【正文】 識庫中的框架匹配 ， 顯然 “ 教師 1” 框架可以匹配 。 第 3章 知識與知識表示 現(xiàn)在來看一個例子。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。 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)行比較實現(xiàn)的。 在此初步假設(shè)的引導(dǎo)下收集進(jìn)一步的信息。 當(dāng)要求解某個問題時，首先把這個問題用一個框架表示出來?？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 (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)。 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 。 而在下層框架中只描述相應(yīng)事物獨有的屬性 。 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 。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 。 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 ，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 。 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) 。 顯然 ， 輪胎只是汽車的一部分 （ 部件 ） 。 當(dāng)用它作為某下層框架的槽時 ， 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 。 第 3章 知識與知識表示 (d) Part一 of槽 。當(dāng)用它作為某上層框架的槽時 ， 可用來指出它的下一層框架是哪一些 。 第 3章 知識與知識表示 (C) Instance槽 。 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－超類以及實例－類的關(guān)系。 當(dāng)用它作為某下層框架的槽時 ，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 。 AKO槽用于具體地指出事物間的類屬關(guān)系 。 如上例中的 “ 教師 ” 框架和 “ 教師1” 框架 。其直觀含義是 “ 是一個 ” ， “ 是一種 ” ， “ 是一只 ” ， … 。 第 3章 知識與知識表示 (a) ISA槽 。 ?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 。 在選擇把哪些屬性作為槽的描述對象時 ， 首先要對系統(tǒng)的設(shè)計目標(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 。 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 。 (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 。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 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，則需要在下層框架中再次給出描述。 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 。 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) 。 第 3章 知識與知識表示 這樣不僅在框架間建立了縱向聯(lián)系 ， 而且通過這種聯(lián)系 ， 下層框架還可以繼承上層框架的屬性及值 ， 避免了重復(fù)描述 ， 節(jié)約了時間和空間的開銷 。 第 3章 知識與知識表示 （ 2） 縱向聯(lián)系： 以學(xué)校里 “ 師生員工 ” 框架 、 “ 教職工 ” 框架及 “ 教師 ” 框架為例 ， 說明如何在它們之間建立起縱向聯(lián)系 。 如在上例關(guān)于夏冰的框架中 ， “ 住址 ”槽的槽值是 “ adr— 1” ， 而它是一個地址框架的名字 ，這就在 “ 教師 1” 與 “ adr1” 這兩個框架間建立了聯(lián)系 。例如把某教師的一組信息填入 “教師 ”框架的各個槽，就可得到： 第 3章 知識與知識表示 三、 框架網(wǎng)絡(luò) 一般來說，單個框架只能表示簡單對象的知識，在實際應(yīng)用時，當(dāng)對象比較復(fù)雜時，往往需要把多個相互聯(lián)系的框架組織起來進(jìn)行表示。 例如對 “ 性別 ” 槽 ， 當(dāng)不填入“ 男 ” 或 “ 女 ” 時 ， 就默認(rèn)它是 “ 男 ” ， 這樣對男性教師就可以不填這個槽的槽值 。 第 3章 知識與知識表示 例 （結(jié)合書上例子講） ： 第 3章 知識與知識表示 該框架共有九個槽 ， 分別描述了 “ 教師 ” 九個方面的情況 ，或者說是關(guān)于 “ 教師 ” 的九個屬性 ， 在每個槽里都指出了一些說明性的信息 ， 用于對槽的填值給出某些限制 。一個槽可以分為若干個側(cè)面，也可不分側(cè)面，視其描述的屬性而定。 ( 3 ）領(lǐng)域問題的求解過程可被表示為一系列相對獨立的操作，而且每個操作可被表示為一條或多條產(chǎn)生式規(guī)則。 ( 2 ）具有經(jīng)驗性及不確定性的知識，而且相關(guān)領(lǐng)域中對這些知識沒有嚴(yán)格、統(tǒng)一的理論。 第 3章 知識與知識表示 五、產(chǎn) 生式表示法的特點 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 產(chǎn)生式表示法適合于表示具有下列特點的領(lǐng)域知識： ( l ）由許多相對獨立的知識元組成的領(lǐng)域知識，彼此間關(guān)系不密切，不存在結(jié)構(gòu)關(guān)系。顯然，用圖表示可分解產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的過程時，得到的是一棵與／或樹。 無論先使用哪一條規(guī)則 ， 都可達(dá)到目的 ， 由 RB和 DB構(gòu)成的產(chǎn)生式系統(tǒng)是一個可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng) 。 如果一個產(chǎn)生式系統(tǒng)對規(guī)則的使用次序是可交換的 ，無論先使用哪一條規(guī)則都可以達(dá)到目的 ， 即規(guī)則的使用次序是無關(guān)緊要的 ， 稱這樣的產(chǎn)生式系統(tǒng)為 可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng) 。 ③ 按規(guī)則庫及綜合數(shù)據(jù)庫的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)特征分類： 可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng) 、 可分解的產(chǎn)生式系統(tǒng) 、 可恢復(fù)的產(chǎn)生式系統(tǒng) 第 3章 知識與知識表示 （ 1） 可交換的產(chǎn)生式系統(tǒng)： 產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的過程是一個反復(fù)從規(guī)則庫中選用合適規(guī)則并執(zhí)行規(guī)則的過程 。 （ 書 P109） 第 3章 知識與知識表示 四、 產(chǎn)生式系統(tǒng)的分類 ① 按推理方向劃分為：前向 、 后向 、 雙向產(chǎn)生式系統(tǒng) 。 （是否已找到了目標(biāo)） 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 ?產(chǎn)生式系統(tǒng)求解問題的一般步驟： 第 3章 知識與知識表示 三、 產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理過程 產(chǎn)生式系統(tǒng)問題的求解過程是一個不斷的從規(guī)則庫中選取可用規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫中的已知事實進(jìn)行匹配的過程 ， 規(guī)則的每一次成功匹配都使綜合數(shù)據(jù)庫增加了新的內(nèi)容 ， 并朝著問題的解決方向前進(jìn)了一步 ， 這一過程稱為 推理 。也就是說，當(dāng)知識不確定時，每執(zhí)行一條，要計算一下，這個結(jié)論的可信度。 ④ 對于不確定性知識，在執(zhí)行每一條規(guī)則時還要按一定算法計算結(jié)論的不確定性。 推理機(jī)構(gòu)必須調(diào)用相應(yīng)的解決沖突策略進(jìn)行消解 ， 以便從中選出一條執(zhí)行 。 主要完成以下工作： ① 按一定的策略從規(guī)則庫選擇規(guī)則與綜合數(shù)據(jù)庫中已知事實進(jìn)行匹配 。 第 3章 知識與知識表示 ?控制系統(tǒng) （ 按書 P107） ： 是規(guī)則庫與綜合數(shù)據(jù)庫連接的橋梁 。 ） ② （ 因此 ， 我們說 ） 綜合數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容是在不斷變化 、 是動態(tài)的 ， 正是由于它內(nèi)容的不斷變化 ， 才構(gòu)成了由原始數(shù)據(jù)到結(jié)論的變化過程 。 第 3章 知識與知識表示 綜合數(shù)據(jù)庫的特點： ① 當(dāng)規(guī)則庫中某條產(chǎn)生式的前提可與綜合數(shù)據(jù)庫中的某些已知事實匹配時 ， 該產(chǎn)生式就被激活 ， 并把用它推出的結(jié)論放入綜合數(shù)據(jù)庫中 ， 作為后面推理的已知事實 。 那么我們所說的這個綜合數(shù)據(jù)庫又指什么呢 ？ ） 綜合數(shù)據(jù)庫 又稱為事實庫 、 上下文 、 黑板等 。另外，對規(guī)則庫進(jìn)行合適的管理，可以檢測并排除那些冗余及矛盾的知識，保持知識的一致性，提高規(guī)則庫的質(zhì)量。 ( 2 ）對知識進(jìn)行合理的組織與管理。 規(guī)則庫中存放的主要是過程性知識 ， 用于實現(xiàn)對問題的求解 。 第 3章 知識與知識表示 一般來說 ， 在建立規(guī)則庫時應(yīng)注意以下問題： ( 1 ） 有效地表達(dá)領(lǐng)域內(nèi)的過程性知識 (過程性知識 ：是與領(lǐng)域相關(guān)的知識 ， 用于指出如何處理與問題相關(guān)的信息 ， 以求得問題的解 。 第 3章 知識與知識表示 ?規(guī)則庫： 用于描述相應(yīng)領(lǐng)域內(nèi)知識的產(chǎn)生式集合稱為規(guī)則庫 。 基本形式有相同的形式，其實蘊(yùn)含式只是產(chǎn)生式的一種特殊情況： 第 3章 知識與知識表示 二、產(chǎn)生式系統(tǒng)的含義 把一組產(chǎn)生式放在一起 ， 讓它們互相配合 ， 協(xié)同作用 ， 一個產(chǎn)生式生成的結(jié)論 (Qi)可以供另一個產(chǎn)生式作為已知事實(Pj)使用 ， 以求得問題的解決 ， 這樣的系統(tǒng)稱為產(chǎn)生式系統(tǒng) 。 第二個區(qū)別是：前者在匹配上 ， 是精確的匹配；后者可以精確匹配也可以精確匹配也可以模糊匹配 。 ） （ 2） 謂詞邏輯中 P→Q 這個合式公式 ， 條件要求精確匹配 ， 產(chǎn)生式中條件可精確或模糊匹配 。 也就是只取真值和假值 。 但如果：為： P：天在下雨 ， Q為天晴 。 比如說：在謂詞邏輯中 ， P→Q ， 若 P為：天在下雨 ， Q為天不晴 。 （ 謂詞邏輯只表示精確的知識 ， 要么成立 ， 要么不成立 。 1972年紐厄爾和西蒙在研究人類知識模型中開發(fā)了基于規(guī)則的產(chǎn)生式系統(tǒng) 。 4 ．便于理解和實現(xiàn) 第 3章 知識與知識表示 一階謂詞邏輯表示法 一、表示知識的方法 謂詞邏輯是一種形式語言 ， 也是到目前為止能夠表達(dá)人類思維活動規(guī)律的一種最精確的語言 。 維護(hù)：知識的質(zhì)量、數(shù)量、性能方面補(bǔ)充、修改、刪除。 “ 表示” 的目的是為了 “ 利用 ” ，而 “ 利用 ” 的基礎(chǔ)是 “ 表示 ” 。 第 3章 知識與知識表示 2 ．有利于對知識的利用