 如右圖所示 。 搜索技術(shù) ? 狀態(tài)空間表示法 ? 與或樹表示法 ? 廣度優(yōu)先搜索法 ? 生成測試法 ? 深度優(yōu)先搜索法 ? 爬山法 廣度優(yōu)先搜索法 （ 1）基本思想 從初始狀態(tài) S0開始，利用算符，生成所有可能的后繼狀態(tài)，構(gòu)成下一層節(jié)點(diǎn)，檢查目標(biāo)節(jié)點(diǎn) G是否出現(xiàn)，若未出現(xiàn)，就對該層所有的狀態(tài)節(jié)點(diǎn)，分別順序利用算符，成生該層所有節(jié)點(diǎn)的后繼節(jié)點(diǎn)，再檢查是否出現(xiàn) G， 若未出現(xiàn)，繼續(xù)生成再下層的所有狀態(tài)節(jié)點(diǎn)，這樣一層一層展開，直到目標(biāo)出現(xiàn)。 S0 S1 S2 S3 S11 S12 S21 S22 S31 S111 S121 S122 S221 S311 G （ 2）算法 1)把初始節(jié)點(diǎn) S0故入 OPEN表。 2)如果 OPEN表為空，則問題無解，退出 。 3)把 OPEN表的第一個節(jié)點(diǎn) (記為節(jié)點(diǎn) n)取出放入 CLOSED表。 4)考察節(jié)點(diǎn) n是否為目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。若是，則求得了問題的解，退出。 5)若節(jié)點(diǎn) n不可擴(kuò)展，則轉(zhuǎn)第 2)步。 6)擴(kuò)展節(jié)點(diǎn) n， 將其子節(jié)點(diǎn)放入 OPEN表的尾部，并為每一 個子節(jié)點(diǎn)都配置指向父節(jié)點(diǎn)的指針，然后轉(zhuǎn)第 2)步。 廣度優(yōu)先搜索的 盲目性較大 ， 當(dāng)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)距離初始節(jié)點(diǎn)較遠(yuǎn)時將會產(chǎn)生許多無用節(jié)點(diǎn) ， 因此搜索效率低 ， 但是 ， 只要問題有解 ，用寬度優(yōu)先搜索 總 可以得到解 ， 而且得到的是路徑 最短的路徑 。 深度優(yōu)先搜索法 （ 1）基本思想 從初始狀態(tài) S0開始，利用算符，生成搜索樹下一層的任意一個節(jié)點(diǎn)，檢查目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否出現(xiàn)，若未出現(xiàn)，以此節(jié)點(diǎn)利用一個算符生成再下一層的任一節(jié)點(diǎn)，然后再檢查目標(biāo)節(jié)點(diǎn)是否出現(xiàn)，若未出現(xiàn)，繼續(xù)以上操作過程，一直進(jìn)行到葉節(jié)點(diǎn)（即不能再生成新的狀態(tài)節(jié)點(diǎn)），當(dāng)它仍不是目標(biāo)節(jié)點(diǎn)時，回溯到上一層，取另一可能擴(kuò)展搜索的分支。生成新的狀態(tài)節(jié)點(diǎn)。仍不是目標(biāo)，采用相同的回溯辦法回退到上層節(jié)點(diǎn)，擴(kuò)展可能的分支生成新狀態(tài)節(jié)點(diǎn)。如此一直下去，直到目標(biāo)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)。 S0 S1 S2 S3 S11 S12 S21 S22 S31 S111 S121 S122 S221 S311 G （ 2）算