【文章內容簡介】 v處 Pushbox(v, w)：猴子推著箱子從 v處移到 w處 Climbbox：猴子爬上箱子 Grasp：猴子摘取香蕉 ? 各操作的條件和動作 Goto(u, v) 條件： 172。ONBOX ， AT(monkey, u)， 動作：刪除表： AT(monkey, u) 添加表： AT(monkey, v) Pushbox(v, w) 條件： 172。 ONBOX ， AT(monkey, v)， AT(box, v) 動作：刪除表： AT(monkey, v)， AT(box, v) 添加表： AT(monkey, w)， AT(box,w) a b c 30 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring ?Climbbox 條件： 172。 ONBOX ， AT(monkey, w)， AT(box,w) 動作：刪除表： 172。 ONBOX 添加表： ONBOX ? Grasp 條件： ONBOX， AT(box, c) 動作：刪除表： 172。 HB 添加表： HB 猴子摘香蕉問題 ? 邏輯表示在 AI中的應用 a b c 31 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring 謂詞邏輯表示的特征 ? 主要優(yōu)點 ——自然：一階謂詞邏輯是一種接近于自然語言的形式語言系統(tǒng)，謂詞邏輯表示法接近于人們對問題的直觀理解 ——明確：有一種標準的知識解釋方法，因此用這種方法表示的知識明確、易于理解 ——精確：謂詞邏輯的真值只有“真”與“假”，其表示、推理都是精確的 靈活：知識和處理知識的程序是分開的，無須考慮處理知識的細節(jié) ——模塊化：知識之間相對獨立，這種模塊性使得添加、刪除、修改知識比較容易進行 32 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring ?主要缺點 ——知識表示能力差：只能表示確定性知識，而不能表示非確定性知識、過程性知識和啟發(fā)式知識 ——知識庫管理困難：缺乏知識的組織原則，知識庫管理比較困難 ——存在組合爆炸：由于難以表示啟發(fā)式知識，因此只能盲目地使用推理規(guī)則，這樣當系統(tǒng)知識量較大時，容易發(fā)生組合爆炸 ——系統(tǒng)效率低：它把推理演算與知識含義截然分開，拋棄了表達內容中所含有的語義信息，往往使推理過程冗長，降低了系統(tǒng)效率 謂詞邏輯表示的特征 33 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring 產生式表示法 產生式是目前人工智能中使用最多的一種知識表示方法 產生式表示的基本方法 事實的表示 規(guī)則的表示 產生式系統(tǒng)的基本結構 產生式系統(tǒng)的基本過程 產生式系統(tǒng)的控制策略 產生式系統(tǒng)的類型 產生式系統(tǒng)的特性 34 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring 產生式表示的基本方法 ? 事實的定義 事實：斷言一個語言變量的值或斷言多個語言變量之間關系的陳述句 語言變量的值或語言變量之間的關系可以是數(shù)字、詞等 例如：“雪是白的”，其中“雪”是語言變量，“白的”是語言變量的值 “王峰熱愛祖國”，其中，“王峰”和“祖國”是兩個語言變量 , “熱愛”是語言變量之間的關系 ? 事實的表示 確定性知識： 事實可用如下三元組表示： （對象，屬性，值）或（關系，對象 1，對象 2） 非確定性知識： 事實可用如下四元組表示： （對象，屬性，值，可信度因子） “可信度因子”是指該事實為真的相信程度。可用 [0,1]之間的一個實數(shù)來表示。 事實的表示 35 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring ? 規(guī)則的作用： 描述事物之間的因果關系。 規(guī)則的產生式表示形式常稱為 產生式規(guī)則 ，簡稱為產生式或規(guī)則。 ? 產生式的基本形式： P→ Q 或者 IF P THEN Q ? 產生式的含義： 如果前提 P滿足，則可推出結論 Q或執(zhí)行 Q所規(guī)定的操作 產生式表示的基本方法 產生式規(guī)則的例子： r6: IF 動物有犬齒 AND 有爪 AND 眼盯前方 THEN 該動物是食肉動物 規(guī)則的表示 36 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring 綜合數(shù)據(jù)庫 DB(Data Base) 存放求解問題的各種當前信息 控 制 系 統(tǒng) 規(guī) 則 庫 綜合數(shù)據(jù)庫 產生式表示的基本方法 控制系統(tǒng) (Control system) 控制系統(tǒng)的主要作用 亦稱推理機，用于控制整個產生式系統(tǒng)的運行，決定問題求解過程的推理線路 規(guī)則庫 RB(Rule Base) 也稱知識庫 KB(Knowledge Base) ,用于存放與求解問題有關的所有規(guī)則的集合 作用：是產生式系統(tǒng)問題求解的基礎 要求：知識的完整性、一致性、準確性、靈活性和知識組織的合理性 37 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring ? 控制系統(tǒng)的主要任務 選擇匹配： 按一定策略從規(guī)則庫種選擇規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫中的已知事實進行 匹配 。匹配是指把所選規(guī)則的前提與綜合數(shù)據(jù)庫中的已知事實進行比較，若事實庫中存的事實與所選規(guī)則前提一致，則稱 匹配成功 ，該規(guī)則為可用；否則，稱匹配失敗，該規(guī)則不可用。 沖突消解： 對匹配成功的規(guī)則，按照某種策略從中選出一條規(guī)則執(zhí)行。 執(zhí)行操作 ：對所執(zhí)行的規(guī)則，若其后件為一個或多個結論，則把這些結論加入綜合數(shù)據(jù)庫；若其后件為一個或多個操作時，執(zhí)行這些操作。 終止推理 ：檢查綜合數(shù)據(jù)庫中是否包含有目標，若有，則停止推理。 路徑解釋： 在問題求解過程中，記住應用過的規(guī)則序列，以便最終能夠給出問題的解的路徑。 產生式表示的基本方法 38 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring 產生式表示的基本結構 包含以下規(guī)則 : R1 :如果引擎不能轉動 (1),且電瓶內有電 (2)，則讓用戶檢查啟動器。 R2 :如果沒有火花，則讓用戶檢查電極尖端。 R3 :如果引擎能轉動 (1)但車子不能啟動 (2)，則讓用戶檢查火花塞。 R4 :如果引擎不能轉動，則讓用戶檢查電瓶。 R5 :如果電瓶沒電，則讓用戶給電瓶充電 (1),且退出 (2) 。 … Rn 數(shù)據(jù)庫中含有一個簡單事實 : 引擎不能轉動 設有一個汽車故障檢測系統(tǒng) : 39 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring 動物識別系統(tǒng)： 該系統(tǒng)可以識別老虎、金錢豹、斑馬、長頸鹿、企鵝、信天翁這 6種動物。其 規(guī)則庫包含如下 15條規(guī)則： r1 IF 該動物有毛發(fā) THEN 該動物是哺乳動物 r2 IF 該動物有奶 THEN 該動物是哺乳動物 r3 IF 該動物有羽毛 THEN 該動物是鳥 r4 IF 該動物會飛 AND 會下蛋 THEN 該動物是鳥 r5 IF 該動物吃肉 THEN 該動物是食肉動物 r6 IF 該動物有犬齒 AND 有爪 AND 眼盯前方 THEN 該動物是食肉動物 r7 IF 該動物是哺乳動物 AND 有蹄 THEN 該動物是有蹄類動物 r8 IF 該動物是哺乳動物 AND 是嚼反芻動物 THEN 該動物是有蹄類動物 r9 IF 該動物是哺乳動物 AND 是食肉動物 AND 是黃褐色 AND 身上有暗斑點 THEN 該動物是金錢豹 40 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring r10 IF 該動物是哺乳動物 AND 是食肉動物 AND 是黃褐色 AND 身上有黑色條紋 THEN 該動物是虎 r11 IF 該動物是有蹄類動物 AND 有長脖子 AND 有長腿 AND 身上有暗斑點 THEN 該動物是長頸鹿 r12 IF 動物是有蹄類動物 AND 身上有黑色條紋 THEN 該動物是斑馬 r13 IF 該動物是鳥 AND 有長脖子 AND 有長腿 AND 不會飛 AND 有黑白二色 THEN 該動物是鴕鳥 r14 IF 該動物是鳥 AND 會游泳 AND 不會飛 AND 有黑白二色 THEN 該動物是企鵝 r15 IF 該動物是鳥 AND 善飛 THEN 該動物是信天翁 動物識別系統(tǒng)： 41 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring 初始綜合數(shù)據(jù)庫包含的事實有： 動物有暗斑點，有長脖子，有長腿，有奶，有蹄 動物識別系統(tǒng)： 42 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring ? 圖中最上層的結點稱為“假設”或“結論” ? 中間結點稱為“中間假設”； ? 終結點稱為“證據(jù)”或“事實”； ? 每個“結論”都是本問題的一個目標，所有“假設”構成了本問題的目標集合 長頸鹿 斑馬 長脖子 長腿 暗斑點 有蹄類 黑條紋 有蹄 哺乳動物 嚼反芻動物 有毛 r2 r7 r8 r11 r12 有奶 r1 產生式表示的基本結構 43 Department of Computer Science amp。 Technology, Nanjing University Artificial Intelligence Spring ? 系統(tǒng)的推理過程 (1) 先從規(guī)則庫中取出第一條規(guī)則 r1，檢查其前提是否可與綜合數(shù)據(jù)庫中的已知事實相匹配。 r1的前提是“有毛發(fā)”，但事實庫中無此事實，故匹配失敗。然后取 r2，該前提可與已知事實“有奶”相匹配， r2被執(zhí)行，并將其結論“該動物是哺乳動物”作為新的事實加入到綜合數(shù)據(jù)庫中。此時，綜合數(shù)據(jù)庫的內容變?yōu)椋? 動物有暗斑，有長脖子，有長腿