知識工程學(xué)一個新的重要研究領(lǐng)域(編輯修改稿)
2025-07-16 03:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 輯等)已經(jīng)成為更適用于各種應(yīng)用領(lǐng)域的邏輯系統(tǒng)。基本的模態(tài)邏輯的語言是在經(jīng)典邏輯語言的基礎(chǔ)上，通過引入兩個模態(tài)算了口(必然算了)和令(可能算了)得到的。與經(jīng)典邏輯不同，模態(tài)邏輯公式的真值不是函數(shù)地依賴于其組成部分的真值。高效的模態(tài)推理方法和推理系統(tǒng)的建立，是使用模態(tài)邏輯及其擴(kuò)展作為知識表示工具成功與否的關(guān)鍵。近些年來，模態(tài)推理的研究雖然距離人們的期望還有一定的距離，但也得到了長足的發(fā)展。如認(rèn)知邏輯已經(jīng)成為一種表示知識與信念的有力工具。表述邏輯是為表示概念和概念層次知識建立起來的邏輯語言。表述邏輯有效推理方法的研究，又推動了常識問題表述和推理的研究。當(dāng)然，沒有任何一種模態(tài)推理理論和方法具有通用的高效性，而且不論是推理理論研究，還是具體的推理技術(shù)研究，其系統(tǒng)復(fù)雜性都難于定量地分析。 另一類是開放邏輯，我國的李未院士等在這方面做了大量的工作。在解決了邏輯推理規(guī)則的可靠性和完全性問題之后，公理化方法應(yīng)用的成功與否，關(guān)鍵在于如何挑選公理，使之能夠刻畫問題的本質(zhì)，并使之與人們的認(rèn)識和時間一致。公理系統(tǒng)的形成是一個過程，即公理化進(jìn)程。他們在數(shù)理邏輯的公理化方法的基礎(chǔ)上，通過引進(jìn)新的概念，刻畫公理化進(jìn)程的基本特征，給出了公理化進(jìn)程的理論框架，進(jìn)而在某些特定的條件下給出了它的計算模型。引進(jìn)的概念有現(xiàn)論、新定律與事實(shí)反駁?，F(xiàn)論是指階段性理論或現(xiàn)階段的理論，它揭示了這個領(lǐng)域現(xiàn)階段知識之間的邏輯關(guān)系，并使這些知識有清晰的邏輯結(jié)構(gòu)。我們可以將現(xiàn)論看成類似于認(rèn)知心理學(xué)中的“圖式”。隨著時間的推移，當(dāng)某些現(xiàn)象不能從現(xiàn)論中得到滿意的解釋時，人們就不得不修正這個現(xiàn)論。這時出現(xiàn)兩種情況：一是人們發(fā)現(xiàn)它是現(xiàn)有理論所沒有涉及過的新現(xiàn)象，于是概括出新的原理并將它加入到現(xiàn)有理論中去，稱之為新定律，這個過程類似于認(rèn)知心理學(xué)中的“同化”；二是現(xiàn)論所預(yù)言的現(xiàn)象沒有發(fā)生，或者發(fā)生的是與之相矛盾的現(xiàn)象，即所謂的理論與實(shí)踐不符，稱為否決性判定試驗(yàn)，或?qū)ΜF(xiàn)有理論的事實(shí)反駁，這個過程類似于認(rèn)知心理學(xué)中的“順應(yīng)”。因此，公理化進(jìn)程是一種典型的關(guān)于知識的整理和認(rèn)識的過程，它類似于一個人的“認(rèn)知過程”。六、關(guān)于形象思維研究 在思維科學(xué)領(lǐng)域，借助于邏輯學(xué)，關(guān)于抽象思維的研究已取得了不少進(jìn)展，但對形象思維的研究相對薄弱。形象思維的研究主要包括記憶理論和認(rèn)知模型。Paivio從信息編碼角度將長時記憶分為兩個系統(tǒng)一一心象系統(tǒng)和言語系統(tǒng)。心象系統(tǒng)以心象代碼來存儲關(guān)于具體的客體和事件的信息；言語系統(tǒng)以言語代碼來存儲言語信息。Kosslyn于1981年在心理掃描實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了心象的計算理論。他將心象的表征分為兩層：表層表征和深層表征，前者是指出現(xiàn)在視覺短時記憶中的類似圖畫的表征；后者為存儲在長時記憶中的信息。Glasgow于1992年在《認(rèn)知科學(xué)》上發(fā)表了一篇題為《可計算心象》的學(xué)術(shù)論文。她較為系統(tǒng)地闡述了基于心象的問題求解，并提出了可計算心象的一種知識表達(dá)框架，她把心象的表達(dá)分為3層：描述性表達(dá)(長時記憶)、視覺和空間表達(dá)(工作記憶的兩種形式)，描述性表達(dá)基于命題，視覺和空間表達(dá)基于嵌套的符號矩陣，并提出了心象表達(dá)的基于矩陣的形式化理論和基于矩陣的形象處理操作。她的研究工作具有突破性意義，在人工智能界和認(rèn)知科學(xué)界引起了極大的反響。 除此以外，對于心象在計算機(jī)中的模擬和表征的研究，還有許多其他的理論與方法：心象的傅立葉模式(認(rèn)為心象在人腦中是以傅立葉變換形式存儲的)、區(qū)域生長法(認(rèn)為心象在人腦中是由一些分割后的區(qū)域來表示的)、紋理表示理論(認(rèn)為心象是通過紋理分析來獲得和加以表征的)、形態(tài)學(xué)理論(認(rèn)為構(gòu)成視覺認(rèn)知基礎(chǔ)的形態(tài)是由更基本的點(diǎn)通過擴(kuò)張、生長、侵蝕等形成)和形象信息模型(認(rèn)為視覺信息包括三部分：形狀、色彩、質(zhì)感等視覺心象的性質(zhì)；構(gòu)成、類比、相鄰等結(jié)構(gòu)信息；與該心象所聯(lián)系的概念、所激發(fā)的情感以及該心象所聯(lián)系的聽、嗅、味、觸、運(yùn)動等其他種類的形象)。以上模型大部分只是一種理論框架或者已經(jīng)有些計算機(jī)模擬程序。七、基于事例的推理 CBR方法同人類的日常推理活動十分接近，它來自于人類的認(rèn)知心理活動:推理者(指以推理方式求解問題的人)在求解一個新問題時，往往習(xí)慣于借鑒他(或她)以前對類似問題的處理經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)新出現(xiàn)的問題是他以前處理過的問題的簡單重復(fù)時，他可以把處理舊問題的成功經(jīng)驗(yàn)直接用于求解該新問題；而當(dāng)新問題是推理者從來沒有遇見過的問題時，他也可以回憶起一個(或多個)類似的舊問題，通過類比得到重要的指導(dǎo)或提示，加一些規(guī)律性知識作為指導(dǎo)，完成對新問題的解決。當(dāng)然，處理過的新問題又會被當(dāng)作經(jīng)驗(yàn)記下來，用以處理以后的問題。 與傳統(tǒng)的基于規(guī)則的問題求解方法相比較，CBR具有一些重要的優(yōu)點(diǎn)。CBR系統(tǒng)易于獲取知識，避免了傳統(tǒng)知識系統(tǒng)進(jìn)行知識獲取時的瓶頸問題。知識庫的維護(hù)方便，不需要領(lǐng)域?qū)＜腋深A(yù)。CBR方法擴(kuò)大了解決問題的范圍，可以得出創(chuàng)新的解答，同時簡化了求解過程，節(jié)省了問題求解時間，解的質(zhì)量也得到提高。對于系統(tǒng)所得的結(jié)果易于給出解釋，并且易于被用戶接受。CBR方法對于構(gòu)建高性能的專家系統(tǒng)是一種好方法。 1994年，阿莫特(Aamodt)把CBR方法的發(fā)展趨勢概括為四個主要方面：與其他學(xué)習(xí)方法的集成；與其他推理方法的集成；被融合成大規(guī)模并行處理；通過認(rèn)知科學(xué)的新進(jìn)展帶動CBR方法的進(jìn)步。近幾年，人們發(fā)現(xiàn)CBR系統(tǒng)在知識管理方面有良好的性能，出現(xiàn)了一些以CBR方法進(jìn)行知識管理的研究工作。八、關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)關(guān)于機(jī)器學(xué)習(xí)的一般說法來自于Simon對學(xué)習(xí)的闡述：“如果一個系統(tǒng)能夠通過執(zhí)行某種過程而改進(jìn)它的性能，這就是學(xué)習(xí)”。機(jī)器學(xué)習(xí)研究的一個重要里程碑是1943年McCulloch與Pitts對神經(jīng)元模型(簡寫為MP模型)的研究。其意義在于首次發(fā)現(xiàn)了人類神經(jīng)元的工作方式，并給出了其數(shù)學(xué)描述。事實(shí)上計算機(jī)科學(xué)與控制理論均從這項研究中受到了啟示。 按照其受啟發(fā)的機(jī)理來
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