【正文】 便于進行增量設(shè)計 第 3章 知識與知識表示 二、 表示知識方法 第 3章 第 3章 演講完畢，謝謝觀看！ 。例如，運算符 “+ ” 、 “ 一 ” 、 “ 、 ” 、 “ / ” 既可做整數(shù)四則運算，也可做實數(shù)四則運算，但它們的執(zhí)行代碼卻全然不同。 2 ．繼承性 子類可繼承直接超類的數(shù)據(jù)及操作。 第 3章 知識與知識表示 繼承 在由超類、子類以及具體對象所形成的層次結(jié)構(gòu)中，父類所具有的數(shù)據(jù)和操作可被子類繼承，（除非在子類對相應(yīng)數(shù)據(jù)及操作重新進行了定義），這稱為對象類之間的繼承關(guān)系。 像這樣把一切局部于對象的信息及操作都局限于對象之內(nèi)，在外面是不可見的，對象之間除了互遞消息之外，不再有其它聯(lián)系，這就是所謂 “ 封裝 ” 的概念。 第 3章 知識與知識表示 3 ．封裝 前已述及，一個對象的狀態(tài)只能由它的私有操作來改變它，其它對象的操作不能直接改變它的狀態(tài)。這樣，超類、類、具體對象就形成了一個層次結(jié)構(gòu)。各個類還可以進一步進行抽象，形成超類。 類也是一個對象，只是它的數(shù)據(jù)及操作是該類中各具體對象共同的那部分。 面向?qū)ο蟊硎痉? 第 3章 知識與知識表示 類 類在概念上是一種抽象機制，它是對一組相似對象的抽象。 ?從對象的實現(xiàn)機制來講 ， 對象是一臺自動機 ， 它有一個名字 ， 有一組數(shù)據(jù)和一組操作 ， 用于不同對象間的相互作用通過互傳消息實現(xiàn) 。 第 3章 知識與知識表示 一、 面向?qū)ο蟮幕靖拍? 對象 ?從廣義上講 ， 所謂 “ 對象 ” 是指客觀世界中的任何事物 。 （ 2）控制系統(tǒng)容易設(shè)計 由于控制性知識已融入過程中，因而控制系統(tǒng)就比較容易設(shè)計，它僅起著解釋過程規(guī)則的作用。 (2）傳統(tǒng)的過程調(diào)用是確定的，即只有一個過程響應(yīng)調(diào)用，而過程規(guī)則調(diào)用時與目標(biāo)匹配的過程規(guī)則可有多個。 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 雙線箭頭表示匹配；虛線表示返回值， Y ” 表示成功， N ” 表示失敗。RETURN 表示該過程規(guī)則結(jié)束，每一條過程規(guī)則都需以 RETURN 作為結(jié)束標(biāo)志，當(dāng)其它過程調(diào)用該過程規(guī)則時，一旦執(zhí)行到 RETURN 就將把控制權(quán)返回到調(diào)用它的過程規(guī)則那里去；帶 “? ”的變量表示其值將在該過程中求得。至于如何利用這些知識推出結(jié)論，那是控制系統(tǒng)的任務(wù)。 二． 過程性表示方法著重于對知識的利用，它把與問題有關(guān)的知識以及如何運用這些知識求解問題的控制策略都表述為一個或多個求解問題的過程，每一個過程是一段程序，用于完成對一個具體事件或情況的處理。 過程表示法 第 3章 知識與知識表示 一． 說明性表示方法是一種靜態(tài)表示知識的方法，其主要特征是把領(lǐng)域內(nèi)的過程性知識與控制性知識（即問題求解策略）分離開來。 第 3章 知識與知識表示 ?知識的表示方法的兩種不同的觀點 在人工智能的發(fā)展史中 ， 關(guān)于知識的表示方法曾存在兩種不同的觀點 。 腳本就像一個電影劇本一樣，一場一場地表示一些特定事件的序列。 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 結(jié)局：顧客吃了飯；顧客花了錢；老板掙了錢；餐廳食品減少了。 (4）場景：描述事件序列，可以有多個場景。 (2）角色：描述事件中可能出現(xiàn)的人物。 夏克在其研制的 SAM ( scriPt APPher Mechanism ） 中對動作一類的概念進行了原子化 ， 抽取了 11 種原子動作 ， 并把它們作為槽來表示一些基本行為 。 腳本與框架類似 ， 由一組槽組成 ， 用來表示特定領(lǐng)域內(nèi)一些事件的發(fā)生序列 。 (由于節(jié)點之間的聯(lián)系可以是線性的也可以是非線性的 ， 甚至是遞歸的 ， 因而對相應(yīng)知識的檢索就相對復(fù)雜一些 ， 要求對網(wǎng)絡(luò)的搜索要有強有力的組織原則 。 )另外 ， 目前采用的表示量詞的網(wǎng)絡(luò)表示方法在邏輯上都是不充分的 ， 不能保證不存在二義性 。 (一個給定的語義網(wǎng)絡(luò)所表達的含義完全依賴于處理程序如何對它進行解釋 。 C、 自然性：語義網(wǎng)絡(luò)實際上是一個帶有標(biāo)識的有向圖 ，可直觀地把事物的屬性及事物間的語義聯(lián)系表示出來 ， 便于理解 ， 自然語言與語義網(wǎng)絡(luò)之間的轉(zhuǎn)換也比較容易實現(xiàn) 。 用其它表示方法能表達的知識幾乎都可以用語義網(wǎng)絡(luò)表示出來 。 如果還希望知道趙云是什么時間入學(xué)的以及他在哪個學(xué)校學(xué)習(xí)等 ， 只需在表示問題的語義網(wǎng)絡(luò)片斷中增加相應(yīng)的空節(jié)點及弧就可以了 。 假設(shè)現(xiàn)在希望知道趙云主修的課程 ， 根據(jù)這個問題可以構(gòu)造一個語義網(wǎng)絡(luò)片斷 ， 如圖所示 。這些事實可用如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示出來，并放入知識庫中。他在東方大學(xué)主修計算機課程。 第 3章 知識與知識表示 下面通過一個例子來說明這一過程。 當(dāng)然 ， 這種匹配一般不是完全的 ， 具有不確定性 ， 因此需要解決不確定性匹配的問題 。 其主要過程為： (A） 根據(jù)待求解問題的要求構(gòu)造一個網(wǎng)絡(luò)片斷 ， 其中有些節(jié)點或弧的標(biāo)識是空的 ， 反映待求解的問題 。 對 BLOCK和 BRICK節(jié)點來說 ， COLOR弧都是 DEFAULT弧 ， 在圖中以括號加以標(biāo)識 。 只要不與現(xiàn)有事實相沖突 ， 就默認(rèn)這個值為這個節(jié)點的當(dāng)前值 ， 語義網(wǎng)中這種推理稱為默認(rèn)繼承 。 在需要的時候執(zhí)行這個程序 ， 就可以根據(jù)BRICK1的密度計算出重量 ， 并把它存入 BRICK1的WEIGHT槽的側(cè)面中 ， 其結(jié)果如圖 (b） 所示 。 這種槽有 ifneeded側(cè)面 ， ifneeded程序就放在這側(cè)面中 。 第 3章 知識與知識表示 ( 2 ） 如果需要繼承 在某些情況下 ， 當(dāng)我們不知道槽值但又需要這個槽值時 ， 可以利用已知信息進行計算 。 第 3章 知識與知識表示 在語義網(wǎng)絡(luò)中一共有 3種繼承過程：值繼承 ， 如果需要 （ if needed） 繼承和默認(rèn) （ default) 繼承 。 因此 ， 雖然BRICK1沒有 Shape槽 ， 但可以從這個語義網(wǎng)絡(luò)推理出 BRICK1的外形是矩形的 。 BRICK節(jié)點在其 Shape（ 外形 ） 槽中填入了 RECTANGULAR（ 矩形 ） ， 說明磚塊的外形是矩形的 。 繼承推理需要利用 ISA和 AKO等具有繼承性質(zhì)的語義聯(lián)系來進行 。 語義網(wǎng)絡(luò)中最簡單的推理是通過繼承關(guān)系求得某些個體的一些屬性值 。 ） 語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)組成： A、 語義網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的知識庫； B、 用于求解問題的解釋程序 —— 語義網(wǎng)絡(luò)推理機 。 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 三、語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的推理 在語義網(wǎng)絡(luò)中，對所給定的語義還沒有一個統(tǒng)一的表示方法，因此很多以語義網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)所采用的推理過程完全不同，但大多數(shù)語義網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的推理過程都包含 繼承和匹配 兩個操作。 第 3章 知識與知識表示 ( 2）全稱量詞的量化 (書 P134) 表達全稱量詞可以把語義網(wǎng)分割成多個空間來實現(xiàn)量化，其中每一個空間對應(yīng)于一個或幾個變量范圍。 ①存在量詞的量化 存在量詞在語義網(wǎng)絡(luò)中可直接用 ISA 鏈來表示。 如圖表示的就是具有 “ 或 ” 關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò) ， 其含義用謂詞公式表示出來就是 : 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 （ 3） 否定關(guān)系 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 （ 4）蘊涵關(guān)系 第 3章 知識與知識表示 第 3章 知識與知識表示 （ 5）量化 語義網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點同樣可以是變量，同樣有存在量詞和全稱量詞。 例如表示“ 李明給王寧 《 三國演義 》 ， 王寧讀 《 三國演義 》 ” 這個事件 ， 引入 “ 與 ” 結(jié)點連接兩個動作 “ 給 ” 與 “ 讀 ” ，語義網(wǎng)絡(luò)顯得非常簡練 。 因為只有給予者是 JOHN， 接受者是 MARY， 給予物是 Book， 這三個關(guān)系同時成立時 ， 才構(gòu)成事件 G1 。 （ 1） 合取關(guān)系 一般地 ， 語義網(wǎng)絡(luò)中若不加任何標(biāo)志 ， 可以認(rèn)為連接之間的關(guān)系是合取關(guān)系 。必要時要在語義網(wǎng)中增加一些中間結(jié)點。從本質(zhì)上講，結(jié)點之間的連接是二元關(guān)系。如果以動作或關(guān)系為中心來組織知識，則這個語義網(wǎng)絡(luò)不僅可以表示簡單事實，還可以表示一種情況、一個事件或一系列動作。例如把事實“小燕子從春天到秋天占有一個巢”擴展，可得到如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)。其語義網(wǎng)絡(luò)如圖所示。 表示動作 （ 情況 ） 的結(jié)點有一組向外的弧 ， 這些弧所指向的結(jié)點表示與這個動作 （ 情況 ） 有關(guān)的各種變量 （ 如動作發(fā)出者 、 接受者 、 動作狀態(tài) 、 程度 、 后果等 ） 。 例 “ 貓與虎相似 ” 可用下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示 。例“書放在桌子上”可用下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示。 例 “ 唐朝在宋朝之前 ” 可用下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示 。 第 3章 知識與知識表示 ⑥ 時間關(guān)系：如 Before、 After、 At聯(lián)系 用來表示事件之間的時間先后關(guān)系的 。知識表現(xiàn)形式如圖所示： 輪胎 汽車Part －Of顯示器 pc電 腦Part －Of第 3章 知識與知識表示 ⑤推論關(guān)系 如果一個概念可由另一個概念推出，則稱它們之間存在推論關(guān)系。 例如，“整數(shù)由正整數(shù)、負(fù)整數(shù)及零組成”。 Is表示的含義比較豐富，可表示屬性和事物之間的關(guān)系比較多。例“鳥有翅膀”。 如： Have聯(lián)系、 Can、Is等。如： ISA、 AKO、AMemberOf、 InstanceOf等。 第 3章 知識與知識表示 基本網(wǎng)元 語義網(wǎng)絡(luò) :當(dāng)把多個基本網(wǎng)元用相應(yīng)的語義聯(lián)系 關(guān)聯(lián)在一起時，就可以得到一個語義網(wǎng)絡(luò)。 （ 4）結(jié)點和弧必須帶有標(biāo)識，以便區(qū)分各個不同對象以及對象之間各種不同的關(guān)系。 （ 2）有向圖的節(jié)點：表示各種事物、概念、情況、屬性、動作、狀態(tài)等。 語義網(wǎng)絡(luò)表示法 第 3章 知識與知識表示 一、語義網(wǎng)絡(luò)的概念 （ 1）語義網(wǎng)絡(luò)是通過概念及語義關(guān)系來表達知識的一種網(wǎng)絡(luò)圖。 第 3章 知識與知識表示 產(chǎn)生歷史： 語義網(wǎng)絡(luò)的概念是在 1968年， Quillian（奎廉）的博士論文《人類聯(lián)想的一個顯示心理學(xué)模型》中最先提出來的。 第 3章 知識與知識表示 （ 3） 自然性：框架表示法體現(xiàn)了人們在觀察事物時的思維活動 ， 當(dāng)遇到新事物時 ， 通過從記憶中調(diào)用類似事物的框架 ， 并將其中某些細(xì)節(jié)進行修改 、 補充 ， 就形成了對新事物的認(rèn)識 ， 這與人們的認(rèn)識活動是一致的 。 （ 2） 繼承性：框架表示法通過使槽值為另一個框架的名字實現(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) 。 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。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