1、主 讲：谢 榕 武汉大学国际软件学院第二章第二章知识表示方法知识表示方法内容提要：知识与知识表示 状态空间表示问题归约表示 谓词逻辑表示语义网络表示 框架表示剧本表示第第2 2章章 知识表示方法复习知识表示方法复习1.什么是知识？有哪几类分类方法？在选择知识表示方法什么是知识？有哪几类分类方法？在选择知识表示方法时，应该考虑哪些主要因素？时，应该考虑哪些主要因素？u知识是人们对信息和信息之间联系的认识和人们利用这些认识解决实际问题的方法和策略。u对知识从不同的角度进行划分，可以得到不同的分类方法。-以知识的作用范围来划分：常识性知识和领域性知识-就知识的作用及表示来划分：事实知识、规则知识、控
2、制知识、元知识。-以知识的确定性来划分：确定性知识和不确定性知识。-按照人类的思维方式及认识方法来分：逻辑性知识和形象性知识。人工智能系统所关心的知识1.1.什么是知识？有哪几类分类方法？在选择知识表示方法什么是知识？有哪几类分类方法？在选择知识表示方法时，应该考虑哪些主要因素？时，应该考虑哪些主要因素？u(1)在表示和求解比较复杂的问题时，采用单一的知识表示方法是远远不够的，往往必须采用多种方法混合表示，这样可以使所研究的问题获得更有效的解决。u(2)在选择知识表示方法时，还要考虑所使用的程序设计语言所提供的功能和特点，以便能更好地描述这些表示方法。2. 2. 试用四元数列结构表示四盘梵塔问
3、题，并画出求解该问试用四元数列结构表示四盘梵塔问题，并画出求解该问题的与或图。题的与或图。123DCBA123D123123DCBA123DCBA123DCBA123DCBACBADCBA(1111)(1222)(3222)(3333)(3311)(2331)(2221)3.3.请写出用谓词逻辑表示法表示知识的步骤。请写出用谓词逻辑表示法表示知识的步骤。Step 1: 定义谓词和个体，确定每个谓词和个体的确切含义。Step 2: 根据所要表达的实物或概念，为每个谓词中的变元赋以特定的值。Step 3: 根据所要表达的知识的语义，用适当的链接符号将各个谓词连接起来，形成谓词公式。4. 4. 设有
4、下列语句，请用相应的谓词公式把它们表示出来设有下列语句，请用相应的谓词公式把它们表示出来: :（1 1）有的人喜欢梅花，有的人喜欢菊花，有的人既喜欢梅）有的人喜欢梅花，有的人喜欢菊花，有的人既喜欢梅花又喜欢菊花。花又喜欢菊花。定义谓词和个体：设LIKE(x, y)表示x喜欢y， Plumblossom表示梅花， Chrysanthemum表示菊花，则(x)LIKE(x, Plumblossom)(y)LIKE(y, Chrysanthemum) (z)LIKE(z, Plumblossom) LIKE(z, Chrysanthemum)4. 4. 设有下列语句，请用相应的谓词公式把它们表示出来
5、设有下列语句，请用相应的谓词公式把它们表示出来: :（2 2）要想出国留学，必须通过外语考试。）要想出国留学，必须通过外语考试。定义谓词和个体：设Want(x,y)表示x想y，Pass(x,y)表示x通过y.定义个体：goboard表示出国学习，flanguage表示外语。(x)(Pass(x, flanguage) Want(x,goabraod)5.5.请对下列命题分别写出它的语义网络。请对下列命题分别写出它的语义网络。（1 1）孙老师从）孙老师从2 2月至月至7 7月给计算机应用专业讲月给计算机应用专业讲“网络技术网络技术”课程。课程。孙老师讲课学生老师网络技术7月份主体客体1ISA客体
6、2计算机应用时间2月份ISAISA专业结束于开始于5.5.请对下列命题分别写出它的语义网络。请对下列命题分别写出它的语义网络。（2 2）王丽是电脑公司的经理，她）王丽是电脑公司的经理，她3535岁，公司位于南内环街岁，公司位于南内环街6868号。号。南内环街68号电脑公司王丽位于工作于经理35岁ISA年龄6. 6. 何谓框架？框架的一般表示形式是什么？请叙述用框架何谓框架？框架的一般表示形式是什么？请叙述用框架表示法表示知识的步骤。表示法表示知识的步骤。框架是一种描述所述对象属性的数据结构。所述的对象可以是一个事物、一个事件或者一个概念。 u框架一般可表示成如下形式：一个框架(Frame)由一
7、组槽（Slot）组成，一个槽可以由若干个侧面(Face)组成，每个侧面可以有一个或多个值(Value)。框架表示知识的步骤：uStep1Step1: 分析待表达知识中的对象及其属性，对框架中的槽进行合理设置。uStep2Step2: 对各对象间的各种联系进行考察，使用一些常用的名称或根据具体需要定义一些表达联系的槽名，来描述上、下层框架间的联系。uStep3Step3: 对各层对象的“槽”及“侧面”进行合理的组织安排，避免信息描述的重复。7.7.试写出试写出“学生框架学生框架”的描述。的描述。由于学生框架类似于一个变量，并未指出某个具体的学生，所以，其定义为：框架名：姓名：单位（姓和名）年龄：
8、单位（岁）性别：范围（男、女） 缺省（男）健康状况：范围（健康、一般、差） 缺省（一般）所在系别：单位（系）专业：范围(系中所包含的专业列表)入学时间：单位（年、月）毕业时间：单位（年、月）u猴子和香蕉问题猴子和香蕉问题（monkey and banana problem ）：在一个房间内有一只猴子（可把这只猴子看做一个机器人）、一个箱子和一束香蕉。香蕉挂在天花板下方，但猴子的高度不足以碰到它。8.8.分别用状态空间表示法与谓词逻辑法表示猴子和香蕉问分别用状态空间表示法与谓词逻辑法表示猴子和香蕉问题。题。状态空间法的解题过程状态空间法的解题过程用一个四元表列(W,x,Y,z)来表示这个问题的状
9、态，其中:W猴子的水平位置x当猴子在箱子顶上时取x=1；否则取x=0Y箱子的水平位置z当猴子摘到香蕉时取z=1；否则取z=0状态空间法的状态空间法的解题过程解题过程u 该问题的操作（算符）：1.goto（U）表示猴子走到水平位置U或者用产生式规则表示为:（W，0，Y，z）goto（U）（U，0，Y，z）2.pushbox（V）猴子把箱子推到水平位置V，即有:（W，0，W，z）pushbox（V）（V，0，V，z）3.climbbox猴子爬上箱顶，即有：（W，0，W，z）climbbox（W，1，W，z）4.grasp猴子摘到香蕉，即有：（c，1，c，0）grasp （c，1，c，1）u 该初始
10、状态变换为目标状态的操作序列为：goto(b), pushbox(c), climbbox, grasp四元表列(W,x,Y,z)：W猴子的水平位置x当猴子在箱子顶上时取x=1；否则取x=0Y箱子的水平位置z当猴子摘到香蕉时取z=1；否则取z=0图：猴子和香蕉问题的状态空间图谓词逻辑法的解题过程谓词逻辑法的解题过程(1)本问题涉及的常量定义常量定义为：猴子：Monkey箱子：Box香蕉：Banana位置：a,b,c（2）定义谓词定义谓词SITE(x,y):表示x在y处；HANG( x, y ) :表示x悬挂在y处；ON(x, y) :表示x站在y上；HOLDS(x, y) :表示y手里拿着w。谓词逻辑法的解题过程谓词逻辑法的解题过程(3)根据问题的描述将问题的初始状态和目标状态分别用谓词公式表示如下：问题的初始状态表示问题的初始状态表示：SITE(Monkey, a)HANG(Banana, c)SITE(Box, b) ON(Monkey, Box)HOLDS(Monkey, Banana)问题的目标状态表示问题的目标状态表示：SITE(Monkey, c)HANG(Banana, c) SITE(Box, c) ON(Monkey, Box)HOLDS(Monkey, Banana)
