【正文】 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 1 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University Chapter 2. Declarative Knowledge ? Knowledge and Knowledge Representation ? 167。 Conceptualization ? 167。 Predicate Calculus ? 167。 Semantics ? 167。 ~ Examples ? 167。 Specialized Languages Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 2 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University Knowledge ?是人們?cè)诟脑炜陀^世界的實(shí)踐中積累起來(lái)的認(rèn)識(shí)和經(jīng)驗(yàn) ? Feigenbaum認(rèn)為知識(shí)是經(jīng)過(guò)削減、塑造、解釋和轉(zhuǎn)換的信息。簡(jiǎn)單地說(shuō)，知識(shí)是經(jīng)過(guò)加工的信息。 ? Bernstein說(shuō)知識(shí)是由特定領(lǐng)域的描述、關(guān)系和過(guò)程組成的。 ? HayesRoth認(rèn)為知識(shí)是事實(shí)、信念和啟發(fā)式規(guī)則。 ?從知識(shí)庫(kù)觀點(diǎn)看，知識(shí)是某論域中所涉及的各有關(guān)方面、狀態(tài)的一種符號(hào)表示。 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 3 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 知識(shí)的特性 ? 知識(shí)的特征 ?相對(duì)正確性：知識(shí)在一定的條件下是正確的，但在另外一種情況下可能是不正確的。 ?不確定性：事物之間的關(guān)系有時(shí)難以用真假狀態(tài)來(lái)描述，不確定性就是指這種介于真假之間的中間狀態(tài)。 ?可表示性：知識(shí)通常通過(guò)一定的方法進(jìn)行表示，如：語(yǔ)言、文字、圖畫(huà)、姿勢(shì)、聲音等。 ?可利用性：人們常用知識(shí)來(lái)認(rèn)識(shí)和改造世界 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 4 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University Classification of Knowledge ? 描述性知識(shí)（事實(shí)）：是有關(guān)問(wèn)題環(huán)境的一些事物的知識(shí)， 常以 “ … 是 … ” 的形式出現(xiàn)。 ? 判斷性知識(shí)（規(guī)則）：是有關(guān)問(wèn)題中與事物的行動(dòng)、動(dòng)作相聯(lián)系的因果關(guān)系知識(shí)，是動(dòng)態(tài)的，常以 “ 如果… 那么 … ” 形式出現(xiàn)。 ? 過(guò)程性知識(shí)（控制）：是有關(guān)問(wèn)題的求解步驟、技巧性知識(shí)，告訴怎么做一件事。也包括當(dāng)有多個(gè)動(dòng)作同時(shí)被激活時(shí)應(yīng)選哪一個(gè)動(dòng)作來(lái)執(zhí)行的知識(shí)。 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 5 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University Knowledge Representation ? 是研究用機(jī)器表示知識(shí)的可行性、有效性的一般方法，是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一體，既考慮知識(shí)的存儲(chǔ)又考慮知識(shí)的使用。 ? 可看成是一組描述事物的約定， 以把人類知識(shí)表示成機(jī)器能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 ? 主要方法： 謂詞邏輯表示法 、產(chǎn)生式規(guī)則表示法、語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示法、框架表示法、面向?qū)ο蟊硎痉ā⒛_本表示法、過(guò)程表示法。 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 6 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 狀態(tài)空間法 ? 在分析了人工智能研究中運(yùn)用的問(wèn)題求解方法之后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)許多問(wèn)題求解方法是采用試探搜索方法的。也就是說(shuō)，這些方法是通過(guò)在某個(gè)可能的解空間內(nèi)尋找一個(gè)解來(lái)求解問(wèn)題的。這種基于解答空間的問(wèn)題表示和求解方法就是狀態(tài)空間法，它是以狀態(tài)和算符 (operator)為基礎(chǔ)來(lái)表示和求解問(wèn)題的。 ? 狀態(tài)空間法的三要點(diǎn) ? 狀態(tài)（ state）：表示問(wèn)題解法中每一步問(wèn)題狀況的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)； ? 算符（ operator）：把問(wèn)題從一種狀態(tài)變換為另一種狀態(tài)的手段； ? 狀態(tài)空間方法：基于解答空間的問(wèn)題表示和求解方法，它是以狀態(tài)和算符為基礎(chǔ)來(lái)表示和求解問(wèn)題的。 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 7 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 問(wèn)題狀態(tài)描述 ? 定義 ? 狀態(tài) (state)：為描述某類不同事物間的差別而引入的一組最少變量 q0，q1， … ， qn的有序集合，其矢量形式如下： Q=[q0 ， q1 ， ... ， qn]T 式中每個(gè)元素 qi(i=0,1， … ， n)為集合的分量，稱為狀態(tài)變量。 ? 算符：使問(wèn)題從一種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)的手段稱為操作符或算符。操作符可為走步、過(guò)程、規(guī)則、數(shù)學(xué)算子、運(yùn)算符號(hào)或邏輯符號(hào)等。操作的條件 (對(duì)狀態(tài)的要求 )和對(duì)狀態(tài)的改變。 ? 問(wèn)題的狀態(tài)空間 (state space)：是一個(gè)表示該問(wèn)題全部可能狀態(tài)及其關(guān)系的圖，它包含三種說(shuō)明的集合，即所有可能的問(wèn)題初始狀態(tài)集合 S、操作符集合 F以及目標(biāo)狀態(tài)集合 G。可把狀態(tài)空間記為三元狀態(tài) (S， F，G)。 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 8 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 問(wèn)題狀態(tài)描述 ? 例 修道士和野人問(wèn)題： 設(shè)在河的左岸有三個(gè)野人 ,三個(gè)修道士和一條船 ,修道士想用這條船把所有的人運(yùn)到河對(duì)岸 ,但受以下條件的約束 : 1. 修道士和野人都會(huì)劃船 。 2. 船每次至多可載兩個(gè)人 。 3. 在河的任一岸 ,如果野人數(shù)目超過(guò)修道士數(shù) ,修道士就會(huì)被野人吃掉。 假設(shè)野人會(huì)服從任何一次過(guò)河安排 ,請(qǐng)規(guī)劃一個(gè)確保修道士和野人都能過(guò)河 ,且沒(méi)有修道士被野人吃掉的安全過(guò)河計(jì)劃。 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 9 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 問(wèn)題狀態(tài)描述 ? 狀態(tài) 需要表示出在某岸上的修道士人數(shù)和野人數(shù)及船在哪岸上。 Sk=(m, c, b) 其中 , m 表示左岸的修道士人數(shù) , c表示左岸的野人數(shù) , b表示左岸的船數(shù)。 初始狀態(tài) : S0=(3, 3, 1) 中間狀態(tài) : S4=(1, 1, 1) 目標(biāo)狀態(tài) : S15=(0, 0, 0) Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 10 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 問(wèn)題狀態(tài)描述 ? 算符 算符 定義： 用符號(hào) Pij表示從左岸到右岸運(yùn) i個(gè)修道士 ,j個(gè)野人；用符號(hào) Qij表示從右岸到左岸運(yùn) i個(gè)修道士 , j個(gè)野人。考慮到船每次最多只能載兩人 ,則所有操作集合 : F={ P01 ,P10 ,P11 ,P02 ,P20 ,Q01 ,Q10 ,Q11 ,Q02 ,Q20 } 操作的條件 : ? 當(dāng)前狀態(tài)滿足可執(zhí)行條件 ? 操作不能產(chǎn)生非法狀態(tài) 例 : P01的操作條件 : b=1, m=0或 m=3, c≥1 當(dāng)前狀態(tài) : S4=(1, 1, 1) 可執(zhí)行的操作 : P01, P11 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 11 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 問(wèn)題狀態(tài)描述 操作的結(jié)果 : ? 操作執(zhí)行后對(duì)狀態(tài)的改變 例 : P01的結(jié)果 : b=0, c=c1 P10的結(jié)果 : b=0, m=m1 P11的結(jié)果 : b=0, c=c1, m=m1 P02的結(jié)果 : b=0, c=c2, P20的結(jié)果 : b=0, m=m2 Q01的結(jié)果 : b=1, c=c+1 Q10的結(jié)果 : b=1, m=m+1 …… Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 12 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 問(wèn)題狀態(tài)描述 要完成某個(gè)問(wèn)題的狀態(tài)描述必須確定三件事情： 該狀態(tài)描述方式，特別是初始狀態(tài)的描述方式 操作符（算符）集合及其對(duì)狀態(tài)描述的作用 目標(biāo)狀態(tài)描述的特征 Logical Foundations of Artificial Intelligence Chapter 2: 13 169。 School of CIT, Beijing JiaoTong University 167。 Conceptualization ? The formalization of knowledge in declarative for begins with a Conceptualization. – Objects（對(duì)象） – Function（函數(shù)） – Relation（關(guān)系） – Conceptualization （概念化） Logical Foundations of Artificial Intellige