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1、知识表示,语义网络表示法其他表示方法,语义网络表示法,语义网络知识表示的基本方法语义网络的推理过程语义网络表示法的特征,语义网络,1968年奎廉(J.R.Quillian)在研究人类联想记忆时提出的一种心理学模型，基点是记忆由概念间的联系实现的。1972年西蒙(H.A.Simon)将其用于自然语言理解系统。,语义网络,语义网络把知识表示为一种图，结点表示事实或概念，弧对应于概念间的关系和关联。语义网络中结点和弧必须带有标识，用来说明它所代表的实体或语义。最基本的语义单元称为语义单元为语义基元。语义基元一般用三元组（结点1，弧，结点2）表示。例如：鸵鸟是一种鸟,鸵鸟,鸟,是一种,语义网络,把多个
2、语义基元用相应的语义关联在一起时，就形成了一个语义网络。,基本语义关系,类属关系：指具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。其体现了具体与抽象、个体与集体的概念。常用的类属关系有：A Kind of:”是一种”，如“石头是一种物质”。A menber of:”是一员”，如“张强是协会成员”。Is a:”是一个”，如“刘翔是一个运动员”。,基本语义关系,包含关系：指具有组织或结构特征的部分与整体之间的关系。常用的包含关系如下： Part of:”是一部分”，如”轮胎是车的一部分。,轮胎,汽车,Part of,基本语义关系,属性关系：指事物和其属性间的关系。常用的属性关系有：Hav
3、e:”有”，如“鸟有翅膀”。Can:”会”、”能”，如“鸟会飞”,鸟,翅膀,飞,Have,Can,基本语义关系,时间关系：指不同事件在其发生时间方面的先后次序关系。常用的时间关系有：Before:”在前”。After:”在后”，如“澳门回归在香港回归之后”。,澳门回归,香港回归,After,基本语义关系,位置关系：指不同事物在位置方面的关系。常用的位置关系有：Locate on:“在上面”Locate at:“在”Locate under:“在下面”Locate inside: “在内”Locate outside:“在外”,基本语义关系,相近关系：指不同事物在形状、内容等方面相似或接近。常用
4、的相近关系有：Similar to:“相似”Near to:“接近”,猫,虎,Similar to,基本语义关系,推论关系：指从一个概念推出另一个概念的语义关系。类似产生式。,努力学习,取得好成绩,推出,用语义网络表示知识,表示一元关系：一元关系通常可以用一元谓词P(x)表示，通常描述事物或概念的性质或属性。结点1-表示实体，结点2-表示属性，弧表示语义关系。如“鱼会游泳”表示为下图。,鱼,游泳,会,用语义网络表示知识,表示二元关系：二元关系通常可以用二元谓词P(x,y)表示，其中x,y为实体，P为语义关系，即x,y为语义基元的两个结点，P为弧。例：用语义网络表示： 动物能运动，会吃。 鸟是一
5、种动物，有翅膀会飞。 鱼是一种动物，生活在水中，会游泳。,用语义网络表示知识,动物,鱼,鸟,A kind of,A kind of,运动,吃,翅膀,飞,水中,游泳,Can,Have,Can,Can,Can,Live in,用语义网络表示知识,表示多元关系：可用多元谓词P(x1,x2,xn)表示，一般增加关系结点。例：用语义网络表示“北京位于沈阳与郑州之间”。,位置关系,沈阳,北京,郑州,边界1,边界2,居中,用语义网络表示知识,用语义网络表示情况、事件和动作时，可以通过增加情况、事件和动作结点来实现。例：用语义网络表示，小燕子这只燕子从春天到秋天占有一个巢。,小燕子,燕子,鸟,巢,鸟窝,是一只
6、,是一种,是一种,占有,用语义网络表示知识,小燕子,燕子,鸟,巢,鸟窝,是一只,是一种,是一种,占有物,占有,占有者,情况,是一种,春天,秋天,时间,是一种,是一种,开始于,结束于,用语义网络表示知识,表示事件和动作示例：常河给姜涛一张磁盘。增加事件结点。,给予事件,一张磁盘,姜涛,给,常河,主体,客体2,客体1,动作,用语义网络表示知识,表示逻辑关系：通过增加合取和析取结点表示合取和析取的逻辑关系。例如用语义网络表示“参赛者有教师、有学生、有高、有低”。 参赛者可分为四部分： A：教师、高 B：教师、低 C：学生、高 D：学生、低,用语义网络表示知识,与,A,B,C,D,或,或,参赛者,人,
7、教师,学生,高,低,状态,状态,状态,状态,部分,部分,部分,是,部分,用语义网络表示知识,全称量词表示：把一个复杂的知识命题划分为若干个子命题，每一个子命题用较简单的语义网络表示，称为一个子空间，多个子空间构成一个大空间。每个子空间看作大空间的一个结点称为超结点。例如用语义网络表示“每个学生都背诵了一首唐诗”。,用语义网络表示知识,GS,g,学生,背诵,唐诗,s,r,p,主体,客体,是,是,是,F,语义网络的推理,用语义网络表示知识的问题求解系统称为语义网络系统。其一般由两部分组成：由语义网络构成的知识库用于求解问题的控制程序或推理机,语义网络的推理,其推理是通过匹配实现的，主要过程为：根据
8、待求解问题的要求构造一个网络片段，其中有些结点或弧的标识是空的，反映待求解问题。用此网络片段到知识库中寻找可匹配的网络，以找到所需信息。当问题的语义网络片段与知识库中的某个语义网络片段匹配时，则与询问处匹配的事实就是问题的解。,语义网络的推理,例：设有如下事实，赵云是一个学生。他在东方大学主修计算机课程。他入学时间是2000年。用语义网络表示以上事实。,学生,赵云,教育,教育1,计算机,科学,大学,东方大学,2000,时间,是,是,是,是,是,接受,实施,开始于,主修,语义网络的推理,现在希望知道赵云的主修课程？构造语义网络片段。与知识库匹配。寻找答案。,学生,赵云,教育,教育？,？,是,接受
9、,主修,语义网络表示法的特征,优点结构性：把事物的属性及其之间的各种语义联系显式表达出来。联想性：根据人类记忆的心理模型提出的。自然性：自然语言与语义网络的转换易实现。缺点非严格性：没有公认的形式表示体系。复杂性：手段多、表示灵活，但由于形式的不一致增加了处理问题的复杂度。,其它表示方法,脚本表示法过程表示法面向对象表示法概念图表示,脚本表示方法,1975年夏克(R.C.Schank)根据他的概念依赖理论提出的一种知识表示方法。其基本思想是把人类生活中各类故事情节的基本概念抽取出来，构成一组原子概念，确定这些原子概念间的依赖关系，然后把所有故事情节都用这组原子概念及其依赖关系表示出来。,脚本的
10、结构,进入条件：指出事件发生的前提条件。角色：描述事件中可能出现的人物。道具：描述事件可能出现的有关物体。场景：描述事件发生的顺序。一个事件可由多个场景组成，每个场景可以是其他脚本。结果：给出脚本描述事件发生后产生的结果。,夏克的餐厅脚本,脚本：餐厅进入条件：顾客饿了、需要进餐、顾客有钱。角色：顾客、服务员、厨师、老板。道具：食品、桌子、菜单、钱。场景：第一场：进入餐厅顾客进入餐厅；寻找桌子；在桌子旁坐下。,夏克的餐厅脚本,第二场：点菜服务员给顾客菜单；顾客点菜；顾客把菜单还给服务员；顾客等待服务员送菜。第三场：等待服务员告诉厨师顾客点的菜；厨师做菜，顾客等待。,夏克的餐厅脚本,第四场：吃厨师
11、把做好的菜给服务员；服务员把菜送给顾客；顾客吃菜。第五场：离开服务员拿来帐单；顾客付钱给服务员；顾客离开餐厅。,夏克的餐厅脚本,结果：顾客吃饭了，不饿了；顾客花钱了；老板赚钱了；餐厅的食品少了。,利用脚本推理,一个脚本是一个因果链，链头是一组开场条件链尾是一组结果，中间是一串相互联系的事件。推理：一旦开场条件得到满足，后续事件逐一进行，直到结果。例如，张三来到肯德鸡餐厅，要了一份家乡鸡，然后回家。利用餐厅脚本可以回答：张三吃饭了吗？张三付饭钱了吗？等问题。,脚本表示法的特点,脚本是框架的一种特例。利于表达预先构思好的特定知识，如理解故事情节等非常有效。比较呆板，能力有限，表现力不强。,过程表示
12、法,前面介绍的知识表示方法均为陈述性表示，其强调的知识的静态，利用知识则需要控制策略来实现。过程知识表示与之不同的是，将知识和如何使用知识的方法隐式的表示为一个求解问题的过程。过程表示依赖具体问题，所以没有固定的表示形式。,面向对象表示法,对象类特性：封装性继承性多态性SMALLTALK（Xerox公司）,概念图,概念图是一种有限、连接、二部图。其结点要么是概念；要么是概念关系。为了区别概念和概念关系，概念使用矩形，概念关系表示为椭圆。,狗,黑色,颜色,本章小结-知识,主题-知识的表示知识：知识是经过裁减、塑造、解释、选择和转换了的信息。是人类在改造客观世界的实践中积累起来的认识和经验。什么是
13、知识？知识的属性：真假性和相对性，确定性和不确定性，矛盾性和相容性，可表示性和可利用性。知识的分类：确定性知识，不确定性知识；事实性知识，过程性知识，控制性知识,本章小结-知识表示,知识表示：对知识的一种描述，即用一些约定的符号，把知识编成一组计算机可以接受的数据结构。知识表示的要求：表示能力、可利用性、可维护性、可实现性和自然性。知识表示观点：过程性观点，描述性观点。,本章小结-知识表示方法,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面向对象表示法概念图,本章小结-一些说明,同一知识可以使用不同的表示方法，称为不同的表示模式。不同的领域知识适应不同的表示方法。知识表示方法多是结合解决不同的具体问题提出的，其偏重应用，缺乏严格的知识表示理论，尚未形成规范。,本章小结-一些说明,对不确定知识，不完全知识缺乏有效的表示方法。对非结构性的知识表示的手段不多。,
