【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 謂詞邏輯的知識(shí)表示及其特性17謂詞知識(shí)表示符合人的邏輯思維習(xí)慣，可讀性好，邏輯關(guān)系表達(dá)簡(jiǎn)便。既適宜作為概念、狀態(tài)、屬性等事實(shí)性知識(shí)的表達(dá)，又能方便地采用謂詞公式的形式，進(jìn)行各種智能行為的過(guò)程性描述與演繹推理。當(dāng)然，謂詞邏輯的連接特性還便于表達(dá)前提、結(jié)論及因果關(guān)系等規(guī)則類型的控制性知識(shí)?？傊?，用謂詞邏輯進(jìn)行知識(shí)表示，關(guān)鍵在于定義謂詞和謂詞的連接 。 用謂詞邏輯和公式表達(dá)各種意境例 分析如下命題和謂詞邏輯，并盡可能正確地表述它的含義：(1) 藍(lán)的 (天 )∧ 飄 (白云 )∧ 奔跑 (馬兒 )∧ 飛翔歌唱 (鳥(niǎo)兒 )；(2) ( x){好姑娘 (x)∧ 居住的地方 (z， x)∧ 遙遠(yuǎn)的 (z)∧ (y)[人 (y)∧ 行走經(jīng)過(guò) (y， z) → 回頭留戀地張望 (y)]}。機(jī)器翻譯讓機(jī)器完成自然語(yǔ)言的自動(dòng)翻譯，這件工作難度比較大，因?yàn)闄C(jī)器缺乏知識(shí)。但是要讓機(jī)器先用謂詞邏輯公式表達(dá)意境，進(jìn)行謂詞邏輯的語(yǔ)言轉(zhuǎn)換，然后再轉(zhuǎn)譯為后一種自然語(yǔ)言，就降低了機(jī)器直接翻譯的難度。因此，這種表達(dá)方式可用于機(jī)器翻譯的研究中。 用謂詞邏輯表示知識(shí)單元18謂詞邏輯可用來(lái)進(jìn)行知識(shí)單元的劃分和表示，以便于知識(shí)庫(kù)的管理和查詢。一般常采用事物名稱或依據(jù)關(guān)鍵詞的方法來(lái)完成方式和謂詞的連接。例 設(shè)有下述記錄： ① 阿毛給阿娟送禮物； ② 阿毛是工程師； ③ 阿娟是程序員；④ 阿毛的地址是長(zhǎng)城大道 1059號(hào)； ⑤ 阿娟的地址是黃山路 746號(hào)。用謂詞邏輯 (中或英文 )表示上述記錄，并分成必要的知識(shí)單元。[解 ]首先定義謂詞，并注意直接用個(gè)體常量替代參量變?cè)?，得到：?GIVE(amao， ajuan， presents)； ② OCCUPATION(amao， engineer)；③ OCCUPATION(ajuan， programmer)； ④ ADDRESS(amao， 1059changchengst)；⑤ ADDRESS(ajuan， 746— huangshanrd).可以把主要的個(gè)體常量作為關(guān)鍵詞來(lái)劃分知識(shí)單元。 。關(guān)鍵詞 amao集中表示了關(guān)于阿毛的知識(shí)和情況，尤其還表現(xiàn)了阿毛的一個(gè) 情感、性格特點(diǎn)（智能性要點(diǎn)） — 給自己喜歡的女孩子買禮物；關(guān)鍵詞 presents表現(xiàn)了禮物被傳遞的情況。 .用謂詞邏輯描述智能行為過(guò)程例子19為了用謂詞邏輯描述智能行為的過(guò)程，首先，應(yīng)按照意境描述的需要，定義謂詞并給出每個(gè)謂詞的確切含義；其次，注意個(gè)體域和量詞轄域的約束與劃定；然后，再根據(jù)意境邏輯，利用連接詞、量詞把這些謂詞關(guān)聯(lián)起來(lái)。這樣，就形成了一系列的謂詞邏輯公式，它們就表現(xiàn)了真實(shí)意境的描述。例 如圖所示，設(shè)有一個(gè)心字形的房間，機(jī)器人在 c處。在房間內(nèi)有 a和 b兩張桌子，桌子 a上放著一臺(tái)計(jì)算機(jī)?，F(xiàn)在的任務(wù)是要求機(jī)器人從 c處出發(fā)，把桌子 a上的計(jì)算機(jī)搬到桌子 b上去，完成任務(wù)后立刻再返回 c處。用謂詞邏輯描述機(jī)器人完成這一工作的全過(guò)程。 圖 讓機(jī)器人完成搬機(jī)器的任務(wù)機(jī)器人完成搬機(jī)器的任務(wù)求解 120[解 ](1)為了能夠描述這個(gè)機(jī)器人世界的有關(guān)環(huán)境和狀態(tài)變遷，要求必須先定義謂詞 。這里分別需要兩類謂詞：描述環(huán)境狀態(tài)，表示機(jī)器人的操作。1)首先定義描述環(huán)境狀態(tài)的謂詞。TABLE(x)： x是桌子， 個(gè)體域： x∈ {a， b， c}；EMPTY(y)： y手中是空的， 個(gè)體域： y∈ {robot}；HOLDS(y， z)： y手中拿著 z， 個(gè)體域： z∈ {puter}；AT(y， w)： y在 w處， 個(gè)體域： w∈ {a， b， c}；ON(z， x)： z被放在 x之上；CLEAR(x)： x上是空的。(2)利用連接詞、量詞等符號(hào)和已給出定義的謂詞來(lái)表示環(huán)境狀態(tài) 。問(wèn)題的初始狀態(tài)可表示為：S0： AT(robot， c)∧ EMPTY(robot)∧ ON(puter， a)∧ CLEAR(b)TABLE(a)∧ TABLE(b)要求達(dá)到的目標(biāo)狀態(tài)為：Sg： AT(robot， c)∧ EMPTY(robot)∧ ON(puter， b)∧ CLEAR(a)TABLE(a)∧ TABLE(b)機(jī)器人完成搬機(jī)器的任務(wù)求解 221(3)從初始狀態(tài)到達(dá)目標(biāo)狀態(tài)的變遷 ，是通過(guò)機(jī)器人一步一步地執(zhí)行操作類謂詞序列 ，才逐步實(shí)現(xiàn)的。經(jīng)過(guò)仔細(xì)分析，必要的操作謂詞共有三類。GOTO(x， w)： 機(jī)器人從 x走到 w處；PICK—UP(x) ： 機(jī)器人在 x處拿起計(jì)算機(jī)；SET—DOWN(x) ； 機(jī)器人在 x處放下計(jì)算機(jī)。（如果定義謂詞太多，將造成信息冗余，增加了問(wèn)題的復(fù)雜度；如果定義謂詞太少，就不夠用。不過(guò)可以多去除少補(bǔ)充。 ）(4)按照行動(dòng)計(jì)劃，仔細(xì)選擇操作，一步一步地進(jìn)行 狀態(tài)替換 ，直到達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。并把狀態(tài)變遷過(guò)程和操作序列記錄下來(lái)，即得到問(wèn)題的解 .下面寫(xiě)出該過(guò)程的最優(yōu)路徑； 機(jī)器人完成搬機(jī)器的任務(wù)求解 322AT(robot， c)∧ EMPTY(robot)∧ ON(puter， a)CLEAR(b)∧ TABLE(a)∧ TABLE(b)GOTO(c， a)AT(robot， a)∧ EMPTY(robot)∧ ON(puter， a)CLEAR(b)∧ TABLE(a)∧ TABLE(b)PICK—UP （ x)AT(robot， a)∧ HOLDS(robot， puter)∧ CLEAR(a)CLEAR(b)∧ TABlE(a)∧ TABLE(b)GOTO(a， b)AT(robot， b)∧ HOLDS(robot， puter)∧ CLEAR(a)CLEAR(b)∧ TABLE(a)∧ TABLE(b)SETDOWN(b)AT(robot， b)∧ EMPTY(robot)∧ ON(puter， b)CLEAR(a)∧ TABLE(a)∧ TABLE(b)GOTO(b， c)AT(robot， c)∧ EMPTY(robot)∧ ON(puter， b)CLEAR(a)∧ TABLE(a)∧ TABLE(b)謂詞邏輯知識(shí)表示特性概述 23至于其求解過(guò)程，和前述機(jī)器人邏輯知識(shí)表示的主要特點(diǎn)是建立在某種形式邏輯的基礎(chǔ)上，并利用了邏輯方法研究推理的規(guī)律，即條件與結(jié)論之間的蘊(yùn)含關(guān)系。邏輯表示法的主要優(yōu)點(diǎn)如下。 (1)自然(2)明確(3)精確(4)靈活(5)模塊化主要缺點(diǎn)如下 (1)知識(shí)表示能力差(2)知識(shí)庫(kù)管理困難(3)存在組合爆炸(4)系統(tǒng)效率低 謂詞邏輯知識(shí)表示特性 224綜上所述，謂詞邏輯是一種經(jīng)典而基本的知識(shí)表示形式化方法，在人工智能領(lǐng)域中最早用于機(jī)器定理證明，并取得了巨大成就。謂詞邏輯進(jìn)行智能推理過(guò)程 嚴(yán)密規(guī)范，邏輯性強(qiáng)，自然性好，易于實(shí)現(xiàn) ， 模塊化 具有許多優(yōu)良的特性。這也是謂詞邏輯知識(shí)表示在人工智能中得以成功的主要原因。但是必須看到，謂詞屬于二值邏輯（ T和 F）， 難以直接進(jìn)行 不確定性問(wèn)題 的處理；對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的求解問(wèn)題，容易陷入冗長(zhǎng)的演繹推理中，常常不可避免地帶來(lái)求解效率低甚至 組合爆炸 問(wèn)題，因此。尚待人們不斷地探索，尋求自然性好，效率更高的知識(shí)表示方法。例子 情感、性格 表達(dá)？例子 機(jī)械 準(zhǔn)確，達(dá)到要求 產(chǎn)生式知識(shí)表示法25產(chǎn)生式的知識(shí)表示人 思維習(xí)性 → 產(chǎn)生式知識(shí)表示的語(yǔ)言因果結(jié)構(gòu)關(guān)系 IF…. ， THEN…. 。產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本組成 （三部分） 產(chǎn)生式規(guī)則 (ProductionRules) 綜合數(shù)據(jù)庫(kù) (GlobalDatabase) 控制策略 (ControlStrategy)圖 2產(chǎn)生式系統(tǒng)組成產(chǎn)生式規(guī)則又常被稱為產(chǎn)生式規(guī)則庫(kù)或知