【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 15 如果 該動(dòng)物是鳥(niǎo)類 ， 它善于飛行 ， 那么 它是海燕 2022/2/9 26 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 5 產(chǎn)生式系統(tǒng) 【 例 2． 4】 動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng) ——識(shí)別長(zhǎng)頸鹿的過(guò)程 開(kāi)始 ， 觀察到： （ 動(dòng)物的顏色是黃褐色 ,深色斑點(diǎn) ） 規(guī)則 I11還是規(guī)則 I9？ 再看到該動(dòng)物給它的幼獸喂奶 ， 并能反芻 ， 于是事實(shí)庫(kù)內(nèi)容增為： （ 動(dòng)物的顏色是黃褐色 ,深色斑點(diǎn) ,能產(chǎn)乳 ,反芻 ） 現(xiàn)用規(guī)則集與事實(shí)庫(kù)進(jìn)行匹配 ， I2首先可用 ， 并更新事實(shí)庫(kù)為： （ 哺乳動(dòng)物 ,黃褐色 ,深色斑點(diǎn) ,能產(chǎn)乳 ,反芻 ） 進(jìn)而 I8又能用 ， 更新事實(shí)庫(kù)為： （ 有蹄動(dòng)物 ,偶蹄動(dòng)物 ,哺乳動(dòng)物 ,黃褐色 ,深色斑點(diǎn) ,能產(chǎn)乳 ,反芻 ） 還無(wú)法識(shí)別 ， 而事實(shí)庫(kù)也不能和其它規(guī)則的前提相匹配 ， 需再觀察 ， 進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)該動(dòng)物腿和頸都很長(zhǎng) ， 即得到事實(shí)庫(kù)： （ 動(dòng)物有長(zhǎng)腿 ,有長(zhǎng)頸 ,有蹄動(dòng)物 ,偶蹄動(dòng)物 ,哺乳動(dòng)物 ,黃褐色 ,深色斑點(diǎn) ,能產(chǎn)乳 ,反芻 ） 規(guī)則 I11可使用 ， 推理出該動(dòng)物為 長(zhǎng)頸鹿 問(wèn)題的求解過(guò)程可終止 2022/2/9 27 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 5 產(chǎn)生式系統(tǒng) 產(chǎn)生式系統(tǒng)的 問(wèn)題求解過(guò)程 的步驟： ① 事實(shí)庫(kù) 初始化 ② 若存在未用規(guī)則前提能與事實(shí)庫(kù) 相匹配 則轉(zhuǎn) ③ ，否則轉(zhuǎn) ⑤ ③ 使用規(guī)則 ， 更新事實(shí)庫(kù) ， 并標(biāo)記所用規(guī)則 ④ 事實(shí)庫(kù)是否 包含解 。 若是 ， 則 終止求解過(guò)程 ， 否則轉(zhuǎn) ② ⑤ 要求更多的關(guān)于問(wèn)題的信息 ， 若不能提供所要信息 ， 則 求解失敗 ， 否則更新事實(shí)庫(kù)并轉(zhuǎn) ② 2022/2/9 28 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 6 知識(shí)的邏輯表達(dá)方法 邏輯 是人們思維活動(dòng)規(guī)律的反映和抽象 ， 最精確和最成功 ， 計(jì)算機(jī)可作精確處理 ， 與自然語(yǔ)言又非常接近 第一個(gè)因素：互關(guān)聯(lián)的兩部分： 公理系統(tǒng)和演繹結(jié)構(gòu) 第二個(gè)因素：邏輯及其演繹能保證 正確 ， 閉包集合 （ 語(yǔ)義保持 ） 第三個(gè)因素：演繹可 完全機(jī)械化 （ 定理證明 ） 數(shù)理邏輯： 用數(shù)學(xué)方法研究形式邏輯的一分支 （ 符號(hào)邏輯 ） 謂詞邏輯： 數(shù)邏基本形式 （ 基于謂詞分析 的 形式化語(yǔ)言 ） 知識(shí)的邏輯表達(dá)： 用一階謂詞邏輯來(lái)描述 AI的 問(wèn)題求解知識(shí) 2022/2/9 29 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 6 知識(shí)的邏輯表達(dá)方法 (簡(jiǎn)單回顧 ) 命題邏輯 ——謂詞邏輯的基礎(chǔ) A， B等 原子命題 ——表達(dá)單一意義的命題 燈關(guān)著 天在下雨 復(fù)合命題 ——由 “ 聯(lián)結(jié)詞 ” 聯(lián)結(jié)原子命題 簡(jiǎn)單推理表達(dá)方法 P?172。Q：如果天在下雨 ， 則天不晴 172。:否定 (Negation)。?:合取 (Conjunction)。?:析取 (Disjunction)。 ?:條件 (Condition)。?:雙條件 (Bicondition) 命題變?cè)?——不具有固定具體含義的命題 合式公式 ——利用命題變?cè)獦?gòu)成 的 蘊(yùn)含式或等價(jià)式 ——推理 確 析取三段論 ， 假言推理 ， 假言三段論；二難推理等 2022/2/9 30 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 6 知識(shí)的邏輯表達(dá)方法 謂詞邏輯 —— 命題邏輯的擴(kuò)充和發(fā)展 原子命題 =客體 +謂詞 謂詞 （ 命題函數(shù) ） 公式 、 原子謂詞公式 、 復(fù)合謂詞公式 客體變?cè)?；客體域； n元謂詞； ?x：全稱量詞； ?x：存在量詞 一階謂詞邏輯 —— 謂詞邏輯中最直觀的一種邏輯 所有羅馬人或忠于或仇恨愷撒 :?x Roman(x)?loyalto(x,Caesar)?hate(x,Caesar) 環(huán)境描述： 動(dòng)作描述： AT(ROBOT,ALCOVE) PICKUPBOX(A)： EMPTYHANDED(ROBOT) 條件： ON（ BOX， A） ON(BOX,A) AT（ ROBOT， A） TABLE(A) EMPTYHANDED（ ROBOT） TABLE(B) 行動(dòng)： 刪除： EMPTYHANDED（ ROBOT） 增加： HOLDS（ ROBOT， BOX） 2022/2/9 31 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 6 知識(shí)的邏輯表達(dá)方法 謂詞邏輯表達(dá)法的特性 謂詞邏輯與關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù) —— 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng) ?知識(shí)庫(kù) 一階謂詞邏輯具有 完備的邏輯推理算法 謂詞邏輯本身具有 比較扎實(shí)的數(shù)學(xué)基礎(chǔ) 邏輯推理是 從公理集合中演繹而得出結(jié)論 的過(guò)程 優(yōu)點(diǎn) 嚴(yán)格性 :保證其演繹推理結(jié)果的 正確性 ， 較精確 地表達(dá)知識(shí) 通用性 :擁有通用的邏輯演算的 方法和推理的規(guī)則 三段論法等 自然性 :一種 接近于自然語(yǔ)言 的 形式語(yǔ)言 。 模塊性 :便于用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn) 邏輯推理 的機(jī)械化 、 自動(dòng)化 缺點(diǎn) 效率低 :拋棄語(yǔ)義信息 ， 使推理過(guò)程 冗長(zhǎng) ， 效率低 ， 出現(xiàn) “ 組合爆炸 ” 。 靈活性差 :不便于表達(dá)和加入 啟發(fā)性知識(shí)及元知識(shí) 。 2022/2/9 32 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 6 知識(shí)的邏輯表達(dá)方法 謂詞邏輯表達(dá)法的應(yīng)用 自動(dòng)問(wèn)答系統(tǒng) —— Green的 QA3為 一 通用系統(tǒng) ， 推理采用歸結(jié)法 ， 控制采用 啟發(fā)式 ， 無(wú)約束的歸結(jié)是 完備 的 機(jī)器人行動(dòng)規(guī)劃系統(tǒng) —— Fikes等設(shè)計(jì)的 STRIPS含 兩類過(guò)程：?jiǎn)栴}應(yīng)答過(guò)程 、 規(guī)劃和解決問(wèn)題的過(guò)程 。 前者采用的 是 歸結(jié)法 ， 后者采用是 手段 目標(biāo)分析法 機(jī)器博弈系統(tǒng) —— Filman等設(shè)計(jì)的 FOL系統(tǒng)是一 證明系統(tǒng) 。證明 采 用 一階謂詞邏輯 說(shuō)明 ， 演繹采用 Prawitz的 自然演繹系統(tǒng) ， 邏輯 精確性 ， 過(guò)程控制 形式化 問(wèn)題求解系統(tǒng) —— Kowalski等設(shè)計(jì)的 PS系統(tǒng) ， 直接用 邏輯子句 表示知識(shí) ， 簡(jiǎn)易方便 2022/2/9 33 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 7 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 1968 Quillian提出概念； 1970 Simmon用 于 自然語(yǔ)言理解的研究 概念 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 是一種采用網(wǎng)絡(luò)形式表示人類知識(shí)的方法 形式上 ， 一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為一個(gè)帶標(biāo)識(shí)的有向圖 內(nèi)容組織上 ， 4個(gè)相關(guān)部分組成 ① 詞法部分 ：決定表示詞匯表中允許有哪些符號(hào) ， 它涉及各個(gè)結(jié)點(diǎn)和弧線 ② 結(jié)構(gòu)部分 ：敘述符號(hào)排列的約束條件 ， 指定各弧線連接的結(jié)點(diǎn)對(duì) ③ 過(guò)程部分 ：說(shuō)明訪問(wèn)過(guò)程 ， 能用于建立和修正描述 ， 以及回答相關(guān)問(wèn)題 ④ 語(yǔ)義部分 ：確定與描述相關(guān)的 （ 聯(lián)想 ） 意義的方法 ， 即確定有關(guān)結(jié)點(diǎn)的排列及其占有物和對(duì)應(yīng)弧線 2022/2/9 34 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 7 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 特性 ① 顯式 /簡(jiǎn)明表達(dá)實(shí)體結(jié)構(gòu) 、 屬性與實(shí)體間因果關(guān)系 利于以聯(lián)想方式對(duì)系統(tǒng)的解釋 ② 與概念相關(guān)的屬性和聯(lián)系被組織在一結(jié)點(diǎn)中 易于被訪問(wèn)和學(xué)習(xí) ③ 更加直觀 ， 更易于理解 （ 繼承方式 ） 符合人類思維習(xí)慣 ④ 語(yǔ)義解釋依賴于結(jié)構(gòu)的推理過(guò)程 （ 無(wú)結(jié)構(gòu)約定 ） 推理不很有效 ⑤ 結(jié)點(diǎn)聯(lián)系有線狀 /樹(shù)狀 /網(wǎng)狀 /遞歸狀 知識(shí)存儲(chǔ) /檢索需較復(fù)雜的過(guò)程 2022/2/9 35 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 7 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)法的 優(yōu)點(diǎn) 自然性 —— 直接而明確地表達(dá)概念之間的語(yǔ)義關(guān)系 ， 接近于人類的語(yǔ)義記憶方式 聯(lián)想性 —— 著重于表達(dá)語(yǔ)義關(guān)系知識(shí) ， 體現(xiàn)了聯(lián)想思維過(guò)程 ， 如通過(guò)正例 、 反例的比較 ， 進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程 效率較高 —— 可通過(guò)語(yǔ)義關(guān)系檢索和推理 ， 較快導(dǎo)出與問(wèn)題有關(guān)的概念和事實(shí) ， 不必歷遍整個(gè)知識(shí)庫(kù) 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表達(dá)法的 缺點(diǎn) 不能 象邏輯方法那樣保證推理的嚴(yán)格性和有效性 不便于 表達(dá)判斷性知識(shí) 不便于 表達(dá)深層知識(shí) ， 如與時(shí)間因素有關(guān)的動(dòng)態(tài)知識(shí) 2022/2/9 36 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 7 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示 基本命題的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示 （ 以 個(gè)體為中心 ） ? 實(shí)例聯(lián)系 ISA ? 泛化聯(lián)系 AKO(A Kind Of) IS A燕子 鳥(niǎo)AK O AK OAK O AK O AK O AK O AK O AK O AK O動(dòng)物哺乳動(dòng)物 鳥(niǎo)類動(dòng)物獵豹 老虎 長(zhǎng)頸鹿 斑馬 鴕鳥(niǎo) 企鵝 海燕2022/2/9 37 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 7 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示 基本命題的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示 （ 以 個(gè)體為中心 ） ? 聚集聯(lián)系 partof ? 屬性聯(lián)系 ISApro fessio nhei ghtagesexpe rs onma le 30 18 0c m pr og ram me rJo hn2022/2/9 38 第二章 知識(shí)表達(dá)技術(shù) 2． 7 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò) 語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的知識(shí)表示 基本命題的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示 （ 以 謂詞或關(guān)系為中心 ） 設(shè)有 n元謂詞或關(guān)系 R(arg1,… ,argn),arg1取值為 a1,… ,argn取值為 an,R的等價(jià)一組二元關(guān)系如下： arg1(R,a1)