人工智能_人工智能2.ppt
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1、人工智能Artificial Intelligence,主讲:相明西安交通大学电信学院计算机系E_mail:,2.1 概述,什么是知识:1.数据与信息数据是信息的载体和表示;信息是数据的语义。2.知识一般来说,把有关信息关联在一起所形成的信息结构称为知识。雪为白色的(事实)如果头痛且流涕,则可能患了感冒(规则),第二章知识工程,知识的特性,1.相对正确性 知识是经验的总结,有一定的适用条件。2.不确定性随机性 模糊性 引起知识不确定性的原因有:随机性:如果头痛且流涕,则可能患了感冒模糊性:高个子适合于打篮球。不完全性:对事物认识上的不完全、不准确导致知识的不确定性。经验性:经验性知识本身就具有
2、不确定性。专家系统中大部分知识都具有不确定性。3.可表示性与可利用性,知识的分类,按作用范围:常识性知识:人们普遍知道的知识,即所谓常识。领域性知识:具体应用领域中的专业性知识。按作用及表示:事实性知识:用于描述领域内有关概念、事物的属性及状态(即对事实的描述:雪是白色的)规则:反应事物之间的因果关系 按确定性:确定性知识:是指可指出其真值为真或假的知识,它是精确性的知识。不确定性知识:是指具有“不确定”特性的知识,它是对不精确、不完全、及模糊性知识的总称。按结构及表现形式:逻辑性知识:逻辑推理过程中用到的知识,包括经验性的知识。谓词表示法、产生式表示法。形象性知识:通过事物的形象建立起来的知
3、识。,2.2知识表示方法,知识表示:就是对知识的一种描述,一种计算机可以接受的用于描述知识的数据结构。知识的两大类表示方法:符号表示法:主要用来表示逻辑性知识。(包括本章讨论的各种方法)连接机制表示法:是用神经网络表示知识的一种方法。常用的知识表示法:一阶谓词逻辑表示法,产生式表示法,框架表示法,语义网络表示法,脚本表示法,过程表示法,Petri网表示法,面向对象表示法。不同领域的知识各有不同特点,每一种知识表示方法各有优缺点。选择知识表示方法,应从以下几个方面考虑:充分表示领域知识有利于对知识的利用便于对知识的组织、维护和管理便于理解与实现,2.2.1 经典逻辑表示法,谓词逻辑是一种形式语言
4、,也是到目前为止能够表达人类思维活动规律的一种最精确的语言。它与自然语言比较接近,又可方便地存储到计算机中并被计算机做精确处理。所以它成为最早应用于人工智能中表示知识的一种语言。,命题逻辑,定义2.1:命题是具有真假意义的语句。在命题逻辑中命题通常用大写英文字母表示。命题逻辑无法把客观事物的结构及逻辑特征反映出来,也不能把不同事物间的共同特征表述出来。例如:P”老李是小李的父亲”。看不出老李和小李的关系。P”李白是诗人”,Q”杜甫也是诗人”。无法形式地表示出二者的共同特点(都是诗人)。P=“每个人都是要死的”。Q=“孔子是人”。R=“孔子是要死的”。写成命题形式:PQR(R是P,Q的逻辑结论)
5、,谓词逻辑,1.一个谓词分为谓词名与个体两个部分。谓词名刻画个体的性质、状态或个体间的关系。个体表示独立存在的事物或者概念。例如:Teacher(zhang),Greater(5,3)谓词的一般形式P(x1,x2,xn)其中,P是谓词名,x1,x2,xn是个体。谓词名通常用大写的英文字母表示,个体通常用小写的英文字母表示。,2.个体可以是常量、变元或者函数。例如:Less(x,5),x是一个变元。Teacher(father(wang),其中father(wang)是一个函数。3.谓词的语义由人指定。例如:S(x),可以表示x是一个人;也可以表示x是一朵花,4.连接词非:;析取:;合取:;蕴含
6、:;等价:;谓词逻辑真值表,5.谓词公式(well formed formulas)定义:按下述规则得到的合式公式:(1)单个谓词是合式公式,称为原子公式;(2)若A是合式公式,则 也是合式公式;(3)若A,B是合式公式,则 都是合式公式;(4)若A是合式公式,x是任一个体变元,则 都是合式公式;运用有限步上述规则得到的公式是合式公式。,一些重要的等价式,一些重要的永真蕴含式,推理规则,上述等价式和永真蕴含式可以作为推理规则。此外,谓词逻辑中还有如下一些推理规则:P规则:在推理的任何步骤都可以引入前提。T规则:推理时,如果前面步骤中有一个或者多个公式永真蕴含公式S,则可把S引入推理过程中。CP
7、规则:如果能从R和前提集合中推出S来,则可从前提集合推出RS。反证法:,当且仅当。即Q为P的逻辑结论,当且仅当 是不可满足的。定理:Q为P1,P2,Pn的逻辑结论,当且仅当是不可满足的。5.逻辑推理:等价式、永真蕴涵式、上述推理规则,基于谓词逻辑的知识表示,谓词逻辑适合于表示事物的状态、属性、概念等事实性的知识,也可以用来表示事物间确定的因果关系,即规则。事实:用谓词公式的与/或形表示,例如:A B C,AB C 规则:用蕴涵式表示,例如:如果X,则Y X Y 用谓词公式表示知识时,需要首先定义谓词,指出每个谓词的确切语义,然后再用连接词把有关的谓词连接起来,形成一个谓词公式表达一个完整的意义
8、。,刘欢比他父亲有名。高扬是计算机系的学生,但他不喜欢编程。人人爱劳动。定义如下谓词:Famous(x,y):x比y有名。Computer(x):x是计算机系的学生 Like(x,y):x喜欢y Love(x,y):x爱y Man(x):x是人。然后用谓词公式表示:Famous(liuhuan,father(liuhuan)Computer(gaoyang)Like(gaoyang,programming)(Man(x)Love(x,labour),基于谓词逻辑的推理,谓词演算判断一个公式是否永真自然演绎系统一组公理,一组规则,从一个公式推导另一个公式与或句演绎系统公式中只有非、与、或,没有其
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