【文章內(nèi)容簡介】 述 ， 節(jié)約了時(shí)間和空間的開銷 。 繼承性 是框架表示法的一個重要特性 ， 它不僅可以在兩層框架之間實(shí)現(xiàn)繼承關(guān)系 ， 而且可以通過兩兩的繼承關(guān)系 ， 從最低層追溯到最高層 ，使高層的信息逐層向低層傳遞 。 第 3章 知識與知識表示 （ 3） 框架網(wǎng)絡(luò)：用框架名作為槽值時(shí)所建立起來的框架間的橫向聯(lián)系 ， 用 “ 繼承 ” 槽建立起來的框架間的縱向聯(lián)系 ， 像這樣具有橫向聯(lián)系及縱向聯(lián)系的一組框架稱為 框架網(wǎng)絡(luò) 。 下圖是一個關(guān)于師生員工的框架網(wǎng)絡(luò) 。 第 3章 知識與知識表示 在如圖所示的框架網(wǎng)絡(luò)中 ， “ 師生員工 ” 框架用于描述師 、 生 、 員 、 工們的共同屬性 ， 例如 “ 姓名 ” 、 “性別 ” 、 “ 年齡 ” 等； “ 教職工 ” 框架用于描述教師、 干部 、 工人的共同屬性 ， 但凡是在 “ 師生員工 ” 框架中已經(jīng)指出的屬性在這里就可以不再指出； “ 學(xué)生” 框架用于描述學(xué)生的共同屬性 ， 已在 “ 師生員工 ”框架中指出的屬性在這里也可不再重復(fù)描述 。 以此類推可知 ， 在 “ 教師 ” 框架 、 “ 工人 ” 框架 、 “ 電子系學(xué)生 ” 框架等中也只需描述只有他們自己具有的屬性。 第 3章 知識與知識表示 但是， 如果一個在上層框架中描述的屬性在下層框架需作進(jìn)一步說明時(shí)，則需要在下層框架中再次給出描述。 例如，設(shè)在 “ 師生員工 ” 框架中對 “ 年齡 ” 槽的描述是：年齡：單位（歲） 由于學(xué)生一般都是在七歲開始上學(xué)的，因此學(xué)生的年齡可由年齡 =學(xué)齡＋ 7 得到，所以在 “ 學(xué)生 ” 框架中仍可設(shè)置 “年齡 ” 槽，并在該槽的描述中給出計(jì)算年齡的過程。如果在下層框架中對某些槽沒有作特別的聲明，那么它將自動繼承上層框架相應(yīng)槽的槽值。 第 3章 知識與知識表示 下面具體地給出上述幾個框架的描述：師生員工框架為： 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 由上述框架描述可以看出： (1） 在框架網(wǎng)絡(luò)中 ， 既有用 “ 繼承 ” 槽指出的上 、下層框架間的縱向聯(lián)系 ， 也有以框架名作為槽值指出的框架間的橫向聯(lián)系 ， 因此框架網(wǎng)絡(luò)是一個縱 、 橫交錯的復(fù)雜的框架體系結(jié)構(gòu) 。 (2） 原則上說 ， 事例框架中的每一個槽都應(yīng)給出槽值 ， 但對可以繼承上層框架槽值的槽 ， 其槽值可不給出 。 例如在上面的 “ 教師一 1” 框架中 ， 雖然沒有給出 “ 性別 ” 、 “ 職稱 ” 槽及其槽值 ， 但由繼承性可知孫林的性別為 “ 男 ” ， 職稱為 “ 講師 ” 。 第 3章 知識與知識表示 （ 1） 充分表達(dá)事物各有關(guān)方面的屬性 在以框架作為知識表示模式的系統(tǒng)中 ， 知識是通過事物的屬性來表示的 。 這里所說的 “ 各有關(guān)方面的屬性 ” 有兩方面的含義：一是要與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)相一致 ， 凡是系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)所要求的屬性 ， 或者問題求解中有可能要用到的屬性都應(yīng)該用相應(yīng)的槽把它們表示出來；另一是僅僅需要對有關(guān)的屬性設(shè)立槽 ， 不可面面俱到 ， 以免浪費(fèi)空間和降低系統(tǒng)的運(yùn)行效率 。 在選擇把哪些屬性作為槽的描述對象時(shí) ， 首先要對系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)及應(yīng)用范圍進(jìn)行認(rèn)真的分析 ， 并依此對事物的屬性進(jìn)行篩選 ， 僅把那些需要的屬性找出來 ， 并為它們建立相應(yīng)的槽 。 四、框架中槽的設(shè)置與組織 第 3章 知識與知識表示 （ 2） 充分表達(dá)相關(guān)事物間的各種關(guān)系 ?在框架系統(tǒng)中 ， 事物之間的聯(lián)系是通過在槽中填入相應(yīng)的框架名來實(shí)現(xiàn)的 ， 至于它們之間究竟是一種什么關(guān)系 ， 則是由槽名來指明的 。 ?為了提供一些常用且可公用的槽名 ， 在框架表示系統(tǒng)中通常定義一些標(biāo)準(zhǔn)槽名 ， 應(yīng)用時(shí)不用說明就可直接使用 ， 稱這些槽名為系統(tǒng)預(yù)定義槽名 。 下面列出其中用得較多的幾個 。 第 3章 知識與知識表示 (a) ISA槽 。 ISA槽用于指出事物間抽象概念上的類屬關(guān)系 。其直觀含義是 “ 是一個 ” ， “ 是一種 ” ， “ 是一只 ” ， … 。當(dāng)用它作為某下層框架的槽時(shí) ， 表示該下層框架所描述的事物是其上層框架的一個特例 ， 上層框架是比下層框架更一般或更抽象的概念 。 如上例中的 “ 教師 ” 框架和 “ 教師1” 框架 。 (b) AKO槽 。 AKO槽用于具體地指出事物間的類屬關(guān)系 。 其直觀含義是 “ 是一種 ” 。 當(dāng)用它作為某下層框架的槽時(shí) ，就明確地指出該下層框架所描述的事物是其上層框架所描述事物中的一種 ， 下層框架可以繼承其上框架所描述的屬性及值 。 如 “ 運(yùn)動員 ” 框架和 “ 棋手 ” 框架 ， “ 棋手 ” 是 “ 運(yùn)動員 ” 中的一種 。 第 3章 知識與知識表示 AKO槽和 ISA槽可以表示出框架系統(tǒng)中框架之間的類－超類以及實(shí)例－類的關(guān)系。 由 AKO槽和 ISA槽所指出的聯(lián)系一般都具有繼承性，即下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性與值。 第 3章 知識與知識表示 (C) Instance槽 。 Instance槽用來建立 AKo槽的逆關(guān)系 。當(dāng)用它作為某上層框架的槽時(shí) ， 可用來指出它的下一層框架是哪一些 。 對于上例 ， 假設(shè)還有 “ 足球運(yùn)動員 ” 、 “ 排球運(yùn)動員 ” 的框架 ， 則 “ 運(yùn)動員 ” 框架中可用 Instance槽來指出它的這些下層框架 ， 即： 由 Instance槽所建立起來的上、下層框架間的聯(lián)系具有繼承性，即下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性與值。 第 3章 知識與知識表示 (d) Part一 of槽 。 Part一 of槽用于指出 “ 部分 ” 與“ 全體 ” 的關(guān)系 。 當(dāng)用它作為某下層框架的槽時(shí) ， 它指出該下層框架所描述的事物只是其上層框架所描述事物的一部分 。 例如 ， 上層框架是對汽車的描述 ， 下層框架是對輪胎的描述 。 顯然 ， 輪胎只是汽車的一部分 （ 部件 ） 。 第 3章 知識與知識表示 這里 ， 應(yīng)特別注意把 “ Part一 of” 槽與上面討論的那四種槽區(qū)分開來 。 它們雖然都是用來指出框架間的層次結(jié)構(gòu)關(guān)系的 ， 但卻有著完全不同的性質(zhì) 。 前面那三種槽描述的是上 、 下層框架間的類屬關(guān)系 ， 它們具有共同的特性 ， 下層框架可以繼承上層框架所描述的屬性及值；而 “ Part一 of” 槽只是指出下層框架是上層框架的一個子結(jié)構(gòu) ， 兩者一般不具有共同的特征 ，下層框架不能繼承上層框架所描述的屬性及值 。 例如 ，輪胎是汽車一部分 ， 但兩者的結(jié)構(gòu)及性能卻完全不同 ，“ 輪胎 ” 框架不能繼承 “ 汽車 ” 框架所描述的屬性及值 。 第 3章 知識與知識表示 (e) Infer槽 。 Infer槽用于指出兩個框架所描述事物間的邏輯推理關(guān)系 ， 用它可以表示相應(yīng)的產(chǎn)生式規(guī)則 。 例如 ， 設(shè)有如下知識：如果咳嗽 、 發(fā)燒且流涕 ， 則八成是患了感冒 ，需服用 “ 感冒清 ” ,一日三次 ， 每次 2一 3粒 ， 多喝開水 。對該知識 ， 可用如下兩個框架表示： 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 (f) PossibleReason槽 。 Possible一 Reason槽與 Infer槽的作用相反 ， 它用來把某個結(jié)論與可能的原因聯(lián)系起來 。 例如 ， 在上述的 “ 結(jié)論 ” 框架中可增加一個 Possible一 Reason 槽 ， 其槽值是某個框架的框架名 ， 在該框架中描述了產(chǎn)生 “ 感冒 ”的原因 ， 如感染了流感病毒等 。 第 3章 知識與知識表示 （ 3） 對槽及側(cè)面進(jìn)行合理的組織 盡量把不同框架中所描述的相同屬性抽取出來 ，構(gòu)成上層框架 。 而在下層框架中只描述相應(yīng)事物獨(dú)有的屬性 。 例如 ， 設(shè)有鴿子 、 啄木鳥 、 布谷鳥 、燕子及鸚鵡等五種動物 ， 要求用框架將其特征描述出來 。 分析這五種動物可以發(fā)現(xiàn) ， 它們有許多共同的特征 ， 如身上有羽毛 ， 會飛 、 會走等等 。此時(shí) ， 可把這些共同特征抽取出來構(gòu)成一個上層框架 ， 然后再對每一個動物獨(dú)有的特征 （ 如羽毛顏色 、 嘴的形狀等 ） 分別構(gòu)成一個框架 ， 再用AKO槽或 Instance槽把上 、 下層框架聯(lián)系起來 。 第 3章 知識與知識表示 (4)有利于進(jìn)行框架推理 用框架表示知識的系統(tǒng)一般由兩大部分組成：一是由框架及其相互關(guān)聯(lián)構(gòu)成的知識庫；另一是由一組解釋程序構(gòu)成的框架推理機(jī)。前者的作用是提供求解問題所需要的知識，后者的作用是針對用戶提出的問題，通過運(yùn)用知識庫中的相關(guān)知識完成求解問題的任務(wù)，給出問題的解?？蚣芡评硎且粋€反復(fù)進(jìn)行框架匹配的過程。 第 3章 知識與知識表示 五、框架系統(tǒng)中求解問題的基本過程 在用框架表示知識的系統(tǒng)中，問題的求解主要是通過匹配與填槽實(shí)現(xiàn)的。 當(dāng)要求解某個問題時(shí)，首先把這個問題用一個框架表示出來。 通過與知識庫中已有的框架進(jìn)行匹配，找出一個或幾個可匹配的預(yù)選框架作為初步假設(shè)。 在此初步假設(shè)的引導(dǎo)下收集進(jìn)一步的信息。 最后用某種評價(jià)方法對預(yù)選框架進(jìn)行評價(jià)，以便決定是否接受它。 第 3章 知識與知識表示 框架的匹配是通過對相應(yīng)的槽的槽名及槽值逐個進(jìn)行比較實(shí)現(xiàn)的。如果兩個框架的各對應(yīng)槽沒有矛盾或者滿足預(yù)先規(guī)定的某些條件，就認(rèn)為這兩個框架可以匹配。由于框架間存在繼承關(guān)系，一個框架所描述的某些屬性及值可能是從它的上層框架那里繼承過來的，因此兩個框架的比較往往要牽涉到它們的上層、上上層框架。另外，框架間的匹配一般都具有不確定性，因?yàn)榻⒃谥R庫中的框架其結(jié)構(gòu)和描述都已固定下來，而應(yīng)用中的問題卻是隨機(jī)的，變化的，要使它們完全一致是不現(xiàn)實(shí)的。 第 3章 知識與知識表示 現(xiàn)在來看一個例子。假設(shè)前面提出的關(guān)于師生員工的框架網(wǎng)絡(luò)已建立在知識庫中，當(dāng)前要解決的問題是從知識庫中找出一個滿足如下條件的教師：男性，年齡在 30 歲以下，身體健康，職稱為講師。把這些條件用框架表示出來，就可得到如下的初始問題框架： 第 3章 知識與知識表示 用此框架與知識庫中的框架匹配 ， 顯然 “ 教師 1” 框架可以匹配 。 因?yàn)?“ 年齡 ” 槽與 “ 健康狀況 ” 槽都符合要求 ，“ 教師 1” 框架雖然沒有給出 “ 性別 ” 及 “ 職稱 ” 的槽值 ，但由繼承性可知它們分別是 ‘ 男 ” 及 “ 講師 ” ， 完全符合初始問題框架 “ 教師一 x” 的要求 ， 所以要找的教師有可能就是孫林 。 第 3章 知識與知識表示 這里之所以說是“有可能”，是由于知識庫中可與問題框架“教師一 x”匹配成功的框架可能不止一個，因而目前匹配成功的框架還只能作為預(yù)選框架，需要進(jìn)一步收集信息，以便從中選出一個，或者根據(jù)框架中其它槽的內(nèi)容以及框架間的關(guān)系明確下一步查找的方向和線索。 第 3章 知識與知識表示 六、框架表示法的特點(diǎn)： （ 1） 結(jié)構(gòu)性：框架表示法最突出的特點(diǎn)是它善于表達(dá)結(jié)構(gòu)性的知識 ， 能夠把知識的內(nèi)部結(jié)構(gòu)關(guān)系及知識間的聯(lián)系表示出來 。 （ 2） 繼承性：框架表示法通過使槽值為另一個框架的名字實(shí)現(xiàn)框架間的聯(lián)系 ， 建立起表示復(fù)雜知識的框架網(wǎng)絡(luò) 。 在框架網(wǎng)絡(luò)中 ， 下層框架可以繼承上層框架的槽值 ， 也可以進(jìn)行補(bǔ)充和修改 ， 這樣不僅減少了知識的冗余 ， 而且較好地保證了知識的一致性 。 第 3章 知識與知識表示 （ 3） 自然性：框架表示法體現(xiàn)了人們