人工智能第二章 知识表示方法.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,第二章 知识表示方法,2024/10/26,内容简介,2.2,一阶谓词逻辑表示法,2.3,产生式表示法,2.4,框架表示法,2.6,面向对象表示法,6,2,3,4,2.1,概述,1,2.5,语义网络表示法,5,2024/10/26,2.1.1,知识,知识是智能的基础,智能活动的过程就是获取并应用知识,人工智能对问题的求解是以知识为基础,知识获取能力,知识处理能力,知识应用能力,如何将已有的知识以计算机内部代码的形式进行描述和存储，以便利用知识就是,知识表示,需要解决的问题,什么是知识？,将数字、字符串等关于客观事物的数量、属性等描述称“数据”；数据不等于数字，姓名、性别也是数据；,数据是信息的载体和表示，信息是数据在特定场合下的含义，如“,6”,个人；,知识是数据和信息的结合；,2024/10/26,知识的定义,Feigenbaum,Bernstein,知识是经过削减、塑造、解释和转换的信息。

简单地说，知识是经过加工的信息知识是由特定领域的描述、关系和过程组成的Hayes-Roth,知识是事实、信念和启发式规则从知识库的观点看，知识是某领域中所涉及的各有关方面的一种符号表示总结：知识是把有关信息关联在一起形成的信息结构,例如：以如果,则,关联起来的信息,2024/10/26,知识要素,事实,规则,有关问题环境的一些事物的知识，常以“,是,”,的形式出现，表示静态的知识有关问题中与事物的行动、动作相联系的因果关系知识，是动态的，常以“如果,那么,”,形式出现控制,有关问题的求解步骤、技巧性知识，告诉怎么做一件事元知识,有关知识的知识，是知识库中的高层知识包括怎样使用规则，解释规则、校验规则、解释程序结构等知识2024/10/26,知识的特性,相对正确性,不确定性,任何知识都只是在一定条件下产生的，只在一定条件下才是正确的：“以胖为美”,;1+1=2;,知识不只有真和假两种状态，也可能具有很多不确定性的状态，因为信息可能是不精确的知识的不确定性可能由随机、模糊、不完全性引起的可表示性,知识可以用适当形式表示出来，如使用语言、文字、图形；,2024/10/26,知识分类,事实性知识,过程性知识,行为性知识,根据表达内容,实例性知识,类比性知识,元知识,真理、常识性知识,处理问题的方法，具有一定规律性,常表示为某种数学模型,只给出实例，规律隐藏在其中,只给相似性的描述，不能完整刻画事物,关于知识的知识，用于寻找需要的知识,2024/10/26,2.1.2,知识表示,知识需要合适的表示方式,任何国家民族都需要自己的语言文字来交流、记录知识；,二进制使得数据可以在计算机中存储；,需要研究人类智能在计算机上的表示方式，才能实现人工智能；,2024/10/26,2.1.2,知识表示,分类,-,根据表示与运用的关系划分,陈述性知识表示,：将知识表示与知识的运用分开处理，在表示知识时，并不涉及如何运用知识的问题，是一种静态的描述方法。

如：语义网络,优点：灵活简洁，只需存储每个事实一次；,缺点：工作效率低下，推理过程不透明；,过程性知识表示,：将知识表示与知识的运用相结合，知识寓于程序中，是一种动态的描述方法如：产生式系统,优点：推理过程直接、清晰，易于推理知识；,缺点：表示不够严谨，知识交叉重叠，灵活性差；,知识表示的定义,可看成是一组事物的约定，以把人类知识表示成机器能处理的数据结构对知识进行表示的过程就是把知识编码成某种数据结构的过程需要考虑知识的存储与使用,2024/10/26,选取知识,表,表示的因,素,素,表示知识,的,的范围是,否,否广泛,是否适于,推,推理,是否适于,计,计算机处,理,理,是否有高,效,效的求解,算,算法,能否表示,不,不精确知,识,识,自然界许,多,多知识都,是,是不精确,的,的，对确,定,定性方法,有,有时需要,加,加入不确,定,定性度量,能否在同,一,一层次上,和,和不同层,次,次上模块,化,化,只具有全,局,局知识库,无,无疑不够,灵,灵活,知识和元,知,知识能否,用,用统一的,形,形式表示,是否适合,于,于加入启,发,发信息,过程性表,示,示还是说,明,明性表示,表示方法,是,是否自然,自然与效,率,率常是矛,盾,盾的，如,PROLOG,与,VC,的区别；,2023/1/7,2.2,一阶谓词,逻,逻辑表示,法,法,一种重要,的,的知识表,示,示方法，,它,它以数理,逻,逻辑为基,础,础，是到,目,目前为止,能,能够表达,人,人类思维,和,和推理的,一,一种最精,确,确的形式,语,语言。

它,的,的表现方,式,式和人类,自,自然语言,非,非常接近,，,，它能够,被,被计算机,作,作精确推,理,理一阶谓词,逻,逻辑表示,法,法,2023/1/7,知识,的,的谓,词,词逻,辑,辑表,示,示法,用谓,词,词公,式,式既,可,可表,示,示事,物,物的,状,状态,、,、属,性,性和,概,概念,等,等事,实,实性,的,的知,识,识，,也,也可,表,表示,事,事物,间,间具,有,有因,果,果关,系,系的,规,规则,性,性知,识,识用谓,词,词公,式,式表,示,示知,识,识的,一,一般,步,步骤,2.,根据,所,所要,表,表达,的,的事,物,物或,概,概念,，,，为,每,每个,谓,谓词,中,中的,变,变元,赋,赋以,特,特定,的,的值,1.,定义,谓,谓词,及,及个,体,体，,确,确定,每,每个,谓,谓词,及,及个,体,体的,确,确切,含,含义,3.,根据,所,所要,表,表达,的,的知,识,识的,语,语义,，,，用,适,适当,的,的连,接,接符,将,将各,个,个谓,词,词连,接,接起,来,来形,成,成谓,词,词公,式,式2023/1/7,谓词,公,公式,连词,非连,词,词,或连,词,词,：,：用,连,接,接两,个,个命,题,题称,为,为,析取,。

与连,词,词,：,：用,连,接,接两,个,个命,题,题称,为,为,合取,蕴合,连,连词,：,它,它表,示,示,“,“如,果,果P,，,，则Q”,，,，其,中,中P,称,称为,前,前件,，,，Q,称,称为,后,后件,量词,全称,量,量词,（,（,x,）：,表,表示,对,对个,体,体域X中的,所,所有,（,（或,任,任一,个,个）,个,个体,x,存在,量,量词,（,（,x,）：,表,表示,在,在个,体,体域X中,存,存在,个,个体,x,2023/1/7,由下述规,则,则得到的,谓,谓词公式,称,称为,合式公式,：,单个谓词,和,和单个谓,词,词的否定,称,称为原子,谓,谓词公式,，,，原子谓,词,词公式是,合,合式公式,若A是合,式,式公式，,则,则A也,是,是合式公,式,式若A、B,都,都是合式,公,公式，则AB、AB、,AB也,都,都是合式,公,公式若A是合,式,式公式，,x,是任一个,体,体变元，,则,则(,x,)A和(,x,)A也都,是,是合式公,式,式在合式公,式,式中，连,词,词的优先,级,级别依序,为,为：，,，,2023/1/7,谓词公式,的,的解释,在命题,逻,逻辑中,，,，对命,题,题公式,中,中各个,命,命题的,一,一次真,值,值指派,称,称为命,题,题公式,的,的一个,解释,。

一个谓,词,词公式,的,的解释,可,可能有,很,很多个,对于,每,每一个,解,解释，,谓,谓词公,式,式都可,求,求出一,个,个真值,（,（,T,或,F,）2023/1/7,谓词逻辑表,示,示知识举例,用谓词逻辑,表,表示下列知,识,识：,武汉是一个,美,美丽的城市,，,，但她不是,一,一个沿海城,市,市如果马亮是,男,男孩，张红,是,是女孩，则,马,马亮比张红,长,长得高例,第一步,第二步,第三步,定义谓词如,下,下：,BCity(x),：,x,是一个美丽,的,的城市,HCity(x),：,x,是一个沿海,城,城市,Boy(x),:,x,是男孩,Girl(x),:,x,是女孩,High(x,y),:,x,比,y,长得高,根据语义，,用,用逻辑连接,符,符连接,BCity(wuhan)HCity(wuhan),(Boy(mal)Girl(zhangh)High(mal,zhangh),将个体代入,谓,谓词中，得,到,到,BCity(wuhan),HCity(wuhan),Boy(mal),Girl(zhangh),High(mal,zhangh),2023/1/7,例：用谓词,公,公式表示下,列,列知识,自然数是大,于,于零的整数,。

所有整数不,是,是偶数就是,奇,奇数偶数除以,2,是整数2023/1/7,（1,）,）,定,定义,谓,谓词,N(,x,),表,表,示,示,x,是自,然,然数,I(,x,),表,表,示,示,x,是整,数,数,E(,x,),表,表,示,示,x,是偶,数,数,O(,x,),表,表,示,示,x,是奇,数,数,GZ(,x,),表,表,示,示,x,大于,零,零,S,(,x,),表,表,示,示,x,除以,2,（2）谓词公式知识表示,(,x,)(N(,x,)GZ(,x,)I(,x,),自然数是大于零的整数,(,x,)(I(,x,)E(,x,)O(,x,),所有整数不是偶数就是奇数,(,x,)(E(,x,)I(,S,(,x,),偶数除以,2,是整数,2023/1/7,一阶,谓,谓词,逻,逻辑,表,表示,法,法特,点,点,优点,缺点,严密,性,性,易于,实,实现,知识,易,易表,达,达,通用,性,性,自然,性,性,效率,低,低,灵活,性,性差,组合,爆,爆炸,返回,只能,表,表达,确,确定,的,的知,识,识,2023/1/7,2.3,产生,式,式表,示,示法,1943,年,E.Post,第一,次,次提,出,出称,为,为“,Post,机”,的,的计,算,算模,型,型（,计算,理,理论,）,一种,描,描述,形,形式,语,语言,的,的语,法,法又,称,称为,产,产生,式,式规,则,则表,示,示法,，,，它,和,和图,灵,灵机,有,有相,同,同的,计,计算,能,能力,。

目,前,前产,生,生式,表,表示,法,法已,成,成为,人,人工,智,智能,中,中应,用,用最,多,多的,一,一种,知,知识,表,表示,方,方法,产生,式,式知,识,识表,示,示方,法,法,1972,年纽,厄,厄尔,和,和西,蒙,蒙在,研,研究,人,人类,知,知识,模,模型,开,开发,了,了基,于,于规,则,则的,产,产生,式,式系,统,统2023/1/7,产生,式,式的,基,基本,形,形式,产生,式,式通,常,常用,于,于表,示,示具,有,有因,果,果关,系,系的,知,知识,，,，其,基,基本,形,形式,是,是,PQ,或,IFPTHENQ,其中,，,，,P,是产,生,生式,的,的前,提,提或,条,条件,，,，用,于,于指,出,出该,产,产生,式,式是,否,否是,可,可用,的,的条,件,件；,Q,是一,组,组结,论,论或,动,动作,，,，用,于,于指,出,出该,产,产生,式,式的,前,前提,条,条件,P,被满,足,足时,，,，应,该,该得,出,出的,结,结论,或,或应,该,该执,行,行的,操,操作,P,和,Q,都可,以,以是,一,一个,或,或一,组,组数,学,学表,达,达式,或,或自,然,然语,言,言。

谓词,逻,逻辑,中,中的,蕴,蕴含,式,式与,产,产生,式,式的,差,差别,：,：,蕴,含,含式,只,只能,表,表示,精,精确,知,知识,；,；产,生,生式,可,可以,表,表示,精,精确,知,知识,，,，也,可,可以,表,表示,不,不精,确,确知,识,识蕴,含,含式,要,要求,匹,匹配,是,是精,确,确。