人工智能人工智能3new.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:,第3章确定性推理,3.1 概述3.1.1 推理方式与分类所谓推理就是按某种策略由已知判断推出另一个判断的思维过程。在人工智能中,推理是由程序实现的,称为推理机。,1.演绎推理、归纳推理、默认推理演绎推理:从一般到特殊。例如三段论。归纳推理:从个体到一般。默认推理:缺省推理,在知识不完全的情况下假设某些条件已经具备所进行的推理。2.确定性、不确定性推理3.单调推理、非单调推理推出的结论是否单调增加(演绎推理,缺省推理)4.启发式、非启发式推理所谓启发性知识是指与问题有关且能加快推理进程、
2、求得问题最优解的知识。5.基于知识的推理(专家系统)、统计推理、直觉推理(常识性推理),3.1.2 推理的控制策略,推理的控制策略主要包括:推理方向、搜索策略、冲突消解策略、求解策略及限制策略。1.正向推理(数据驱动推理)正向推理的基本思想是:从用户提供的初始已知事实出发,在知识库KB中找出当前可适用的知识,构成可适用的知识集KS,然后按某种冲突消解策略从KS中选出一条知识进行推理,并将推出的新事实加入到数据库DB中,作为下一步推理的已知事实。在此之后,再在知识库中选取可适用的知识进行推理。如此重复进行这一过程,直到求得所要求的解。,2 逆向推理,逆向推理的基本思想是:首先选定一个假设目标,然
3、后寻找支持该假设的证据,若所需的证据都能找到,则说明原假设是成立的;若找不到所需要的证据,则说明原假设不成立,此时需要另作新的假设。,动物识别的例子,已知事实:一动物有毛,吃草,黑条纹R1:动物有毛 哺乳类 R2:动物产奶 哺乳类 R3:哺乳类 吃肉 食肉类 R4:哺乳类 吃草 有蹄类 R5:食肉类 黄褐色 有斑点 猎狗 R6:食肉类 黄褐色 黑条纹 虎 R7:有蹄类 长脖 长颈鹿 R8:有蹄类 黑条纹 斑马,3.混合推理先正向推理后逆向推理先逆向推理后正向推理4.双向推理正向推理与逆向推理同时进行,且在推理过程中的某一步上“碰头”。5.求解策略只求一个解,还是求所有解以及最优解。6.限制策略
4、限制搜索的深度、宽度、时间、空间等等。,所谓模式匹配是指对两个知识模式(例如两个谓词公式、框架片断、语义网络片断)进行比较,检查这两个知识模式是否完全一致或者近似一致。模式匹配可分为确定性匹配与不确定性匹配。确定性匹配是指两个知识模式完全一致,或者经过变量代换后变得完全一致。知识:IF father(x,y)and man(y)THEN son(y,x)事实:father(李四,李小四)and man(李小四)不确定性匹配是指两个知识模式不完全一致,但是它们的相似程度又在规定的限度内。,3.1.3 知识匹配,变量代换,定义3-1 代换是一个形如t1/x1,t2/x2,tn/xn的有限集合。其中
5、t1,t2,tn是项(常量、变量、函数);x1,x2,xn是(某一公式中)互不相同的变元;ti/xi表示用ti代换xi;不允许ti与xi相同,也不允许变元xi循环地出现在另一个tj中。例如:a/x,f(b)/y,w/z是一个代换g(y)/x,f(x)/y不是代换,令=t1/x1,t2/x2,tn/xn为一个代换,F为表达式,则F表示对F用ti代换xi后得到的表达式。F称为F的特例。规则:IF father(x,y)and man(y)THEN son(y,x)事实:father(李四,李小四)and man(李小四)F=father(x,y)man(y)=李四/X,李小四/Y F=father
6、(李四,李小四)man(李小四)结论:son(李小四,李四),代换的复合,定义3-2 设=t1/x1,t2/x2,tn/xn=u1/y1,u2/y2,um/ym是两个代换,则这两个代换的复合也是一个代换,它是从t1/x1,t2/x2,tn/xn,u1/y1,u2/y2,um/ym中删去如下两种元素:ti/xi当ti=xiui/yi当yix1,x2,xn后剩下的元素所构成的集合,记为。ti表示对ti运用进行代换。就是对一个公式F先运用进行代换,然后再运用进行代换:F()=(F),代换的例子,例如,设有代换=f(y)/x,z/y=a/x,b/y,y/z则=f(y)/x,z/y,a/x,b/y,y/
7、z=f(b)/x,y/y,a/x,b/y,y/z=f(b)/x,y/z,公式集的合一,定义3-3 设有公式集F=F1,F2,Fn,若存在一个代换使得F1=F2=Fn则称为公式集F的一个合一,且称F1,F2,Fn是可合一的。例如,设有公式集F=P(x,y,f(y),P(a,g(x),z)则下式是它的一个合一:=a/x,g(a)/y,f(g(a)/z一个公式集的合一一般不唯一。,最一般的合一,定义3-4 设是公式集F的一个合一,如果对任一个合一都存在一个代换,使得=则称是一个最一般的合一。(1)代换过程是一个用项代替变元的过程,因此是一个从一般到特殊的过程。(2)最一般合一是唯一的。,求取最一般合
8、一,差异集:两个公式中相同位置处不同符号的集合。例如:F1:P(x,y,z),F2:P(x,f(a),h(b)则D1=y,f(a),D2=z,h(b)求取最一般合一的算法:令k=0,Fk=F,k=。是空代换。若Fk只含一个表达式,则算法停止,k就是最一般合一。找出Fk的差异集Dk。若Dk中存在元素xk和tk,其中xk是变元,tk是项,且xk不在tk中出现,则置:Fk+1=Fktk/xkK+1=ktk/xkk=k+1然后转(2)。若不存在这样的xk和tk则算法停止。算法终止,F的最一般合一不存在。,求取最一般合一的例子,例如,设 F=P(a,x,f(g(y),P(z,f(z),f(u)求其最一般
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