【正文】 //缺省 這里，用到了一個(gè)系統(tǒng) 預(yù)定義槽名 AKO，其含義為“是一種” 。 當(dāng) AKO作為下層框架的槽名時(shí)，其槽值為上層框架的框架名，表示該下層框架所描述的事物比其上層框架更具體。并且，由 AKO所聯(lián)系的框架之間具有屬性的繼承關(guān)系。 60 框架表示 (3/3) 框架的繼承技術(shù)，通常由框架中設(shè)置的 3個(gè)側(cè)面： Default、 If Needed、 IfAdded所提供的缺省推理功能來(lái)組合實(shí)現(xiàn)。 Default： 該側(cè)面的作用是為相應(yīng)槽提供 缺省值 。當(dāng)其所在槽沒(méi)有填入槽值時(shí)，系統(tǒng)就以此側(cè)面值作為該槽的默認(rèn)值。例如， Paper槽的默認(rèn)值為 Core。 If Needed： 該側(cè)面的作用是提供一個(gè)為相應(yīng) 槽賦值的過(guò)程 。當(dāng)某個(gè)槽不能提供統(tǒng)一的缺省值時(shí)，可在該槽增加一個(gè) IfNeeded側(cè)面，系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用該側(cè)面提供的過(guò)程，產(chǎn)生相應(yīng)的屬性值。例如， Age 槽、 Telephone槽等。 IfAdded： 該側(cè)面的作用是提供一個(gè)因相應(yīng)槽值變化而引起的 后繼處理過(guò)程 。當(dāng)某個(gè)槽的槽值變化會(huì)影響到一些相關(guān)槽時(shí)，需要在該槽增加一個(gè) IfAdded側(cè)面，系統(tǒng)通過(guò)調(diào)用該側(cè)面提供的過(guò)程去完成對(duì)其相關(guān)槽的后繼處理。例如， Major槽， 由于 專業(yè) 的變化，可能會(huì)引起 Field和 Advisor的變化，因此需要調(diào)用 IfAdded側(cè)面提供的 CheckMajor過(guò)程進(jìn)行后繼處理。 61 2. 框架結(jié)構(gòu)和框架表示 實(shí)例框架 例如，有楊葉和柳青 2個(gè)碩士生，將他們的情況分別添入 Master，會(huì)可得到： 碩士生 1框架： Frame Master1 ISA： Master //是一個(gè) Name： Yang Ye Sex： female Major： Computer Field： WebIntelligence //方向 Web智能 Advisor： Lin Hai //導(dǎo)師 林海 Project ： Provincial //項(xiàng)目 省部級(jí) 碩士生 2框架： Frame Master2 ISA： Master Name： Liu Qing Age： 22 Major： Computer Advisor： Lin Hai Paper： EI //論文 EI收錄 其中用到了 系統(tǒng)預(yù)定以槽名 ISA，即 Master1和 Master2是 2個(gè)具體的 Master。 62 3. 框架系統(tǒng) 框架之間的聯(lián)系 Student Collegian Master Doctor Master1 … SAddress ISA ISA AKO Address AKO AKO 框架系統(tǒng)由框架之間的橫向或縱向聯(lián)系構(gòu)成。 縱向聯(lián)系 是指那種具有繼承關(guān)系的上下層框架之間的聯(lián)系。如下圖，學(xué)生可按照接受教育的層次分為本生、碩和博。每類學(xué)生又可按照所學(xué)專業(yè)的不同劃分。 縱向聯(lián)系通過(guò)預(yù)定以槽名 AKO和 ISA等來(lái)實(shí)現(xiàn)。 橫向聯(lián)系 是指那種以另外一個(gè)框架名作為一個(gè)槽的槽值或側(cè)面值所建立起來(lái)的框架之間的聯(lián)系。如下圖中 Student框架與 SAddre框架之間就是一種橫向聯(lián)系。 Master2 63 4. 框架系統(tǒng)問(wèn)題求解的基本過(guò)程 特性繼承 (1/2) 特性繼承過(guò)程 通過(guò) ISA、 AKO鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)。 當(dāng)需要查詢某一事物的某個(gè)屬性，且描述該事物的框架未提供其屬性值時(shí)，系統(tǒng)就沿 ISA和 AKO鏈追溯到具有相同槽的類或超類框架。 如果該槽提供有 Default側(cè)面值，就繼承該默認(rèn)值作為查詢結(jié)果返回。 如果該槽提供有 IfNeeded側(cè)面供繼承，則執(zhí)行 IfNeeded操作，去產(chǎn)生一個(gè)值作為查詢結(jié)果。 如果對(duì)某個(gè)事物的某一屬性進(jìn)行了賦值或修改操作，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)沿 ISA和 AKO鏈追溯到具有相應(yīng)的類或超類框架，去執(zhí)行 IfAdded操作，作相應(yīng)的后繼處理。 IfNeeded與 IfAdded過(guò)程的區(qū)別 它們的主要區(qū)別在于激活時(shí)機(jī)和操作目的不同。 If Needed操作是在系統(tǒng)試圖查詢某個(gè)事物框架中未記載的屬性值時(shí)激活，并根據(jù)查詢需求，被動(dòng)地即時(shí)產(chǎn)生所需要的屬性值； IfAdded操作是在系統(tǒng)對(duì)某個(gè)事務(wù)框架的屬性作賦值或修改工作后激活，目的在于通過(guò)這些后繼處理，主動(dòng)做好配套操作，以消除可能存在的不一致。 64 4. 框架系統(tǒng)問(wèn)題求解的基本過(guò)程 特性繼承 (2/2) 特性繼承的例 如前面的學(xué)生框架 若要查詢 Master1的 Sex，則可直接回答；但要查詢 Master2的 Sex，則需要沿 ISA鏈和 AKO鏈到 Student框架取其默認(rèn)值 male。 若要查詢 Master2的 Field，需要沿 ISA鏈到 Master框架，執(zhí)行 Field槽 IfNeeded側(cè)面的 AskField操作，即時(shí)產(chǎn)生一個(gè)值，假設(shè)產(chǎn)生的值是 DataMining，則表示 Master2的研究方向?yàn)閿?shù)據(jù)挖掘。 如果要修改 Master2的 Major，需要沿 ISA鏈到 Master框架，執(zhí)行 Major槽 IfAdded側(cè)面的 CheckMajor操作，對(duì) Field、 Advisor進(jìn)行修改，以保持知識(shí)的一致性。 65 確定性知識(shí)推理方法 智能系統(tǒng)的推理過(guò)程實(shí)際上就是一種思維過(guò)程。本章重點(diǎn)討論確定性推理，不確定性推理放到第 5章。 產(chǎn)生式推理 1. 產(chǎn)生式推理的基本結(jié)構(gòu) 2. 產(chǎn)生式的正向推理 3. 產(chǎn)生式的逆向推理 4. 產(chǎn)生式的混合推理 自然演繹推理 歸結(jié)演繹推理 66 1. 產(chǎn)生式推理的基本結(jié)構(gòu) (1/2) 控 制 系 統(tǒng) 規(guī) 則 庫(kù) 綜合數(shù)據(jù)庫(kù) 綜合數(shù)據(jù)庫(kù) DB(Data Base) (1) 存放推理過(guò)程的各種當(dāng)前信息。 如： 問(wèn)題的初始狀態(tài) 輸入的事實(shí) 中間結(jié)論及最終結(jié)論 (2) 作為推理過(guò)程選擇可用規(guī)則的依據(jù)。 推理過(guò)程中某條規(guī)則是否可用，是通過(guò)該規(guī)則的前提與 DB中的已知事實(shí)的匹配來(lái)確定的。 可匹配的規(guī)則稱為可用規(guī)則。利用可用規(guī)則進(jìn)行推理，將會(huì)得到一個(gè)結(jié)論。該結(jié)論若不是目標(biāo)，將作為新的事實(shí)放入 DB，成為以后推理的已知事實(shí)。 規(guī)則庫(kù) RB(Rule Base) 也稱知識(shí)庫(kù) KB(Knowledge Base) (1) 作用 用于存放推理所需要的所有規(guī)則，是整個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)的知識(shí)集。 是產(chǎn)生式系統(tǒng)能夠進(jìn)行推理的根本。 (2) 要求 知識(shí)的完整性、一致性、準(zhǔn)確性、靈活性和可組織性 67 1. 產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu) (2/2) 控制系統(tǒng) (Control system) 控制系統(tǒng)的主要作用 亦稱推理機(jī)，用于控制整個(gè)產(chǎn)生式系統(tǒng)的運(yùn)行，決定問(wèn)題求解過(guò)程的推理線路。 控制系統(tǒng)的主要任務(wù) 選擇匹配： 按一定策略從規(guī)則庫(kù)種選擇規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行匹配。匹配是指把所選規(guī)則的前提與綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知事實(shí)進(jìn)行比較，若事實(shí)庫(kù)中存的事實(shí)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(duì)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(duì)所執(zhí)行的規(guī)則，若其后件為一個(gè)或多個(gè)結(jié)論，則把這些結(jié)論加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)；若其后件為一個(gè)或多個(gè)操作時(shí)，執(zhí)行這些操作。 終止推理： 檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否包含有目標(biāo)，若有，則停止推理。 路徑解釋： 在問(wèn)題求解過(guò)程中，記住應(yīng)用過(guò)的規(guī)則序列，以便最終能夠給出問(wèn)題的解的路徑。 68 2. 產(chǎn)生式的正向推理 算法 從已知事實(shí)出發(fā)、正向使用規(guī)則，也稱為數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)推理或前向鏈推理。 算法描述 (1) 把用戶提供的初始證據(jù)放入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)； (2) 檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否包含了問(wèn)題的解，若已包含，則求解結(jié)束，并成功推出；否則執(zhí)行下一步； (3) 檢查知識(shí)庫(kù)中是否有可用知識(shí)，若有，形成當(dāng)前可用知識(shí)集，執(zhí)行下一步；否則轉(zhuǎn) (5)。 (4) 按照某種沖突消解策略，從當(dāng)前可用知識(shí)集中選出一條規(guī)則進(jìn)行推理，并將推出的新事實(shí)加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)種，然后轉(zhuǎn) (2)。 (5) 詢問(wèn)用戶是否可以進(jìn)一步補(bǔ)充新的事實(shí)，若可補(bǔ)充，則將補(bǔ)充的新事實(shí)加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中，然后轉(zhuǎn) (3)；否則表示無(wú)解，失敗退出。 至于如何根據(jù)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中的事實(shí)到知識(shí)庫(kù)中選取可用知識(shí)，當(dāng)知識(shí)庫(kù)中有多條知識(shí)可用時(shí)應(yīng)該先使用那一條知識(shí)等。這些問(wèn)題涉及到了知識(shí)的匹配方法和沖突消解策略，以后將會(huì)分別討論。 其流程圖如下： 69 把初始證據(jù)放入 DB DB中有解嗎？ KB中有可用知識(shí)嗎？ 形成可用知識(shí)集 可用知識(shí)集空嗎？ 按照沖突消解策略從該知識(shí) 集中選出一條知識(shí)進(jìn)行推理 推出的是新事實(shí)嗎？ 將新事實(shí)加入到 DB 把用戶補(bǔ)充的新事 實(shí)加入到 DB中 用戶可補(bǔ)充新事實(shí)嗎？ 失敗退出 成功退出 Y N N Y N N N Y Y Y 70 2. 產(chǎn)生式的正向推理 例子 (1/2) 推理開始后，先把 A放入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，然后檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否含有該問(wèn)題的解，回答為“ N”。 接著檢查知識(shí)庫(kù)中是否有可用知識(shí)，顯然 r2可用，形成僅含 r2的知識(shí)集。從該知識(shí)集中取出 r2，推出新的實(shí)事 B，將 B加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否含有目標(biāo) C，回答為“ N”。 再檢查知識(shí)庫(kù)中是否有可用知識(shí)，此時(shí)由于 B的加入使得 r1為可用，形成僅含 r1的知識(shí)集。從該知識(shí)集中取出 r1，推出新的實(shí)事 C，將 C加入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，檢查綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中是否含有目標(biāo) C，回答為“ Y”。 它說(shuō)明綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)含有問(wèn)題的解，推理成功結(jié)束，目標(biāo) C得證。 例 假設(shè)知識(shí)庫(kù)中包含有以下 2條規(guī)則： r1： IF B THEN C r2： IF A THEN B 已知初始證據(jù) A，求證目標(biāo) C。 解：推理過(guò)程如下： 推理開始前，綜合數(shù)據(jù)庫(kù)為空。 B A C 初始證據(jù) 推理規(guī)則 r1 r2 求證目標(biāo) 71 2. 產(chǎn)生式的正向推理 例子 (2/2) 簡(jiǎn)化的動(dòng)物識(shí)別例子，僅包括其中的 r3和 r15，完整例子后面討論。 例 設(shè)有以下兩條規(guī)則 r3： IF 動(dòng)物有羽毛 THEN 動(dòng)物是鳥 r15： IF 動(dòng)物是鳥 AND 動(dòng)物善飛 THEN 動(dòng)物是信天翁 其中， r3和 r15是上述兩條規(guī)則在動(dòng)物識(shí)別系統(tǒng)中的規(guī)則編號(hào)。假設(shè)已知有以下事實(shí)： 動(dòng)物有羽毛，動(dòng)物善飛 求滿足以上事實(shí)的動(dòng)物是何種動(dòng)物。 解： 由于已知事實(shí)“動(dòng)物有羽毛”，即 r3的前提條件滿足，因此 r3可用，承認(rèn)的 r3結(jié)論，即推出新的事實(shí)“動(dòng)物是鳥”。此時(shí)，r15的兩個(gè)前提條件均滿足，即 r15的前提條件滿足，因此 r15可用，承認(rèn)的 r15結(jié)論，即推出新的事實(shí)“動(dòng)物是信天翁” 。 動(dòng)物有羽毛 動(dòng)物善飛 動(dòng)物是鳥 動(dòng)物是信天翁 r3 r15 例 72 3. 產(chǎn)生式的逆向推理 算法 從某個(gè)假設(shè)目標(biāo)出發(fā)，逆向使用規(guī)則，亦稱為目標(biāo)驅(qū)動(dòng)推理或逆向鏈推理。 算法描述： (1) 將要求證的目標(biāo)（稱為假設(shè)）構(gòu)成一個(gè)假設(shè)集； (2) 從假設(shè)集中選出一個(gè)假設(shè)，檢查該假設(shè)是否在綜合數(shù)據(jù)庫(kù)中，若在，則該假設(shè)成立，此時(shí)，若假設(shè)集為空，則成功退出，否則仍執(zhí)行 (2)；若該假設(shè)不在數(shù)據(jù)庫(kù)中，則執(zhí)行下一步； (3) 檢查該假設(shè)是否可由知識(shí)庫(kù)的某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，若不能由某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，則詢問(wèn)用戶該假設(shè)是否為可由用戶證實(shí)的原始事實(shí)，若是，該假設(shè)成立，并將其放入綜合數(shù)據(jù)庫(kù)，再重新尋找新的假設(shè)，若不是，則轉(zhuǎn) (5)；若能由某個(gè)知識(shí)導(dǎo)出，則執(zhí)行下一步； (4) 將知識(shí)庫(kù)中可