1、人工智能 知识表示方法2023-5-18内容简介内容简介2.2 2.2 一阶谓词逻辑表示法一阶谓词逻辑表示法2.3 2.3 产生式表示法产生式表示法2.4 2.4 框架表示法框架表示法2.6 2.6 面向对象表示法面向对象表示法62342.1 2.1 概述概述12.5 2.5 语义网络表示法语义网络表示法52023-5-182.1.1 2.1.1 知识知识知识定义知识定义 Feigenbaum Bernstein知识与信息不一样，知识信息经过加工整理、解释、挑选和改造而形成。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
2、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。BaconBacon知识就是力量2023-5-18知识知识 总之，可以认为知识是经过加工的信息，它包括事实、信念和启发式规则。2023-5-182.1.1 2.1.1 知识知识 事实事实 规则规则是关于对象和物体的知识，常以“是”的形式出现。事实是静态、可共享、可公开获得、公认的知识，位于知识库的底层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。特别是启发式知识属于专门经验知识。控制控制有关问题的求解步骤、技巧性知识，告诉怎么做一件事。元知识元知识有关知识的知识，是知识库中的高层知识。
3、例如，怎样使用规则，解释规则、校验规则、解释程序结构等知识。它可以决定哪一个知识库适用。知识要素知识要素2023-5-182.1.1 2.1.1 知识知识北京是中国的首都；太湖在苏州的西边北京是中国的首都；太湖在苏州的西边怎样制作松鼠桂鱼；手机维修法。怎样制作松鼠桂鱼；手机维修法。微分方程刻划了一个函数的行为。微分方程刻划了一个函数的行为。例如例如燕子低飞；南京是江苏省的省会。燕子低飞；南京是江苏省的省会。谜语谜语“山叠叠而不高，路遥遥而不远，雷山叠叠而不高，路遥遥而不远，雷轰轰而不雨，雪飘飘而不寒轰轰而不雨，雪飘飘而不寒”-（石磨）（石磨）一个计算机辅助教学系统要知道用户理解一个计算机辅助教
4、学系统要知道用户理解的程度；的程度；事实性知识事实性知识过程性知识过程性知识行为性知识行为性知识知识分类知识分类实例性知识实例性知识类比性知识类比性知识元知识元知识2023-5-182.1.2 2.1.2 知识表示知识表示选取知识表示的因素选取知识表示的因素l表示知识的范围是否广泛l是否适于推理l是否适于计算机处理l是否有高效的求解算法l能否表示不精确知识知识表示的分类知识表示的分类陈述性知识表示陈述性知识表示：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。如学生统计表。过程性知识表示过程性知识表示：将知识表示与知识的运用相结合，知识包含于程序
5、中，是一种动态的描述方法。如转置矩阵的程序隐含了专职矩阵的知识。知识表示的定义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。l能否在同一层次上和不同层次上模块化l知识和元知识能否用统一的形式表示l是否适合于加入启发信息l过程性表示还是说明性表示l表示方法是否自然返回返回2023-5-182.2 2.2 一阶谓词逻辑表示法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为基础，是到目前为止能够表达人类思维和推理的一种最精确的形式语言
6、。它的表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，它能够现方式和人类自然语言非常接近，它能够被计算机进行精确推理。被计算机进行精确推理。一阶谓词逻一阶谓词逻辑表示法辑表示法2023-5-18相关概念相关概念2023-5-18命题逻辑命题逻辑命题逻辑命题逻辑就是研究命题和命题之间关系的符号逻辑系统。通常用大写字母P、Q、R、S等来表示命题。如：P：今天下雨 P是命题的名或命题标识符命题常量命题常量：命题标识符表示一个确定的命题。命题变元命题变元：命题标识符只表示任意命题的位置标志。当命题变元P用一个特定的命题取代时，P才能确定真值，这时称为对P进行指派。命题的分类命题的分
7、类原子命题：原子命题：不能分解成更简单的陈述语句。复合命题复合命题：由联结词、标点符号和原子命题等复合构成的命题。命题逻辑命题逻辑所谓命题就是具有真假意义的陈述句。如“今天下雨”、“1+100=101”，真或假用符号T或F表示。2023-5-18语法语法2023-5-182023-5-18(1)命题常元和命题变元是命题公式，也称为原子公式。命题常元和命题变元是命题公式，也称为原子公式。(2)如果P、Q是命题公式，那么P、PQ、PQ、PQ和PQ也是命题公式。(3)只有有限步引用（1）、（2）条款所组成的符号串是命题公式。5个联结词的优先级顺序为：、。命题公式命题公式命题符号包括以下几种命题符号包
8、括以下几种(1)命题常元：命题常元：True(T)或False(F)表示；(2)命题符号命题符号：P、Q、R等；(3)连接词连接词：(否定，not)，P称为“非P”；(合取，conjunction)，PQ表示“PQ”；(析取，disjunction)，PQ表示“PQ”；(蕴含，implication)，PQ表示“P蕴含Q”，P称为蕴含的前件，Q称为蕴含的后件；(等价，equivalent)，PQ表示“P当且仅当Q”。2023-5-18联结词的语义联结词的语义2023-5-182023-5-182023-5-18真值表真值表联结词的语义定义如下联结词的语义定义如下 P为真，当且仅当P为假。PQ为
9、真，当且仅当P和Q都为真。PQ为真，当且仅当P为真，或者Q为真。PQ为真，当且仅当P为假，或者Q为真。PQ 为真，当且仅当PQ为真，并且QP为真。2023-5-18谓词谓词 一阶谓词逻辑根据对象和对象上的谓词(即对象的属性和对象之间的关系)，通过使用联结词和量词来表示世界。主要思想：世界是由对象组成的，可以由标识符和属性来区分它们。在这些对象中，还包含着相互间的关系。2023-5-18谓词语法谓词语法2023-5-182023-5-182023-5-18(1)常量符号：如张静。(2)变量符号：通常用小写字母表示，如x,y,z(3)函数符号：通常用小写英文字母或小写英文字母串表示，如plus、f
10、、g(4)谓词符号：通常用大写英文字母或（首字母）大写英文字母串表示。(5)联结词：、。(6)量词：全称量词，存在量词。x表示“对个体域中所有x”,x表示“在个体域中存在个体x”。和后面的x叫做量词的指导变元。谓词逻辑的语法元素表示谓词逻辑的语法元素表示谓词谓词用于刻画个体的性质、状态和个体之间关系的语言成分就是谓词。如，李静是研究生。Graduate(张静)谓词形式：P（x1,x2,xn）其中，P是谓词，x1,x2,xn是个体。2023-5-18一阶或多阶谓词一阶或多阶谓词 任何函数符号和谓词符号都取指定个数变元。若函数符号f中包含的个体数目为n，则称f为n元函数元函数符号符号。如fathe
11、r(x)是一元函数 若谓词符号P中包含的个体数目为n，则称P为n元谓元谓词符号词符号。如Less(x,y)是二元谓词。如果谓词P中的所有个体都是个体常量、变元或函数，则称该谓词为一阶谓词一阶谓词；如果某个个体本身又是一个一阶谓词，则称P为二阶二阶谓词谓词，依次类推。个体变元的取值范围称为个体域个体域。其可以是有限或无限的。2023-5-182.2.1 2.2.1 知识的谓词逻辑表示法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。用谓词公式用谓词公式表示知识的表示知识的一般步骤一般步骤2.根据所要表达的根据所要表达的事物或概念
12、，为事物或概念，为每个谓词中的变每个谓词中的变元赋以特定的值。元赋以特定的值。1.定义谓词及个体，定义谓词及个体，确定每个谓词及确定每个谓词及个体的确切含义。个体的确切含义。3.根据所要表达的根据所要表达的知识的语义，用知识的语义，用适当的连接符将适当的连接符将各个谓词连接起各个谓词连接起来形成谓词公式。来形成谓词公式。2023-5-182.2.2 2.2.2 谓词逻辑表示知识举例谓词逻辑表示知识举例用谓词逻辑表示下列知识：张三是学生，李四也是学生。例例1 1第一步第一步第二步第二步第三步第三步定义谓词如下：ISStudent(x)：x是一个学生张三是个体 李四也是个体根据语义，用逻辑连接符连
13、接ISStudent(张三)ISStudent(李四)将个体代入谓词中，得到 ISStudent(张三)，ISStudent(李四)2023-5-182.2.2 2.2.2 谓词逻辑表示知识举例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。例例2 2第一步第一步第二步第二步第三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)HCi
14、ty(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)2023-5-182.2.2 2.2.2 谓词逻辑表示知识举例谓词逻辑表示知识举例2023-5-18用谓词逻辑表示下列知识：人人爱劳动。自然数都是大于零的整数。所有整数，不是偶数就是奇数。例例3 3第一步第一步第二步第二步第三步第三步定义谓词如下：MAN(x)：x是人 LOVE(x，y)：x爱y N(x):x是自然数 I(x):x是整数 E(x):x是偶
15、数 O(x):x是奇数 GZ(x):x大于零根据语义，用逻辑连接符连接(x)(MAN(x)LOVE(x，labour)(x)(N(x)GZ(x)I(x)(x)(I(x)E(x)O(x)将个体代入谓词中，得到 LOVE(x，labour)2023-5-182.2.32.2.3一阶谓词逻辑表示法特点一阶谓词逻辑表示法特点优点优点缺点缺点严密性严密性易于实现易于实现知识易表达知识易表达通用性通用性自然性自然性效率低效率低,过程冗长过程冗长灵活性差，不确定知识灵活性差，不确定知识组合爆炸组合爆炸返回返回2023-5-182.3 2.3 产生式表示法产生式表示法 它使用类似文法的规则。用该方法求解它使用
16、类似文法的规则。用该方法求解问题时的思路与人类很相似。目前大部问题时的思路与人类很相似。目前大部分的专家系统都采用产生式系统的结构分的专家系统都采用产生式系统的结构来构建。来构建。产生式知识产生式知识表示方法表示方法19431943年由美国数学家年由美国数学家E.PostE.Post提出。提出。2023-5-18产生式系统的组成产生式系统的组成2023-5-18控制系统或策略是规则的控制系统或策略是规则的解释程序。它规定了如何解释程序。它规定了如何选择一条可应用的规则对选择一条可应用的规则对数据库进行操作即决定了数据库进行操作即决定了问题的推理路线。问题的推理路线。产生式系统所使用的主要数产生
17、式系统所使用的主要数据结构，用来表述问题状态据结构，用来表述问题状态或有关事实，即它含有所求或有关事实，即它含有所求问题的信息，期中有些部分问题的信息，期中有些部分可以是不变的，有些部分可可以是不变的，有些部分可能只与当前问题的节有关。能只与当前问题的节有关。一般形式：一般形式：ifthen描述了应用这条规则所采用的描述了应用这条规则所采用的行动或得出的结论。行动或得出的结论。综合综合数据库数据库 一个一个控制系统控制系统一组产生一组产生式规则式规则2023-5-182.3.1 2.3.1 产生式的基本形式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，其基本形式是产生式通常用于表示具有
18、因果关系的知识，其基本形式是PQ 或或 IF P THEN Q 其中，其中，P是产生式的前提或条件，用于指出该产生式是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；否是可用的条件；Q是一组结论或动作，用于指出该产生是一组结论或动作，用于指出该产生式的前提条件式的前提条件P P被满足时，应该得出的结论或应该执行的操被满足时，应该得出的结论或应该执行的操作。作。P和和Q都可以是一个或一组数学表达式或自然语言。都可以是一个或一组数学表达式或自然语言。2023-5-18 对于规则，表示事物间的因果关系，以下式描述：对于规则，表示事物间的因果关系，以下式描述：“if Condition the
19、n actionif Condition then action”举例举例12023-5-18举例举例产生式系统产生式系统设计设计2023-5-18使用产生式系统求解问题：设字符转换规则有A BC,ACD,BCG,BEF,DE,已知字符A和B，求F。举例举例2 2第一步第一步第二步第二步第三步第三步定义综合数据库：x，x是字符控制策略控制策略:顺序排队顺序排队规则集:(1)A BC,(2)ACD,(3)BCG,(4)BEF,(5)DE第四步第四步初始条件：x，x是字符 结束条件：Fx第五步第五步2023-5-18求解过程：求解过程：2023-5-18事实与规则的表示事实与规则的表示 产生式表示
20、方法容易描述事实、规则以及他们的不确产生式表示方法容易描述事实、规则以及他们的不确定性度量。定性度量。事实可看成是断言一个语言变量的值或者多个语言变事实可看成是断言一个语言变量的值或者多个语言变量间的关系的陈述句。量间的关系的陈述句。一般用三元组一般用三元组(对象，属性，值对象，属性，值)或或(关系，对象关系，对象1 1，对，对象象2)2)表示。若考虑不确定性就用四元组表示。表示。若考虑不确定性就用四元组表示。三元组举例三元组举例2023-5-182.3.2 2.3.2 产生式表示知识方法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和不确定性规则知识的产生式表示确定性规则知识确
21、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）IF P THEN Q（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。2023-5-182.3.2 2.3.2 产生式表示知识方法产生式表示知识方法2023-5-18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，
22、对象2）例（Zhangsan,Age,25）(Father,Gechunzhuang,Geyou)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）例 （Zhangsan,Age,25，0.9）（Father,Chenqiang,Chenchong,0.2）2023-5-182023-5-18不确定性问题的表示：（1）张红这次英语四级考试的成绩可能及格的概率是九成；（2）王伟有七成的把握拿我校羽毛球冠军。举例举例第一步第一步第二步第二步定义谓词：PASS(X)，x通过英语四级;TEST(X):x参加英语四级考试；Match（y
23、，z）：y参加z比赛；Champion（u）:u赢得校级冠军；常量：badminton，张红，王伟产生式表示产生式表示:（1）TEST(张红)PASS(英语四级)（0.9）（2）Match（王伟，羽毛球）Champion（王伟）（0.7）第三步第三步三元组表示三元组表示:（1）(张红，英语四级，及格，0.9）（2）(王伟，羽毛球，学校冠军，0.7）2023-5-182.3.32.3.3产生式系统的组成产生式系统的组成产生式系统的基本结构产生式系统的基本结构 把一组产生式放在一起，相互配合，协同作用，一个产生把一组产生式放在一起，相互配合，协同作用，一个产生式的结论可以供另一个产生式作为前提，以
24、求得问题的解，式的结论可以供另一个产生式作为前提，以求得问题的解，该系统称为产生式系统。该系统称为产生式系统。产生式系统通常由规则库、数据库和推理机这产生式系统通常由规则库、数据库和推理机这3 3个基本部个基本部分组成。分组成。2023-5-182.3.32.3.3产生式系统的组成产生式系统的组成用于描述某领域内知识的用于描述某领域内知识的产生式集合，是某领域知产生式集合，是某领域知识（规则）的存储器。识（规则）的存储器。用来存放输入事实用来存放输入事实、外部数据库输入、外部数据库输入的事实以及中间结的事实以及中间结果和最后结果。果和最后结果。由一组程序组成，由一组程序组成，用来控制协调规则用
25、来控制协调规则库与数据库的运行库与数据库的运行，包含了推理方式，包含了推理方式和控制策略。和控制策略。规则库规则库数据库数据库推理机推理机2023-5-182.3.42.3.4产生式系统推理方式产生式系统推理方式产生式系统推理机的推理方式有正向推理、反向产生式系统推理机的推理方式有正向推理、反向推理和双向推理三种。推理和双向推理三种。推理过程推理过程从已知事实出发，通过规则求得结论。或称数据驱动方式也称作自底向从已知事实出发，通过规则求得结论。或称数据驱动方式也称作自底向上的方式。上的方式。（1）规则集中的规则与数据库中的事实进行匹配，得匹配的规则集合。（2）使用冲突解决算法，从匹配规则集合中
26、选择一条规则作为启用规则。（3）执行启用规则的后件。将该启用规则的后件送入数据库。重复这个过程直至达到目标。正向推理正向推理2023-5-182.3.42.3.4产生式系统推理方式产生式系统推理方式反向推理反向推理推理过程推理过程从目标（作为假设）出发，反向使用规则，求得已知事实。从目标（作为假设）出发，反向使用规则，求得已知事实。这种推理方式也称目标驱动方式或称自顶向下的方式。这种推理方式也称目标驱动方式或称自顶向下的方式。（1）规则库中的规则后件与目标事实进行匹配，得匹配的规 则集合。（2）使用冲突解决算法，从匹配规则集合中选择一条规则作为启用规则。（3）将启用规则的前件作为子目标。重复这
27、个过程直至各子目标均为已知事实成功结束。2023-5-182.3.42.3.4产生式系统推理方式产生式系统推理方式双向推理是一种既自顶向下、又自底向上的推理方式，推理从两个方向同时进行，直至某个中间界面上两方向结果相符便成功结束。这种双向推理较正向或反向推理所形成的推理网络小，从而有更高的推理效率。双向推理双向推理2023-5-182.3.52.3.5产生表示法的特点产生表示法的特点产生表示法的特点产生表示法的特点返回返回2023-5-182.4 2.4 框架表示法框架表示法它是以框架理论为基础发展起来的一种结构化的知它是以框架理论为基础发展起来的一种结构化的知识表示，它适用于表达多种类型的知
28、识。框架理论识表示，它适用于表达多种类型的知识。框架理论的基本观点是：人脑已存储有大量的典型情景，当的基本观点是：人脑已存储有大量的典型情景，当面临新的情景时，就从记忆中选择一个称作框架的面临新的情景时，就从记忆中选择一个称作框架的基本知识结构，其具体内容依新的情景而改变，形基本知识结构，其具体内容依新的情景而改变，形成对新情景的认识又记忆于人脑中。成对新情景的认识又记忆于人脑中。框架表示法框架表示法1975年，Minsky在论文“A Framework for Representing Knowledge”中提出了框架理论。2023-5-182.4.1 2.4.1 框架的构成框架的构成 框架
29、是由若干个节点和关系框架是由若干个节点和关系(统称为槽统称为槽)构成的构成的网络。网络。框架是表示某一类情景的结构化的一种数据结框架是表示某一类情景的结构化的一种数据结构。其顶层是固定的一类事物。框架由框架名和一构。其顶层是固定的一类事物。框架由框架名和一些槽组成，每个槽有一些值，槽值可以是逻辑的、些槽组成，每个槽有一些值，槽值可以是逻辑的、数字的、可以是程序、条件、默认值或是一个框架。数字的、可以是程序、条件、默认值或是一个框架。槽值含有如何使用框架信息、下一步可能发生槽值含有如何使用框架信息、下一步可能发生的信息、预计未实现该如何做的信息。的信息、预计未实现该如何做的信息。2023-5-1
30、8框架的表示框架的表示一般一般结构结构框架框架(frame)名名 槽名槽名(slot)1 侧面侧面(facet)11 值值111值值11k1 侧面侧面1n1 值值1n11值值1n1kn1 槽名槽名2 侧面侧面12 值值121值值1211 侧面侧面1n2 值值1n21值值1n21n2 2023-5-18框架表示举例框架表示举例“椅子”的框架。框架名：类属：腿的数量：一个整数（缺省：4）靠背样式：直背式,靠垫式 扶手的数目：0,1或2 例例1 1“张红的椅子”的框架。框架名：类属：腿的数量：4 靠背样式：靠垫式 扶手的数目：0 2023-5-18关于侧面的说明关于侧面的说明说明说明在框架中，每个侧
31、面有在框架中，每个侧面有4种填写方式种填写方式:(1)通过已知的情况或物体属性提供；通过已知的情况或物体属性提供；(2)通过默认隐含；通过默认隐含；(3)通过调用框架的继承关系实现属性值继承；通过调用框架的继承关系实现属性值继承；(4)对附加过程侧面通过执行附加过程实现。对附加过程侧面通过执行附加过程实现。在框架系统的框架之间，除有继承关系外，还可能在框架系统的框架之间，除有继承关系外，还可能具有嵌套关系。具有嵌套关系。2023-5-182.4.1 2.4.1 框架的构成框架的构成 表示对象间关系的常用槽名：表示对象间关系的常用槽名：聚集联系用于表示部分和全体的聚集联系用于表示部分和全体的关系
32、。用关系。用Part-of槽指出所描述的槽指出所描述的下层框架和上层框架之间的联系。下层框架和上层框架之间的联系。不具有继承性。不具有继承性。属性联系用来表示个体、属性及其属性联系用来表示个体、属性及其取值之间的联系。通常用有向弧表取值之间的联系。通常用有向弧表示属性，用弧指向的结点表示属性示属性，用弧指向的结点表示属性的值。的值。实例联系用于类结点与实例结点之实例联系用于类结点与实例结点之间的联系，直观意义是间的联系，直观意义是“是一个是一个”，“是一只是一只”等。一般用等。一般用ISA槽指出槽指出的联系都具有继承性。的联系都具有继承性。泛化联系用于表示类就点结泛化联系用于表示类就点结(如熊
33、猫如熊猫)与抽象层次更高的类结点与抽象层次更高的类结点(哺乳动物哺乳动物)之间的关系。表示之间的关系。表示“是一种是一种”。ISA槽槽Instance槽槽AKO槽槽Part-of槽槽槽名槽名2023-5-18实例联系举例实例联系举例例例1 1小黑狗ISA王伟大学生ISA苏州历史文化名城ISA2023-5-18动物AKO哺乳动物鸟类动物熊猫狗猪大象泛化联系实例泛化联系实例例例2 2熊猫燕子麻雀AKOAKOAKOAKOAKOAKO2023-5-18聚集联系实例聚集联系实例例例3 3笔芯圆珠笔笔杆Part-ofPart-of车身小轿车车胎Part-ofPart-of2023-5-18属性联系实例属性
34、联系实例例例4 4男张伟1.75m性别30教师年龄身高职业黑汽车宝马X5颜色小轿车4909*1938*1772类型型号尺寸2023-5-182.4.22.4.2框架表示知识举例框架表示知识举例“教师”的框架。框架名：类属：工作：范围：（教学，科研）缺省：教学 性别：（男，女）学历：（中专，大学）类别：（，）例例1-11-1分析分析框架名：“教师”含有5个槽，槽名分别为：“类属”、“工作”、“性别”、“学历”和“类别”。槽名后面是其槽值。槽值“”又是一个框架名。“范围”、“缺省”是槽“工作”的两个不同的侧面，其后是侧面值。2023-5-182023-5-18“大学教师”的框架。框架名：类属：学位
35、：范围：（学士，硕士，博士）缺省：硕士 专业：职称：范围：（助教，讲师，副教授，教授）缺省：讲师 水平：范围：（优，良，中，差）缺省：良例例1-21-2分析分析框架名：“大学教师”含有5个槽，槽名分别为：“类属”、“学位”、“专业”、“职称”和“水平”。槽名后面是其槽值。槽值“”又是一个框架名。大学教师是教师的下层框架。“范围”、“缺省”是槽“工作”的两个不同的侧面，其后是侧面值。2023-5-182023-5-18“教师-1”的框架。框架名：类属：姓名：张宇 性别：男 年龄：35 职称：副教授 部门：计算机系 研究方向：计算机软件与理论 参加工作时间：2000年7月 工龄：当前年份-2000
36、0 工资：例例1-31-32023-5-182023-5-182023-5-18“立方体积木块”的框架。框架名：物体：立方体 视状：六角形 上面：面A斜视图（L1，L2，L3，L4）下左面：面B斜视图（L5，L4，L6，L8）下右面：面C斜视图（L3，L7，L9，L6）边：L1，L2，L3，L4，L5，L6，L7，L8，L9 姿态：平卧 负载面：A 接地面：B，C例例2-12-1分析分析框架名：“积木上方斜视图”含有10个槽，槽名分别为：“物体”、“视角”、“视状”、“上面”。槽名后面是其槽值。2023-5-182.4.3框架系统的推理框架系统的推理匹配匹配 对一个给定的问题，框架推理主要完成
37、两种推对一个给定的问题，框架推理主要完成两种推理活动：理活动：填槽填槽根据已知事实寻找合适的候选框架。根据已知事实寻找合适的候选框架。填写候选框架中未知槽值，从而寻找出未被给出填写候选框架中未知槽值，从而寻找出未被给出或尚未发现的事实。或尚未发现的事实。2023-5-182023-5-18框架名：类属：姓名：彭嘉 性别：男 年龄：53 职业：职称：教授 部门：计算机系 研究方向：计算机应用 参加工作时间:1981年7月 工龄：当前年份-1981 工资：举例举例当前要解决的问题：从知识库中找出满足下面条件的教师:男性，年龄50以上，职称为教授按上述条件,可得框架：框架名：框架名：姓名：姓名：性别
38、：男性别：男 年龄：年龄：职业：职业：职称：教授职称：教授分析分析找到例例2-12-12023-5-18求解问题求解问题-匹配推理步骤匹配推理步骤（3 3）使用一种评价准则）使用一种评价准则(或方法或方法)对于初选框架进行评价，以便决对于初选框架进行评价，以便决定是否接受它。定是否接受它。（1 1）把待解决的问题用一个框架表示出来。）把待解决的问题用一个框架表示出来。（4 4）若可接受，则与问题框架空槽相匹配的事实就是问题解。否）若可接受，则与问题框架空槽相匹配的事实就是问题解。否则从下面的预选框架选出最合适的预选框架，作为初选框架。转则从下面的预选框架选出最合适的预选框架，作为初选框架。转(
39、3);(3);否则未找到，结束匹配。否则未找到，结束匹配。（2 2）与知识库中预先存储的框架进行匹配，即逐槽比较，从中找出）与知识库中预先存储的框架进行匹配，即逐槽比较，从中找出 一个或几个最合适的预选框架，作为初选框架。一个或几个最合适的预选框架，作为初选框架。2023-5-18求解问题求解问题-填槽活动填槽活动 推理过程中填槽的方式有4种：查询、默认、继承和附加过程计算。查询：是指使用系统前面推理得出的中间结果或需录入数据库中的数据。默认和继承方式：直接填槽，不需推理。附加过程计算：需通过特定领域的知识进行推理。2023-5-182.4.4 2.4.4 框架表示法的特点框架表示法的特点继承
40、性继承性结构化结构化自然性自然性推理灵推理灵活多变活多变ABCD框架表示法的主要不足之处：框架表示法的主要不足之处：还没有形成完整的理论体系，框架、槽、侧面还没有形成完整的理论体系，框架、槽、侧面等表示单元缺乏清晰的语义；等表示单元缺乏清晰的语义；不善于表达过程性知识。不善于表达过程性知识。返回2023-5-182.5 2.5 语义网络表示法语义网络表示法语义网络是语义网络是J.R.QuillianJ.R.Quillian于于19681968年在博年在博士论文中提出。士论文中提出。SimonSimon于于19701970年正式提出年正式提出语义网络概念。已在专家系统和自然语语义网络概念。已在专
41、家系统和自然语言理解等领域得到应用。言理解等领域得到应用。语义网络表语义网络表示法示法2023-5-182.5.12.5.1语义网络概念及结构语义网络概念及结构 语义网络是一种通过概念及其语义联系来表示知识的有向图，结点和弧必须带有标注。其中有向图的各结点用来表示各种事务、概念、情况、属性、状态、事件和动作等，结点上的标注用来区分各结点所表示的不同对象，每个结点可以带有多个属性，以表征其所表示的对象的特性。弧是有方向的，表示了结点间的主次关系。2023-5-182.5.12.5.1语义网络概念及结构语义网络概念及结构一般由一些最基本的语义单元组成。这些最基本的语义单元被称为语义基元，可用如下三
42、元组来表示为 （节点1，弧，节点2）ABRAAAAR5R4R2R1R3语义基元结构语义网络结构2023-5-18类属类属关系关系类属关系是指具体有共同属性的不同事物间的分类关系、成员类属关系是指具体有共同属性的不同事物间的分类关系、成员关系或实例关系，它体现的是关系或实例关系，它体现的是“具体与抽象具体与抽象”、“个体与集体个体与集体”的层次分类。的层次分类。常用的类属关系有：常用的类属关系有：AKO(A-Kind-of):表示一个事物是另一个事物的一种类型。表示一个事物是另一个事物的一种类型。AMO(A-Member-of):表示一个事物是另一个事物的成员。表示一个事物是另一个事物的成员。I
43、SA(Is-a):表示一个事物是另一个事物的实例。表示一个事物是另一个事物的实例。AKO动物猫ISA鱼类AMO共产党员王芳2.5.2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系鲫鱼2023-5-182.5.2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系包含关系也称为聚类关系，是指具有组织或结构特征的包含关系也称为聚类关系，是指具有组织或结构特征的“部分与整体部分与整体”之间的关系，它和类属关系的最主要的区之间的关系，它和类属关系的最主要的区别就是包含关系一般不具备属性的继承性。别就是包含关系一般不具备属性的继承性。常用的包含关系的有：常用的包含关系的有：Part_of:表示一个事物是另一个事物的一部分
44、，或说是部分表示一个事物是另一个事物的一部分，或说是部分与整体的关系。用它连接的上下层节点的属性很可能是很与整体的关系。用它连接的上下层节点的属性很可能是很不相同的，即不相同的，即Part_of联系不具备属性的继承性。联系不具备属性的继承性。包含包含关系关系Part-of汽车轮胎Part-of苏州科技学院电子学院2023-5-182.5.22.5.2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系属性关系是指事物和其属性之间的关系。属性关系是指事物和其属性之间的关系。常用的属性的关系有：常用的属性的关系有：Have：表示一个结点具有另一个结点所描述的属性。：表示一个结点具有另一个结点所描述的属性。Ca
45、n：表示一个结点能做另一个结点的事情。：表示一个结点能做另一个结点的事情。属性属性关系关系Have翅膀鸟Can电视节目电视机Have教师学校Can跑汽车2023-5-182.5.2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系时间关系是指不同事件在其发生时间方面的先后时间关系是指不同事件在其发生时间方面的先后关系，结点间不具备属性继承性。关系，结点间不具备属性继承性。常用的时间关系有：常用的时间关系有：Before：表示一个事件在一个事件之前发生。：表示一个事件在一个事件之前发生。After：表示一个事件在一个事件之后发生。：表示一个事件在一个事件之后发生。时间时间关系关系Before黎明毕业王芳毕
46、业After香港回归澳门回归Before西安事变五四运动After王芳毕业黎明毕业2023-5-182.5.22.5.2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系位置关系是指不同事物在位置方面的关系。节点间的不具位置关系是指不同事物在位置方面的关系。节点间的不具备属性继承性。常用的位置关系有：备属性继承性。常用的位置关系有：Located-on:表示一物体在另一物体之上。表示一物体在另一物体之上。Located-at:表示一物体在某一位置。表示一物体在某一位置。Located-under:表示一物体在另一物体之下。表示一物体在另一物体之下。Located-inside:表示一物体在另一物体之中。
47、表示一物体在另一物体之中。Located-outside:表示一物体在另一物体之外。表示一物体在另一物体之外。位置位置关系关系Located-at桂子山华中师范大学Located-on书桌计算机Located-inside书包写字笔Located-under出发大厅到达大厅2023-5-182.5.2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系相近关系是指不同事物在形状、内容等方面相似和接近。相近关系是指不同事物在形状、内容等方面相似和接近。常用的相近关系有：常用的相近关系有：Similar-to:表示一事物与另一事物相似。表示一事物与另一事物相似。Near-to:表示一事物与另一事物接近。表示一
48、事物与另一事物接近。相近相近关系关系Similar-to狼狗Similar-to驴马Near-to郭亮村挂壁公路Near-to苏州无锡2023-5-182.5.22.5.2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系因果关系是指由于某一事件的发生而导致另一事因果关系是指由于某一事件的发生而导致另一事物的发生，适合表示规则性知识。通常用物的发生，适合表示规则性知识。通常用If-then联系表示两个节点之间的因果关系，其含义是联系表示两个节点之间的因果关系，其含义是“如果如果，那么，那么”。因果因果关系关系If-then小明骑电动车上班天晴If-then王红去美国读书考过雅思2023-5-182.5.
49、2语义网络基本语义联系语义网络基本语义联系组成关系一种一对多的联系，用于表示某一事物组成关系一种一对多的联系，用于表示某一事物由其它一些事物构成，通常用由其它一些事物构成，通常用Composed-of联系联系表示。表示。Composed-of联系所连接的结点间不具备联系所连接的结点间不具备属性继承性。属性继承性。组成组成关系关系整数与正整数零负整数Composed-of2023-5-182.5.3 2.5.3 语义网络表示知识的方法及步骤语义网络表示知识的方法及步骤事实事实性知性知识的识的表示表示对于一些简单的事实，例如“鸟有翅膀”，“轮胎是汽车的一部分”，这里要描述这些事实需要两个节点，用前
50、面给出的基本语义联系或自定义的基本语义联系就可以表示了。对于稍微复杂一点的事实，比如在一个事实中涉及到多个事物时，如果语义网络只被用来表示一个特定的事物或概念，那么当有更多的实例时，就需要更多的语义网络。苹果树果树 树 根 叶 AKO AKO Have Have表示“苹果是一种果树，果树又是树的一种，树有根、有叶而且树是一种植物。”2023-5-182.5.3 语义网络表示知识的方法及步骤语义网络表示知识的方法及步骤（1 1）情况的表示）情况的表示在用语义网络表示表示那些不及物动词表示的语句或没有间接宾语的及物动词表示的语句时，如果该语句的动作表示了一些其它情况，如动作作用的时间等，则需要增加
