【正文】 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 40 復(fù)合語義關(guān)系 （ 1） 時(shí)間空間復(fù)合關(guān)系 :時(shí)空復(fù)合關(guān)系表示了事物或事件發(fā)生的時(shí)間和位置地點(diǎn)。 Minsky 在其論文 《 A framework for representing knowledge》 中認(rèn)為 ， 框架理論可作為人類理解視覺 、 自然語言及其它復(fù)雜行為的基礎(chǔ) 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 59 框架的知識(shí)表示模式舉例 下面是一個(gè)關(guān)于 “ 大學(xué)教師 ” 的框架設(shè)計(jì)模式。每一個(gè)過程就是一段程序，用于完成對(duì)一個(gè)具體事件或情況的處理。 ? 步 4，按照?qǐng)D 317（ c）所示環(huán)形的逆時(shí)針 (或順時(shí)針 )方向移動(dòng)空格，并依次移動(dòng)棋牌，直到數(shù)碼 3位于 X0位置，空格位于 X8位置時(shí)為止。其中，數(shù)字 1～ 8是對(duì)應(yīng)棋子的名稱，中間的小方格是可供移動(dòng)的空位。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 74 過程表示法的特點(diǎn) ? （ 3）效率較高。 ti表示轉(zhuǎn)換集合 T中的第 i轉(zhuǎn)換操作節(jié)點(diǎn)，并用一黑短線條代表。 ? （ 2） Petri網(wǎng)表示技術(shù)具有較大的靈活性。因此它是一種很好的認(rèn)知方法。 這里 ， 對(duì)起始節(jié)點(diǎn) P0特別加以小黑圓圈標(biāo)記 ， 其它節(jié)點(diǎn)僅 在 節(jié) 點(diǎn) 旁 邊 加 以 說 明 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 76 Petri網(wǎng)模型表示法 ? 依據(jù) Petri網(wǎng)知識(shí)表示法的思想，可定義若干元素構(gòu)成一種多元組模型，來表示任何有限狀態(tài)的智能系統(tǒng)。 過程表示法把問題求解的總目標(biāo)劃分為若干確定的過程目標(biāo)與操作步驟，使問題求解始終瞄準(zhǔn)總目標(biāo)進(jìn)行，不會(huì)偏離方向。 ? 步 10，按照?qǐng)D 317（ f）所示的環(huán)形方向移動(dòng)空格 , 并依次移動(dòng)棋牌，直到狀態(tài)如圖 319（ 10）所示。是，則轉(zhuǎn)步 3；否則任意移動(dòng)棋牌，使棋子 1和空格均不在 X3位置上。 ? （ 3） 支持上、下層框架屬性知識(shí)表達(dá)的繼承。 如何建立某個(gè)事物的框架 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 57 3. 框架設(shè)計(jì)舉例 : 相對(duì)于簡單的問題描述 ， 框架可退化為一張數(shù)據(jù)表格結(jié)構(gòu) 。 ? （ 3） 具有匹配推理和屬性繼承特性，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)器學(xué)習(xí)與聯(lián)想。 ? AND(與 )。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 38 語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示 基本語義關(guān)系 CO（ ComposedOf） : 含義為 “ 由 … 所構(gòu)成 ” . APO（ APartOf） ： 含義為 “ 是 … 中的一部分 ” 。 弧 (Arc)： 這是一種有向弧，又稱之為支路（ Branch）。比如，機(jī)器人拿著書，找不到 b處，無所適從而又扛回來了；或者 …… 等。 例 25 如圖示，設(shè)在一個(gè)含有凹室 (alcove)的房間內(nèi)，有桌子 A和書架B，一個(gè)機(jī)器人 (robot)和 一疊書 (book)。下面我們結(jié)合實(shí)例的描述 ， 以便逐漸掌握謂詞邏輯的知識(shí)表示技術(shù) 。 ? 一般來說 ， 控制性知識(shí)是關(guān)于如何運(yùn)用相關(guān)知識(shí)的知識(shí) ， 又稱為元知識(shí) 。 事實(shí)上 ， 人類的歷史 ， 就是不斷地積累知識(shí)和利用知識(shí)創(chuàng)造文明的歷史 。 然而當(dāng)客觀環(huán)境與條件發(fā)生改變時(shí) ， 知識(shí)的正確性就要接受檢驗(yàn) ， 必要時(shí)就要對(duì)原來的認(rèn)識(shí)加以修正或補(bǔ)充 ， 以至全部更新而取而代之 。 即把相關(guān)問題的知識(shí)加以形式化描述 ， 表示成為便于機(jī)器 （ 計(jì)算機(jī) ） 存儲(chǔ) 、 管理和調(diào)用的某種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模式 。 ? 通常人們獲取知識(shí)的重要手段是：利用信息 ， 把各種信息提煉 、 概括并關(guān)聯(lián)在一起 ， 就形成了知識(shí) 。 您認(rèn)為甲一定是青年人 ， 乙就是老年人嗎 ？ 不能完全肯定 ， 因?yàn)橄喾吹氖吕呛芏嗟?。 ? 1. 事實(shí)性知識(shí)： 關(guān)于問題領(lǐng)域的性質(zhì)及求解目標(biāo) 、 求解環(huán)境及其已知條件 、 相關(guān)特性等方面的靜態(tài)知識(shí) 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 18 知識(shí)表示及其映射原理 知識(shí)表示及其 映射 原理 ， 如圖 31加以示意說明 。 解 ： 首先定義謂詞，并注意直接用常量替代謂詞變?cè)?，使其命題化。仔細(xì)加以分析，必要的操作謂詞共有三類。隨后，在二十世紀(jì)七十年代， Simon，Winston， Hendrix等人分別都對(duì)語義網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用與發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。常用屬性關(guān)系有： HAVE：含義為 “ 有 ” ，表示上層結(jié)點(diǎn)具有下層結(jié)點(diǎn)所描述的屬性值； CAN：含義為 “ 能 ” 或 “ 會(huì) ” ，表示上層結(jié)點(diǎn)能夠執(zhí)行下層結(jié)點(diǎn)的功能。 此外，相應(yīng)于多個(gè)對(duì)象，還可以有比較、相互接近等關(guān)系的組合。于是就可立即發(fā)現(xiàn)：提問結(jié)點(diǎn)中所設(shè)定的 “ x”就是被海浪發(fā)出的 動(dòng)作 “ 搖動(dòng) ” 的對(duì)象 —— 到底是戰(zhàn)艦、戰(zhàn)船、浮標(biāo) …… 還是別的什么呢？ 搖動(dòng) 輕輕地 X 海浪 方式 對(duì)象 主體 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 49 繼承 ? 繼承 是指系統(tǒng)具有這樣一種特性： 能把事物屬性從上層對(duì)象結(jié)點(diǎn)，傳遞到下層的具體實(shí)例結(jié)點(diǎn)上的作用 。 ……… 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 55 這種知識(shí)表示法實(shí)際上是一種多層次的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 61 框架知識(shí)表示特性 ? 框架知識(shí)表示也是一種結(jié)構(gòu)化知識(shí)表示方法。而過程表示法把問題相關(guān)領(lǐng)域的知識(shí)、信息及控制策略等，均隱含表示為一個(gè)或多個(gè)求解問題的過程，并著重于動(dòng)態(tài)過程的描述；具體描述其控制行為所導(dǎo)致的一系列狀態(tài)變遷，關(guān)注的是某個(gè)對(duì)象發(fā)出的若干個(gè)連續(xù)操作而導(dǎo)致的過程目標(biāo)。 ? 步 6， 按照?qǐng)D 317（ e）所示的環(huán)形方向移動(dòng)空格，并依次移動(dòng)棋牌，直到空格又回到 X8為止。 1 1 2 X X X X X X ?（ 3） （ 1） ?（ 4） 1 2 X （ 4） ? 1 2 X 3 X X X X ? （ 5） ? （ 5） 2 3 X 1 X X X X ? （ 6） 1 2 3 X X X X X ? （ 6） 1 2 3 （ 7） ? ?（ 7） 1 2 3 X 4 X X X5 ?（ 8） （ 7）按圖示方向移動(dòng)棋子和空格，直到數(shù)碼 4位于 X4位置，空格位于 X8位置時(shí)為止。 其主要不足之處是：系統(tǒng)一旦確立，則不易修改及添加新的情況。 一個(gè)使用 Petri網(wǎng)建模的實(shí)例 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 79 例 29 設(shè)有一種 飲料自動(dòng)銷售機(jī) ，可銷售 。面向?qū)ο蟊硎痉ㄖ械?對(duì)象指物體， 消息 指物體間的聯(lián)系， 通過發(fā)送消息使對(duì)象間相互作用來求得所需的結(jié)果 。如一個(gè)對(duì)象叫 man，并有一組表征的數(shù)據(jù)： name: Li ming age: 20 相應(yīng)的操作作為 birthday(歲數(shù) )：每年實(shí)現(xiàn) age+1 這里，消息由 (object,Selector,arguments)表示。 請(qǐng)使用 Petri網(wǎng)建造此自動(dòng)銷售機(jī)的工作模型。 ? 由于過程表示法對(duì)問題的描述沒有固定的模式，要依據(jù)具體問題具體分析來設(shè)計(jì)與決策。 1 2 3 4 X5 ?（ 8） 1 2 3 5 4 X X X5 ?（ 9） 使用過程表示法求解九宮問題 X ?（ 2） 1 X X X X X X X ?（ 3） 1 1 2 X X X X X X ?（ 3） （ 1） ?（ 4） 1 2 X （ 4） ? 1 2 X 3 X X X X ? （ 5） ? （ 5） 2 3 X 1 X X X X ? （ 6） 1 2 3 X X X X X ? （ 6） 1 2 3 （ 7） ? ?（ 7） 1 2 3 X 4 X X X5 ?（ 8） 1 2 3 4 X5 ?（ 9） 1 2 3 5 4 X X X5 ?（ 9） （ 9） ? 2 3 4 1 5 → X ↑ X X ? （ 10） ? （ 10） 1 2 3 X X 4 X 5 ? （ 11） 1 2 3 4 5 ? Sg1 或 Sg2 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 72 使用過程表示法求解九宮問題 ? 解： 上 圖 (319)給出了應(yīng)用以上過程求解一個(gè)具體的九宮問題實(shí)例狀態(tài)的描述，其中，圖中（ 1）～ (11)，分別對(duì)應(yīng)了以上第 1～ 11步的步驟過程結(jié)束時(shí)所達(dá)到的路徑狀態(tài)； (12)則是另一目標(biāo)狀態(tài)。 ? 步 7，按照?qǐng)D 317（ c）所示的環(huán)形方向，依次移動(dòng)棋牌和空格，直到數(shù)碼 4位于X4位置，空格位于 X0位置。 ? 例 28 如圖示，可用 X0～ X8來標(biāo)記問題中的九個(gè)小方格的對(duì)應(yīng)位置，如圖 (b) 為問題的目標(biāo)狀態(tài) Sg 。 ? 框架結(jié)構(gòu)表現(xiàn)了人類經(jīng)驗(yàn)和抽象思維的特性， 每個(gè)框架就是一個(gè)獨(dú)立的知識(shí)單元，形成了一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的知識(shí)模塊。 3) 賦以槽號(hào)和指針加以連接； 4) 每一框架還可劃分側(cè)面 ， 由側(cè)面名和值加以區(qū)分； 5) 列舉數(shù)據(jù)項(xiàng)與記錄值 ， 如相關(guān)槽值 、 側(cè)面值等表示屬性和特征 。 ? 見教材中如圖 215所示 : (1)所有動(dòng)物都具有喜吃食、能運(yùn)動(dòng)的屬性； (2)鳥 (bird)、魚 (fish)分別都是動(dòng)物的一種，因此，它們也各自繼承了動(dòng)物的這些屬性。 ? AND(與 )。 其中， “ 有翅膀 ” 、 “ 會(huì)游泳 ” 就分別表示了企鵝所具有及所能夠進(jìn)行的屬性關(guān)系。分別稱為 : 節(jié) (結(jié) )點(diǎn) 。 一般說來，如果定義謂詞太多，將造成信息冗余，增加了問題的復(fù)雜度；如果定義謂詞太少，就不夠用。例如 aliang， aling， rose等。 但機(jī)器直接對(duì)原始問題求解 ，難度很大；可采用知識(shí)表示的映射原理 ， 把原始問題映射為它的一種同構(gòu)或同態(tài)問題 ，然后再對(duì)同構(gòu)或同態(tài)問題求出它的解答 ， 則相對(duì)容易而方便 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 15 知識(shí)表示概述 ? 知識(shí)的分類 ? 2. 過程性知識(shí)： 指那些能依據(jù)一定的規(guī)則 ， 推導(dǎo)出相關(guān)的結(jié)論與目標(biāo)的規(guī)律性知識(shí)和能夠?qū)嵤┢ヅ涞男蛄胁僮餍灾R(shí) 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 12 知識(shí)表示概述 知識(shí)的特性 ? 造成知識(shí)具有不確定性的因素是多方面的 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 7 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 8 知識(shí)表示概述 ? 六個(gè)瞎子來到國王的宮殿，第一次遇見一頭大象。諸如圖表結(jié)構(gòu) 、 語法樹 、 規(guī)則匹配模式 、 樹形或網(wǎng)狀表達(dá)等 。 知識(shí)源于人們生活 、 學(xué)習(xí)與工作的實(shí)踐 ， 知識(shí)是人們?cè)谛畔⑸鐣?huì)中各種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的匯集 、 智慧的概括與積累 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 13 知識(shí)表示概述 ? 知識(shí)的特性 ? 3. 知識(shí)的可利用性和可發(fā)展性 ? 為了使知識(shí)便于傳播 、 學(xué)習(xí) ， 使有用的知識(shí)得以延續(xù) 、 繼承與發(fā)展 ， 人們不斷地創(chuàng)造了各種生動(dòng)活潑的形式來記錄 、 描述 、 表示和利用知識(shí) 。 ② “ 松花蛋制作法 ” 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 19 謂詞邏輯的知識(shí)表示 知識(shí)的謂詞邏輯表示符合人的思維習(xí)慣 ， 可讀性好 ， 邏輯關(guān)系表達(dá)簡便 。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 25 用謂詞邏輯描述智能行為過程的求解