人工智能_人工智能原理与应用第二章知识表示方法.ppt
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1、2022/7/12,第二章 知识表示方法,2022/7/12,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,5,2022/7/12,2.1.1 知识,知识定义,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。,2022/7/12,2.1.1 知识,事实,
2、规则,有关问题环境的一些事物的知识,常以“是”的形式出现。,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。,知识要素,2022/7/12,2.1.1 知识,事实性知识,过程性知识,行为性知识,知识分类,实例性知识,类比性知识,元知识,2022/7/12,2.1.2 知识表示,选取知识表示的因素,表示知识的范围是否广泛是否适于推理是否适于计算机处理是否有高效的求解算法能否表示不精确知识,知识表示
3、的分类,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。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。,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。,能否在同一层次上和不同层次上模块化知识和元知识能否用统一的形式表示是否适合于加入启发信息过程性表示还是说明性表示表示方法是否自然,返回,2022/7/12,2.2 一阶谓词逻辑表示法,一种重要的知识表示方法,它以数理逻辑为基础,是到目前为止能够表达人类思维
4、和推理的一种最精确的形式语言。它的表现方式和人类自然语言非常接近,它能够被计算机作精确推理。,一阶谓词逻辑表示法,2022/7/12,2.2.1 知识的谓词逻辑表示法,用谓词公式既可表示事物的状态、属性和概念等事实性的知识,也可表示事物间具有因果关系的规则性知识。,用谓词公式表示知识的一般步骤,2.根据所要表达的事物或概念,为每个谓词中的变元赋以特定的值。,1.定义谓词及个体,确定每个谓词及个体的确切含义。,3.根据所要表达的知识的语义,用适当的连接符将各个谓词连接起来形成谓词公式。,2022/7/12,2.2.2 谓词逻辑表示知识举例,用谓词逻辑表示下列知识:武汉是一个美丽的城市,但她不是一
5、个沿海城市。如果马亮是男孩,张红是女孩,则马亮比张红长得高。,例2.2.1,第一步,第二步,第三步,定义谓词如下:BCity(x):x是一个美丽的城市 HCity(x):x是一个沿海城市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,用逻辑连接符连接BCity(wuhan)HCity(wuhan)(Boy(mal)Girl(zhangh)High(mal,zhangh),将个体代入谓词中,得到 BCity(wuhan),HCity(wuhan),Boy(mal),Girl(zhangh),High(mal,zhangh),2022/7/12,2.2
6、.3一阶谓词逻辑表示法特点,优点,缺点,严密性,易于实现,知识易表达,通用性,自然性,效率低,灵活性差,组合爆炸,返回,2022/7/12,2.3 产生式表示法,又称为产生式规则表示法,它和图灵机有相同的计算能力。目前产生式表示法已成为人工智能中应用最多的一种知识表示方法。,产生式知识表示方法,2022/7/12,2.3.1 产生式的基本形式,产生式通常用于表示具有因果关系的知识,其基本形式是PQ 或 IF P THEN Q 其中,P是产生式的前提或条件,用于指出该产生式是否是可用的条件;Q是一组结论或动作,用于指出该产生式的前提条件P被满足时,应该得出的结论或应该执行的操作。P和Q都可以是一
7、个或一组数学表达式或自然语言。,2022/7/12,2.3.2 产生式表示知识方法,确定性和不确定性规则知识的产生式表示,确定性规则知识 可用前面介绍的产生式的基本形式表示即可。不确定性规则知识 用如下形式表示 PQ(可信度)或者 IF P THEN Q(可信度)其中,P是产生式的前提或条件,用于指出该产生式是否是可用的条件;Q是一组结论或动作,用于指出该产生式的前提条件P被满足时,应该得出的结论或应该执行的操作。,2022/7/12,2.3.2 产生式表示知识方法,确定性和不确定性事实性知识的产生式表示,确定性事实性知识 一般使用三元组的形式表示如下(对象,属性,值)或(关系,对象1,对象2
8、)不确定性事实性知识 一般用四元组的形式表示如下(对象,属性,值,不确定度量值)或(关系,对象1,对象2,不确定度量值),2022/7/12,2.3.3产生式系统的组成,产生式系统通常由规则库、数据库和推理机这3个基本部分组成。,产生式系统的基本结构,2022/7/12,2.3.3产生式系统的组成,产生式系统,用于描述某领域内知识的产生式集合,是某领域知识(规则)的存储器。,用来存放输入事实、外部数据库输入的事实以及中间结果和最后结果。,由一组程序组成,用来控制协调规则库与数据库的运行,包含了推理方式和控制策略。,规则库,数据库,推理机,2022/7/12,2.3.4产生式系统推理方式,产生式
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