【導(dǎo)讀】識(shí)用計(jì)算機(jī)可接受的符號(hào)并以某種形式描述出來(lái)。簡(jiǎn)言之，知識(shí)表示就是知識(shí)的符號(hào)化過(guò)。即把相關(guān)問(wèn)題的知識(shí)加以形式化描述，表示成。目前，人工智能的知識(shí)表示方法已有幾十種之多。人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)表示法等。我們將結(jié)合智能技術(shù)具。體應(yīng)用，在后面各章予以具體介紹和分析。功能強(qiáng)大的系統(tǒng)，高效率地求解智能問(wèn)題。知識(shí)是人類(lèi)世界特有的概念。學(xué)說(shuō)問(wèn)世之前，人們一直認(rèn)為地球是宇宙的核心；通常人們獲取知識(shí)的重要手段是：利用信息，把各。而利用信息關(guān)聯(lián)構(gòu)成知識(shí)的形式有多種多樣。知識(shí)來(lái)自于人們對(duì)客觀世界運(yùn)動(dòng)規(guī)律的正確認(rèn)識(shí)，是從感性認(rèn)識(shí)上升成。件下，知識(shí)無(wú)疑是正確的。然而當(dāng)客觀環(huán)境與條件發(fā)生改變時(shí)，知識(shí)的。全部更新而取而代之。毛女并不是老人，而現(xiàn)在六十多歲的演員有一頭黑發(fā)并不足奇。造成知識(shí)具有不確定性的因素是多方面的。事件發(fā)生常常不可避免，一般都具有隨機(jī)不確定性的規(guī)律；所未有的速率迅速地增長(zhǎng)。

　　

【正文】 （ 3） （ 1） ?（ 4） 1 2 X （ 4） ? 1 2 X 3 X X X X ? （ 5） ? （ 5） 2 3 X 1 X X X X ? （ 6） 1 2 3 X X X X X ? （ 6） 1 2 3 （ 7） ? ?（ 7） 1 2 3 X 4 X X X5 ?（ 8） 1 2 3 4 X5 ?（ 9） 1 2 3 5 4 X X X5 ?（ 9） （ 9） ? 2 3 4 1 5 → X ↑ X X ? （ 10） ? （ 10） 1 2 3 X X 4 X 5 ? （ 11） 1 2 3 4 5 ? Sg1 或 Sg2 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 72 使用過(guò)程表示法求解九宮問(wèn)題 ? 解： 上 圖 (319)給出了應(yīng)用以上過(guò)程求解一個(gè)具體的九宮問(wèn)題實(shí)例狀態(tài)的描述，其中，圖中（ 1）～ (11)，分別對(duì)應(yīng)了以上第 1～ 11步的步驟過(guò)程結(jié)束時(shí)所達(dá)到的路徑狀態(tài)； (12)則是另一目標(biāo)狀態(tài)。 ? 從圖 319可以看出，盡管這樣得到的解的路徑不一定是最佳的，但是，按這樣一種過(guò)程表示法所編寫(xiě)的計(jì)算機(jī)程序，恰恰具有非常高的求解效率。 1 2 X 3 X X X X 1 2 3 X X X X X 2 3 X 1 X X X X a) b) c) 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 73 過(guò)程表示法的特點(diǎn) ? 過(guò)程表示法針對(duì)問(wèn)題的求解目標(biāo)， 遵循事物進(jìn)展過(guò)程的規(guī)律求解。因而目標(biāo)明確，易于實(shí)現(xiàn)，效率較高，但維護(hù)性有待提高。 其 特性如下： ? （ 1）目標(biāo)明確。 過(guò)程表示法把問(wèn)題求解的總目標(biāo)劃分為若干確定的過(guò)程目標(biāo)與操作步驟，使問(wèn)題求解始終瞄準(zhǔn)總目標(biāo)進(jìn)行，不會(huì)偏離方向。 ? （ 2）易于實(shí)現(xiàn)。 過(guò)程表示法著重于表現(xiàn)事物變化動(dòng)態(tài)過(guò)程的描述，針對(duì)問(wèn)題的求解目標(biāo)而設(shè)計(jì)操作步驟，符合事物發(fā)展變化規(guī)律，易于人們理解。同時(shí)，求解中將其控制性知識(shí)融入了系統(tǒng)過(guò)程，故控制系統(tǒng)就可以按照過(guò)程來(lái)規(guī)劃，便于程序的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，也便于保證過(guò)程操作中具有較好的可測(cè)試性，這對(duì)于系統(tǒng)的順利實(shí)現(xiàn)也是有利的。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 74 過(guò)程表示法的特點(diǎn) ? （ 3）效率較高。 使用過(guò)程表示知識(shí)，而過(guò)程就是程序。程序能夠準(zhǔn)確而清楚地表明過(guò)程先做什么，后做什么以及怎樣做。用戶(hù)可直接將啟發(fā)信息和必要的控制性知識(shí)嵌入到過(guò)程中，避免了不必要的路徑選擇與跟蹤，使問(wèn)題的求解一步步逼近最終目標(biāo)，因而提高了系統(tǒng)的運(yùn)行效率。 ? （ 4）局限性 —— 可維護(hù)性有待提高。 其主要不足之處是：系統(tǒng)一旦確立，則不易修改及添加新的情況。原因是當(dāng)我們要對(duì)某一過(guò)程進(jìn)行修改時(shí)，有可能影響到其它的過(guò)程，這給系統(tǒng)的擴(kuò)展和維護(hù)帶來(lái)了諸多不便。 ? 由于過(guò)程表示法對(duì)問(wèn)題的描述沒(méi)有固定的模式，要依據(jù)具體問(wèn)題具體分析來(lái)設(shè)計(jì)與決策。為了進(jìn)一步提高系統(tǒng)的可解釋性和可維護(hù)性，該方法進(jìn)一步發(fā)展趨勢(shì)是：需要探討一種把說(shuō)明性與過(guò)程性相結(jié)合的知識(shí)表示方法。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 75 Petri網(wǎng)模型表示法 1962年，德國(guó)學(xué)者 Cah Abam Petri在其博士論文“ Communication with Automata”中首次提出了 Petri網(wǎng)模型的概念。目前， Petri網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展成為一種數(shù)學(xué)及圖形的系統(tǒng)描述工具，可用來(lái)構(gòu)造系統(tǒng)模型，進(jìn)行系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析。因此，可用 Petri網(wǎng)模型指導(dǎo)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，表達(dá)智能問(wèn)題的求解，并依據(jù)求解結(jié)果來(lái)評(píng)價(jià)、驗(yàn)證或進(jìn)一步修改系統(tǒng)模型。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 76 Petri網(wǎng)模型表示法 ? 依據(jù) Petri網(wǎng)知識(shí)表示法的思想，可定義若干元素構(gòu)成一種多元組模型，來(lái)表示任何有限狀態(tài)的智能系統(tǒng)。不同系統(tǒng)，其定義的元素意義及數(shù)目可有所不同。 ? 三種基本元素：位置集 P（ Place Set）、轉(zhuǎn)換集 T（ Transition Set）及標(biāo)記集 M（ Marker Set或 Token Set） 從而可用一個(gè)三元組模型來(lái)表示它們之間的關(guān)系： ? 即 S =（ P， T， M） 并可用如圖 320所示的有向圖來(lái)加以描述 。 Petri網(wǎng)表示知識(shí)的方法 mi mj P i t i p j 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 77 ? 圖中， pi 能 和 pj 分別表示位置集合中的位置節(jié)點(diǎn)，位置節(jié)點(diǎn)用小圓圈代表，可分別加以標(biāo)記為 mi、 mj，也可不必另加標(biāo)記。 ti表示轉(zhuǎn)換集合 T中的第 i轉(zhuǎn)換操作節(jié)點(diǎn)，并用一黑短線條代表。位置節(jié)點(diǎn)與轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)構(gòu)成了一對(duì)序偶，連同它們之間的關(guān)系，用帶箭頭的線段作為有向弧線加以聯(lián)結(jié)，表示了它們之間的狀態(tài)變遷關(guān)系與方向，可表示為： （ pi， ti） → （ ti， pj） . ? 有了上述定義，就可以對(duì)任何一個(gè)有限狀態(tài)系統(tǒng)建立模型表示了。 Petri網(wǎng)表示知識(shí)的方法 mi mj P i t i p j 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 78 ? 例 29 設(shè)有一種 飲料 自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī) ，可銷(xiāo)售 或 元 兩種瓶裝飲料。該系統(tǒng)可接收面值為 和 1元 的兩種硬幣，且銷(xiāo)售機(jī)存儲(chǔ)硬幣的最大容量為 。請(qǐng) 使用 Petri網(wǎng)建造此自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī)的 工作模型 。 一個(gè)使用 Petri網(wǎng)建模的實(shí)例 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 79 例 29 設(shè)有一種 飲料自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī) ，可銷(xiāo)售 。該系統(tǒng)可接收面值為 1元的兩種硬幣，且銷(xiāo)售機(jī)存儲(chǔ)硬幣的最大容量為 。 請(qǐng)使用 Petri網(wǎng)建造此自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī)的工作模型。 ? 解： （ 1） 使用一個(gè)三元組模型來(lái)表示該系統(tǒng)。即 S =（ P， T， M） ； 其中 P表示價(jià)位（值）狀態(tài)節(jié)點(diǎn)集； T表示轉(zhuǎn)換操作集（包括投幣、取貨、退幣、時(shí)延等獨(dú)立或聯(lián)合操作）， M為標(biāo)記集；銷(xiāo)售機(jī)工作狀態(tài)之間的變遷，用帶箭頭的有向弧線加以聯(lián)結(jié)來(lái)標(biāo)記。 一個(gè)使用 Petri網(wǎng)建模的實(shí)例 Petri網(wǎng)表示法的特點(diǎn) 取 ∧退幣 投 (時(shí)延操作 ) 取 取 投 P2 投 投 投 P5 P1 投 投 投 P3 P4 P0 圖 321 飲料自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī)的 Petri網(wǎng)模型 ? （ 2） 按照上述定義 ， 使用Petri網(wǎng)建立該瓶裝飲料自動(dòng)銷(xiāo)售機(jī)系統(tǒng)模型 ， 如左圖所示 。 ? 圖中 ， P0為起始節(jié)點(diǎn) ， 表示銷(xiāo)售機(jī)最初的硬幣存儲(chǔ)容量為 0元 。 這里 ， 對(duì)起始節(jié)點(diǎn) P0特別加以小黑圓圈標(biāo)記 ， 其它節(jié)點(diǎn)僅 在 節(jié) 點(diǎn) 旁 邊 加 以 說(shuō) 明 。 （ 見(jiàn)教材 P68頁(yè)圖 3 21） 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 81 ? 與其它的知識(shí)表示法比較起來(lái)， Petri網(wǎng)作為一種數(shù)學(xué)與圖形相結(jié)合的描述分析工具見(jiàn)長(zhǎng)，有較大的靈活性。 簡(jiǎn)述如下： ? （ 1）可用來(lái)表示系統(tǒng)的工作模型。 如同前例那樣， Petri網(wǎng)可用來(lái)表示系統(tǒng)的工作模型，綜合地描述系統(tǒng)靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性，能很方便描述系統(tǒng)狀態(tài)的變化情況，從而可用以對(duì)系統(tǒng)特性進(jìn)行綜合分析。 ? （ 2） Petri網(wǎng)表示技術(shù)具有較大的靈活性。 可進(jìn)行確定性的知識(shí)描述，還適合表達(dá)不確定性問(wèn)題的復(fù)雜情況； 既可表示成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又適應(yīng)于環(huán)狀及樹(shù)狀交織的復(fù)雜關(guān)系的表示；還可用 Petri網(wǎng)描述并行及分布式處理、相互轉(zhuǎn)換技術(shù)等。 Petri網(wǎng)表示法的特點(diǎn) 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 82 面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示 當(dāng) 1967年 Dahl等人推出程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言 Simula67時(shí)，就提出了面向?qū)ο螅?Object Oriented）的概念，隨后美國(guó) Xerox公司于 1980年推出了以 SMALL TALK80為代表的面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，開(kāi)創(chuàng)了面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)風(fēng)格。 二十世紀(jì) 90年代以來(lái)， C++ 、 Java 以及各種可視化工具語(yǔ)言推廣應(yīng)用， Inter技術(shù)的飛速發(fā)展，更使得面向?qū)ο蠹夹g(shù)流行于世界。 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 83 面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示 ? 人們認(rèn)識(shí)世界是以世界劃分為一些事和物為基礎(chǔ)的，這里的 物 指 物體 ， 事 指 物體間的聯(lián)系 。面向?qū)ο蟊硎痉ㄖ械?對(duì)象指物體， 消息 指物體間的聯(lián)系， 通過(guò)發(fā)送消息使對(duì)象間相互作用來(lái)求得所需的結(jié)果 。 對(duì)象是由一組數(shù)據(jù)和與該組數(shù)據(jù)相關(guān)的操作構(gòu)成的實(shí)體。如一個(gè)對(duì)象叫 man，并有一組表征的數(shù)據(jù)： name: Li ming age: 20 相應(yīng)的操作作為 birthday(歲數(shù) )：每年實(shí)現(xiàn) age+1 這里，消息由 (object,Selector,arguments)表示。 發(fā)送消息對(duì)象 要求該對(duì)象完成的操作 Selector可選參數(shù) 面向?qū)ο蟮母拍钆c特性 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 84 面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示 ? 簡(jiǎn)單地說(shuō)，面向?qū)ο笞鳛橐环N廣泛采用的技術(shù)，其基本原則有三條： ? * 一切事物都是對(duì)象； ? * 任何系統(tǒng)都由對(duì)象構(gòu)成，系統(tǒng)本身也是對(duì)象； ? * 系統(tǒng)的發(fā)展和進(jìn)化過(guò)程都是由系統(tǒng)的內(nèi)部對(duì)象和外部對(duì)象之間（也包括內(nèi)部對(duì)象與內(nèi)部對(duì)象之間）的相互作用完成的。 面向?qū)ο蟮母拍钆c特性 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 85 面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示 ? 面向?qū)ο蠓椒ê图夹g(shù)之所以會(huì)如此流行，主要是因?yàn)樗浅＿m合于人們認(rèn)識(shí)和解決問(wèn)題的習(xí)慣。首先它是一種從一般到特殊的演繹方法，這與人們認(rèn)識(shí)客觀世界時(shí)常用的分類(lèi)的思想非常吻合；其次它也是一種從特殊到一般的歸納方法，由一大批相同或相似的對(duì)象抽象出新的類(lèi)的過(guò)程，就是一個(gè)歸納過(guò)程。面向?qū)ο蠹忍峁┝藦囊话愕教厥獾难堇[手段，如繼承等；也提供了從特殊到一般的歸納方法，如類(lèi)等。因此它是一種很好的認(rèn)知方法。 面向?qū)ο蟮母拍钆c特性 2020/11/29 第 3章知識(shí)與知識(shí)表示 趙東晉 86 面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示 ? 從狹義上看，面