【正文】 覺 語音 六、自然語言理解與生成 計算語言學(xué) 七、自動推理 推理 從一個或幾個已知的判斷（前提）邏輯地推論出一個新的判斷（結(jié)論）的思維形式。事物發(fā)生的隨機性，人類知識的不完全、不可靠、不精確和不一致，自然語言中存在的模糊性和歧義性均反映了這種差異，均會帶來不確定性。其基本機制是設(shè)法將在一種情形下成功的表現(xiàn)行為轉(zhuǎn)移到另一類似的新情形中去。 4）類比學(xué)習(xí) 5）發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)：根據(jù)實驗數(shù)據(jù)或模型重新發(fā)現(xiàn)定律的方法。 其方法有統(tǒng)計方法、機器學(xué)習(xí)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)倉庫等。 主要內(nèi)容 1）分布式問題求解 (DPS) 2）多 Agent系統(tǒng) (MAS) Agent是自主的，可能是預(yù)先存在的，并且是異構(gòu)的，是一開放的系統(tǒng)。 二、知識類型 事實性知識 一般采用直接表示形式。 實例性知識 只給出一些實例，關(guān)于事物的知識就隱藏在這些實例中。 元知識 關(guān)于知識的知識。 是否適合于計算機處理？ 是否有高效的算法？ 能否表示不精確知識？ 注：自然界的信息具有先天的模糊性和不精確性。 表示方式是否自然？ 第二章 知識與知識表示 第一節(jié) 引言 四、常見的知識表示形式 演繹系統(tǒng) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 框架結(jié)構(gòu) 語義網(wǎng)絡(luò) 過程性知識表示 面向?qū)ο笾R表示 第二章 知識與知識表示 第二節(jié) 演繹系統(tǒng) 一、謂詞演算 命題 陳述 謂詞 帶有參數(shù)的命題 注： 1）謂詞比命題有更強的表達能力，可將知識單元細(xì)分； 2）謂詞可代表變化著的情況，謂詞的真假值可因參數(shù)而異； 3）可利用謂詞在不同的知識之間建立聯(lián)系，使用同名參數(shù)。但判斷一個謂詞公式的永真性比較困難，甚至有人證明，根本不存在這樣的算法。 第二章 知識與知識表示 第二節(jié) 演繹系統(tǒng) 二、自然演繹系統(tǒng) 給定一個有限的或遞歸的公理集，及一個有限推理規(guī)則集，構(gòu)成一個自然演繹系統(tǒng)。我們應(yīng)該使用含有語義的演繹系統(tǒng)。 第二章 知識與知識表示 第二節(jié) 演繹系統(tǒng) 三、與或句演繹系統(tǒng) 置換規(guī)則 左部只能有一個句節(jié)，右部可以是任意的與或句。 子句演繹方法 消解法 —Robinson 消解法基本思想 把已知條件表示成一組子句，把求證目標(biāo)先表示成子句，后在前面加非符號，把加了非符號的目標(biāo)子句和條件子句組合，若通過消解推出空子句，則目標(biāo)得以證明。 表示形式：前提 ?結(jié)論 事實 無需前提條件的產(chǎn)生式，可用于表示已知的事實。 一般說來，左部表示情形，即什么條件發(fā)生時此產(chǎn)生式應(yīng)該被調(diào)用。 第二章 知識與知識表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 二、基本特征 產(chǎn)生式系統(tǒng)構(gòu)成 a)一組規(guī)則 (即產(chǎn)生式本身 ) 匹配成功時，執(zhí)行右部規(guī)定的動作。數(shù)據(jù)基中的數(shù)據(jù)是廣義的，可以是常量、變量、多元組、謂詞、表結(jié)構(gòu)、圖象等等。 第二章 知識與知識表示 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 a)相對固定的格式 任何產(chǎn)生式均由 LHS和 RHS組成，左部匹配，右部動作。 匹配一般無遞歸，無復(fù)雜的計算。 規(guī)則本身也可看成是知識元，這種知識元不同于通常數(shù)據(jù)基中存放的知識元，因為它是指示如何使用數(shù)據(jù)基中存放的知識元，因此，也稱為元知識，即關(guān)于知識的知識。它們也可模塊化并寫成規(guī)則的形式。但要注意任何修改和擴充必須保持知識基的無矛盾性和一致性。 一個產(chǎn)生式的調(diào)用對其它產(chǎn)生式的影響不是直接傳送過去，而是通過修改數(shù)據(jù)基來間接實現(xiàn)（當(dāng)其它產(chǎn)生式的左部與數(shù)據(jù)基匹配時，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)基內(nèi)容已變，從而，各產(chǎn)生式執(zhí)行效果也就跟著發(fā)生變化）。 語義檢查涉及知識的具體領(lǐng)域，如通常數(shù)據(jù)庫中的一致性檢驗。 東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育 人 工 智 能 第 13講 主講教師：翟玉慶 第二章 知識與知識表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 三、產(chǎn)生式的知識元形式 常量字符串 是知識元的最簡單形式。 第二章 知識與知識表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 三、產(chǎn)生式的知識元形式 變量 若產(chǎn)生式的左部均只有一個符號，則這些符號也稱為變量。若在匹配過程中，某規(guī)則中的一個變量被約束為某個值，則同一規(guī)則中所有同名變量必須約束為同一個值，但對其它規(guī)則中的同名變量無任何影響。 第二章 知識與知識表示 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)動推理。這些動作一般要修改數(shù)據(jù)基的內(nèi)容，動作執(zhí)行完畢，數(shù)據(jù)基的狀態(tài)可能已經(jīng)發(fā)生改變。執(zhí)行產(chǎn)生式右部動作的含義是：把左部匹配成功時實行的那個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行置換。 第二章 知識與知識表示 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，運行產(chǎn)生式系統(tǒng)應(yīng)有一個目標(biāo)。 第二章 知識與知識表示 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。 第二章 知識與知識表示 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 東南大學(xué)遠(yuǎn)程教育 人 工 智 能 第 14講 主講教師：翟玉慶 第二章 知識與知識表示 第三節(jié) 產(chǎn)生式系統(tǒng) 四、推理方向 向后推理 b)實現(xiàn)方式 對于這類產(chǎn)生式系統(tǒng)，推理目標(biāo)也可取一個謂詞的形態(tài)，稱為目標(biāo)謂詞。 在上述過程中，或叉的起點稱為或結(jié)點，其終點稱為與結(jié)點；與叉的起點稱為與結(jié)點，其終點稱為或結(jié)點。 若從一個或結(jié)點生出的所有或叉中，有一枝或叉的終點是當(dāng)前數(shù)據(jù)基中某個謂詞的一個樣品，則稱此或結(jié)點成功，它的子與結(jié)點 (即上述謂詞樣品 )自然也成功，并且是與或樹的一個葉結(jié)點。若一個父與結(jié)點的所有子或結(jié)點皆成功，則該父與結(jié)點也成功。 定義 2[廣通代 ] 若 ?1和 ?2均是謂詞組 W的通代，另有一個代換 ?3，使得： [W?1]?3=W?2 ，則稱通代 ?1較通代 ?2為廣。即，真的假不了，假的真不了。 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)。 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。 這就形成了匹配沖突。繼承可以是直接繼承，也可是經(jīng)過計算以新的值繼承；可以是全盤繼承，也可是有選擇的繼承 6)將事物及其屬性分類 分層加以描述的方法是框架理論的基礎(chǔ) 第二章 知識與知識表示 第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu) 二、框架 概念 用于表示事物各方面的屬性、事物之間的類屬關(guān)系及事物的特征和變異等的概念 基本思想 使用“套套” —事物狀態(tài)、屬性、發(fā)展過程和相互關(guān)系的規(guī)律 第二章 知識與知識表示 第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu) 二、框架 框架的主要特征 a)有一個框架名（可帶有參數(shù)） b)有一組屬性，每個屬性稱為一個槽，里面可存放屬性值 c)每個屬性對值有要求，不同屬性的類型可不同 d)有些屬性值可為子框架調(diào)用（可帶參數(shù)） e)有些屬性值是預(yù)先確定，有些屬性值需在生成實例時代入 f)有些屬性值在代入時需滿足一定條件，有時，在不同屬性的屬性值之間還有一些條件需要滿足 第二章 知識與知識表示 第四節(jié) 框架結(jié)構(gòu) 二、框架 框架系統(tǒng)應(yīng)具備的功能 a)描述 通過工具建立和管理（查閱、修改、推理、 … ）對某類客觀事物的一個描述。 2)若 S2在 S1之上， S3又在 S2之上，則 S3也在 S1之上（滿足傳遞性） 注： 1)這里，各子空間的節(jié)點之間不允許形成循環(huán)，它們形成一個偏序，一般說來還構(gòu)成一個半格 2)在語義網(wǎng)絡(luò)的推理和實現(xiàn)技術(shù)上，偏序有其特殊的意義，可將偏序解釋為“可見” 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 三、命題語義網(wǎng)絡(luò) 一般謂詞語義網(wǎng)絡(luò) c)子空間 (塊 )偏序排序規(guī)則 注： 3)可見的定義為：若子空間 S2在 S1之上，則S1對于 S1來說，是可見的。另外，可包含對相互作用加以修飾的成分 (用 MD表示 ) 注： AG,DO,MD標(biāo)記在弧上 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò) 主要形式 c)SuLo語義聯(lián)系模型 4)集合關(guān)系聯(lián)系 用 SR節(jié)點表示 (1)子集關(guān)系 母集用 ST弧聯(lián)系，子集用 SB弧連接 (2)互斥關(guān)系 均用 SX弧連接 (3)相交關(guān)系 均用 SI弧連接 (4)對應(yīng)關(guān)系 均用 SE弧連接 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò) 主要形式 c)SuLo語義聯(lián)系模型 5)合成聯(lián)系 用 CP節(jié)點表示，分概念本身用 COP弧連接 6)因果聯(lián)系 用 CF節(jié)點表示，用于建立原因 (一般以相互作用節(jié)點表示 )與結(jié)果 (相互作用節(jié)點或其它概念節(jié)點 )之間的聯(lián)系，用 CA和 EF分別標(biāo)記連接原因和結(jié)果的弧 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡(luò) 主要形式 c)SuLo語義聯(lián)系模型 7)活動方式聯(lián)系 用 AM節(jié)點表示，聯(lián)系的一方是一個活動 (用相互作用聯(lián)系表示 )，另一方是一些此活動的實體或聯(lián)系。 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 五、語言語義網(wǎng)絡(luò) 基本思想 在分析語句時，以動詞為中心，而將所有其它成分都看作是對動詞 (動作 )的修飾。子集關(guān)系聯(lián)接中間節(jié)點，個體關(guān)系聯(lián)接葉節(jié)點。 b)基本思想 1)將語義網(wǎng)絡(luò)中的每個概念節(jié)點看成一個有限自動機。繼續(xù)這個過程，使產(chǎn)生的信息沿著以 n1和 n2為中心的波浪形的大圈向外擴散。對問題的求解就是從初始狀態(tài)到目標(biāo)狀態(tài)的遍歷。 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理 開式推理 a)作用 針對語義網(wǎng)絡(luò)中的某個或某些概念提出問題，并通過語義網(wǎng)上的推理來回答問題 b)工作原理 從被提問的概念出發(fā)，順著網(wǎng)中的通路進行搜索，直到找到能回答這個問題的概念節(jié)點為止 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 七、語義網(wǎng)絡(luò)上的推理 開式推理 c)實現(xiàn)方式 1)建立一套有關(guān)弧的推理體系 首先確定一組基本元素，然后給出它們的推理關(guān)系，此時可把每個基本元素看成一個謂詞，并用產(chǎn)生規(guī)則來表達這種關(guān)系。所有這些自動機的工作都是獨立進行的。 注： 1)分類網(wǎng)絡(luò)是理解客觀事物的重要工具，常見于專家系統(tǒng)應(yīng)用中 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡(luò) 分類網(wǎng)絡(luò) 注： 2)若令分類網(wǎng)絡(luò)為嚴(yán)格的樹形結(jié)構(gòu)，并且在每條弧上標(biāo)出循這條弧往下走的條件，則分類網(wǎng)絡(luò)就成了一種判定樹，在專家系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用，許多專家系統(tǒng)都是基于分類的專家系統(tǒng) 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡(luò) 推理網(wǎng)絡(luò) 本質(zhì)上是一種已規(guī)范化的命題網(wǎng)絡(luò)，其基本節(jié)點是事實或概念，而節(jié)點間的關(guān)系則表示推理規(guī)則 注： 1)推理網(wǎng)絡(luò)較適合于專家系統(tǒng)中的推理 2)有的推理網(wǎng)絡(luò)將每個判斷中的謂詞部分和變元部分分開，以得到更深入的推理關(guān)系和更模塊化的推理規(guī)則表示 3)推理網(wǎng)絡(luò)表示的推理可以是不精確的 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡(luò) 六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡(luò) 框架網(wǎng)絡(luò) 是語義網(wǎng)絡(luò)和框架的聯(lián)合使用，其中，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點是框架，相當(dāng)于基本事實或假設(shè)，利用節(jié)點之間的關(guān)系可由某些框架推論出另一些框架；或者，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點既可代表框架，也可代表框架中的槽，每條弧的一頭連著某個框架的一個槽，另一頭連著另一個框架，其意義是，后面的框架是前面的槽所代表的子框架，以此實現(xiàn)框架的任意深度的嵌套調(diào)用。其結(jié)構(gòu)包括兩個部分：一部分為純語法性質(zhì)，以 語態(tài) 為代表，另一部分是語義性質(zhì)，稱為格結(jié)構(gòu)。前者用 AC弧連接 ,后者用 PR弧連接