【正文】 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 注： 1)知識元可涉及復雜的計算，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。其關(guān)鍵在于知識能否模塊化。 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 c)相互影響的間接性 產(chǎn)生式系統(tǒng)一般是“數(shù)據(jù)驅(qū)動”，看不見控制流。這種有關(guān)元知識的知識稱為高階元知識。規(guī)則匹配失敗時，對數(shù)據(jù)基無影響。 注：數(shù)據(jù)基不同于數(shù)據(jù)庫。 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 ) 每個規(guī)則分為左部 (LHS)和右部 (RHS)。 第二章 知識與知識表示 第二節(jié) 演繹系統(tǒng) 四、子句演繹系統(tǒng) 子句 只有或符號和非符號的合式謂詞公式稱為子句，用或符號連接多個句節(jié)而成。 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) 注： 3）在實際應用中，僅推演永真式是不夠的，任何有意義的知識推理系統(tǒng)均需處理非永真公式，它的謂詞被指派以某種解釋，即語義。 第二章 知識與知識表示 第二節(jié) 演繹系統(tǒng) 一、謂詞演算 謂詞解釋 人為地指派給謂詞的含義 注： 5） 利用謂詞演算進行邏輯推理的核心任務就是判斷一個謂詞公式是否永真。 是否適合于推理？ 注：人工智能主要對適合推理的知識表示感興趣。 注：從某種意義上說，行為性知識是描述事物的內(nèi)涵，而非外延。 行為性知識 不直接給出事實本身，只給出它在某方面的行為。 第二章 知識與知識表示 第一節(jié) 引言 三、知識表示原則 表示知識的范圍是否廣泛？ 注：邏輯是一種廣譜的知識表示工具。 第二章 知識與知識表示 第二節(jié) 演繹系統(tǒng) 一、謂詞演算 謂詞解釋 人為地指派給謂詞的含義 注： 4）每種解釋由下列基本部分組成： A）一組基本域 Di,i=1…n B）每個常量均是某個 Di中的一個元素 C）每個變量均在某個 Di中取值 D） 每個 m目函數(shù)均是一個映射 Di1?Di2 ?... ?Dim?Dim+1 （對于 j?k,可以有 Dij=Dik) 第二章 知識與知識表示 第二節(jié) 演繹系統(tǒng) 一、謂詞演算 謂詞解釋 人為地指派給謂詞的含義 注： 4）每種解釋由下列基本部分組成： E） 每個 m目謂詞均是一個映射 Di1?Di2 ?... ?Dim?（ T， F） （ T代表真， F代表假 ) 5） 若一個謂詞公式在所有解釋下均為真，則稱此公式為永真公式。 2）（ Godel）對于一階謂詞演算，存在著完備的演繹系統(tǒng)，對于二階謂詞演算，不存在著完備的演繹系統(tǒng)。當用作反向推理時，比較實用。以這種方式求得問題的解決的系統(tǒng)，稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)。 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 b)數(shù)據(jù)基 每個產(chǎn)生式系統(tǒng)均有一個數(shù)據(jù)基，其中存放的數(shù)據(jù)既是構(gòu)成產(chǎn)生式的基本元素，又是產(chǎn)生式作用的對象。 匹配過程中不允許產(chǎn)生副作用。 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)特點 b)知識的模塊化 此外，還有如何使用這些規(guī)則的知識，包括規(guī)則匹配的次序、匹配沖突的解決等解釋系統(tǒng)中所包含的功能。因為從理論上，在某些情形下徹底的一致性檢驗是不現(xiàn)實的。 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 注：產(chǎn)生式系統(tǒng)對某些領(lǐng)域的應用是很有效的，如醫(yī)療診斷，而對另一些領(lǐng)域不那么適用，如數(shù)學。 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 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)的知識元。 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 每個產(chǎn)生式的左部有一組條件，右部有一組動作。 3)對于產(chǎn)生式的激發(fā)還應加一個條件：當執(zhí)行一個產(chǎn)生式右部的動作不能改變數(shù)據(jù)基的狀態(tài)時，即使產(chǎn)生式左部能與數(shù)據(jù)基匹配，也不應當激發(fā)該產(chǎn)生式。若有，則查看當前數(shù)據(jù)基的狀態(tài)是否是 S2，若是，則只要執(zhí)行 R1，即可達到狀態(tài)S1，問題也可解決。按此辦法不斷進行下去，可使與叉和或叉，與結(jié)點和或結(jié)點循環(huán)輪回，生成一棵樹，稱為與或樹。若到某個時刻，由于某些葉結(jié)點的失敗而使得推理不再能進行，則整個推理失敗，否則，與或樹有可能無窮地生長下去。而其余部分則沒有變化。 注：可采用權(quán)、可信度來表示和確定事實與規(guī)則的匹配程度 第二章 知識與知識表示 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，有 n個產(chǎn)生式 (n1)的左部均能與當前數(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。 c)實例 注：子類的最低層是實例 ,它已不是一個類 ,而只是一個個體的描述 ,它是框架體系樹的樹葉 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)應具備的功能 d)匹配 注： 1)框架匹配一般是部分匹配，完全匹配是特殊情形 2)框架不完全符合實際事物的可能性有：規(guī)定的屬性不存在、規(guī)定的屬性值不符、屬性的缺省值和被匹配事物相應屬性值不符、為某個屬性的值規(guī)定的類型或條件不成立 3)可通過規(guī)定必要條件、規(guī)定允許誤差范圍、規(guī)定計算偏差度、規(guī)定屬性加權(quán)、設置一組判定產(chǎn)生式、既規(guī)定充分因子又規(guī)定必要因子、不局限于絕對成功的匹配來確定匹配成功條件 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)應具備的功能 e)預測 根據(jù)框架對客觀事物進行預測 注： 1)預測實際上是一種框架內(nèi)部的推理 2)預測的用途有：指導進一步的觀察、假定還未觀察到的或難以觀察到的事物 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)應具備的功能 f)繼承 注：繼承除了子類繼承，還可有如下情形的繼承：有限制地繼承和排斥屬性、有限制地繼承和排斥屬性值、有限制地繼承和排斥條件、給出屬性值的映射函數(shù)、指明屬性的分裂等 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)應具備的功能 g)變異 用于處理實際事物與框架很不一致的反常現(xiàn)象 注：變異的概念使框架匹配的定義進一步精確化。前者用 AC弧連接 ,后者用 PR弧連接 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡 四、數(shù)據(jù)語義網(wǎng)絡 主要形式 c)SuLo語義聯(lián)系模型 9)蘊涵聯(lián)系 用 LRI節(jié)點表示，聯(lián)系的一方是前提 (可用 EI或DE等節(jié)點表示 )，另一方是結(jié)論。 注： 1)分類網(wǎng)絡是理解客觀事物的重要工具，常見于專家系統(tǒng)應用中 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡 六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡 分類網(wǎng)絡 注： 2)若令分類網(wǎng)絡為嚴格的樹形結(jié)構(gòu)，并且在每條弧上標出循這條弧往下走的條件，則分類網(wǎng)絡就成了一種判定樹，在專家系統(tǒng)中有廣泛的應用，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 六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡 推理網(wǎng)絡 本質(zhì)上是一種已規(guī)范化的命題網(wǎng)絡，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)絡較適合于專家系統(tǒng)中的推理 2)有的推理網(wǎng)絡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 六、幾種特殊的語義網(wǎng)絡 框架網(wǎng)絡 是語義網(wǎng)絡和框架的聯(lián)合使用，其中，網(wǎng)絡中的節(jié)點是框架，相當于基本事實或假設，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。 第二章 知識與知識表示 第五節(jié) 語義網(wǎng)絡 七、語義網(wǎng)絡上的推理 開式推理 a)作用 針對語義網(wǎng)絡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 七、語義網(wǎng)絡上的推理 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。 第二章 知識與知識表示 第七節(jié) 常識性知識表示 一、常識定義 常識是人類社會中經(jīng)過長期驗證使用，眾所周知、不言自明的知識。所以很難從一個系統(tǒng)中提取知識運用到另一個系統(tǒng)中。 kindof 表達概念之間的繼承關(guān)系 ， 類似于面向?qū)ο笾械母割惻c子類之間的關(guān)系 。 GUM 面向自然語言處理 ， 支持多語種處理 ， 包括基本概念及獨立于各種具體語言的概念組織方式 。 OWL 添加了更多的用于描述屬性和類型的詞匯 ， 例如類型之間的不相交性 （ disjointness） ， 基數(shù)（ cardinality） ， 等價性 ， 屬性的更豐富的類型 ，屬性特征 （ 例如對稱性 ， symmetry） ， 以及枚舉類型 （ enumerated classes） 等 。 一個類可以被同時表達為許多個體的一個集合以及這個集合中的一個個體 。 它包括了 OWL語言的所有約束 ， 但是可以被僅僅置于特定的約束下 。 The Ontology Language Stack Ontology語言棧 名稱 描述 XML 結(jié)構(gòu)化文檔的表層語法 ， 對文檔沒有任何語義約束 。 構(gòu)造 Ontology的規(guī)則 最有影響的是 Gruber在 1995年提出的 5條規(guī)則： ? 明確性和客觀性 ： Ontology應該用自然語言對所定義的術(shù)語給出明確、客觀的語義定義 ? 完全性 ：所給出的定義是完整的，完全能表達所描述的術(shù)語的含義 ? 一致性 ：由術(shù)語得出的推論與術(shù)語本身的含義是相容的，不會產(chǎn)生矛盾 ? 最大單調(diào)可擴展性 ：向 Ontology中添加通用或?qū)Ｓ玫男g(shù)語時，不需要修改已有的內(nèi)容 ? 最小承諾 ：對待建模對象給出盡可能少的約束 目前大家公認在構(gòu)造特定領(lǐng)域的 Ontology的過程中需要領(lǐng)域?qū)＜业膮⑴c 本體構(gòu)建工具 (1) ? Prot233。從語義上講，它表示的是對象的集合，其定義一般采用框架（ frame）結(jié)構(gòu)，包括概念的名稱，與其他概念之間的關(guān)系的集合，以及用自然語言對概念的描述 ? . In universityontology: student and professor are two classes – 關(guān)系（ relations） ?在領(lǐng)域中概念之間的交互作用，形式上定義為 n維笛卡兒積的子集： R:C1 C2 … Cn ? Such as: subclassof, isa Ontology的建模元語 (Cont.) – 函數(shù)（ functions） ?一類特殊的關(guān)系。 2)對常識進行描述時，會涉及多個實體、函數(shù)和關(guān)系，從而會使描述非常復雜，產(chǎn)生混淆。 2)對原子概念的要求是：無二義性、表示唯一性、正交性 (表達范圍不應重復 )、原子性、概括性 第二章 知識與知識表示 第六節(jié) 過程性知識表示 二、常見的過程性知識表示法 概念依賴理論 b)Schank的概念依賴理論 1)將概念分為七個范疇： PP(概念名詞 )、 PA(對象屬性 )、 ACT(動作 )、 LOC(位置 )、 TIME、 AA(動作屬性 )、 VAL(各類屬性的值 ) 2)用“概念體 (conceptualization)” 表示概念之間的關(guān)系 第二章 知識與知識表示 第六節(jié) 過程性知識表示 二、常見的過程性知識表示法 腳本 第二章 知識與知識表示 第七節(jié) 常識性知識表示 一、常識定義 常識是人類社會中經(jīng)過長期驗證使用，眾所周知、不言自明的知識