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1、框架表示法2010年11月4日星期四www。themegallery。com主要内容v 框架与框架网络络 v 框架推理的基本过过程及形式 v 框架的不确定性匹配 v 框架的推理步骤骤 v 框架表示法的特点2www。themegallery。com1 简简介框架表示法理论论是由美国的人工智能学者 明斯基在1975年首先提出来的。该该理论认为论认为 人 们对现实们对现实 世界中各种事物的认识认识 都是以一种类类 似于框架的结结构存储储在记忆记忆 中，当面临临一个新 事物时时，就从记忆记忆 中找出一个合适的框架，并根 据实际实际 情况对对其细节细节 加以修改、补补充，从而形 成对对当前事物的认识认识
2、 。 也就是说说框架表示法表示的是一种经验经验 性的 知识识。3www。themegallery。com2 框架与框架网络络2.1 概述框架是描述对对象(事物，事件或概念)属性的 一种数据结结构。 框架网络络是由不同的框架通过过属性之间间的关 系而建立起来的联联系，从而构成了框架网络络。 框架网络络能够够充分表达相关对对象之间间的各种 关系。4www。themegallery。com2 框架与框架网络络2.2 框架的基本形式一个框架由若干个被称为为“槽”的结结构组组成， 每一个槽又可根据实际实际 需要分为为若干个“侧侧面” 。 槽用于描述对对象的某一方面的属性。 侧侧面用于描述相应应属性的一个
3、方面。 槽和侧侧面所具有的属性值值分别别称为为槽值值和侧侧 面值值.5www。themegallery。com2 框架与框架网络络槽名1： 侧侧面名11:侧侧面值值11 侧侧面名12:侧侧面值值12 侧侧面名1n:侧侧面值值1n 槽名k: 6www。themegallery。com2 框架与框架网络络2.3 框架的BNF描述:= :=框架名 :=, :=约约束, :=|(,)7www。themegallery。com2 框架与框架网络络:=| :=| :=| :=,:= :=| :=|8www。themegallery。com2 框架与框架网络络:=| :=|, := 几点说说明: (1)框架
4、名的值值允许带许带 有用符号名表示的参 数.当一个框架A调调用另一个带带有符号名参数的框 架B时时A需要为为B提供相应应的参数. (2)当槽值值或侧侧面值值是一个过过程时时,它既可以 是一个动动作串又可以是对对某个过过程的调调用.9www。themegallery。com2 框架与框架网络络没有侧侧面的框架可以简简化为为:槽名1：-值值1 槽名2：-值值2 槽名n：-值值n 某些槽的值值可缺省.槽值值可以有如下几种类类型: 具体值值,默认值认值 ,过过程值值,另一框架名,空10www。themegallery。com2 框架与框架网络络例 2.1 房间间框架框架:房间间 墙墙数:a=4 窗数:
5、b=2 门门数:c=1 墙墙:墙墙框架调调用(b,c) 门门:门门框架调调用 天花板:天花板框架调调用 地板:地板框架调调用 窗:窗框架调调用框架:墙墙(w,d) 墙墙面材料:白灰(或墙墙 纸纸) 颜颜色:白 窗数:w 门门数:d 窗:窗框架调调用 门门:门门框架调调用| | | | | | | | | | | | | | |11www。themegallery。com2 框架与框架网络络2.4 框架的知识识表示步骤骤框架是一种描述对对象属性并反映相关个对对象 间间的各种关系的数据结结构,并且可以把它视视作知 识单识单 位.对对于要表达的知识识,其中可能包含着许许多 对对象,各个对对象之间间有
6、着各种各样样的联联系,将这这些 有关系的对对象的框架联结联结 起来便形成了要表达知 识识的框架系统统. 框架表示知识识的具体步骤骤: 1)分析代表的知识对识对 象及其属性,对对框架中 的槽进进行合理设设置.12www。themegallery。com2 框架与框架网络络在槽及侧侧面的设设置上要考虑虑两方面的因素: 要符合系统统的设计设计 目标标,凡是系统统目标标中 所要求的属性或是问题问题 求解过过程中可能用到的属 性都要设设置相应应的槽. 不能盲目的把所有的甚至无用的属性都用 槽表示出来. 2)对对各对对象间间的各种联联系进进行考察.使用一 些常用的或根据具体需要定义义一些表达联联系的槽 名
7、,来描述上下层层框架间间的联联系. 在框架系统统中,对对象间间的联联系是通过过各个槽 的13www。themegallery。com2 框架与框架网络络槽名来表述的.通常在框架系统统中定义义一些公用,常用且 标标准的槽名,并把这这些槽名称为为系统预统预 定义义槽名.易于理 解.比如常见见的有:ISA,AKO和Instance等 例 2.2 用分层层的框架网络络表示1976年3月18日,一次强度为为里氏8.5级级的地震发发 生在下斯洛文尼亚亚地区,造成25人死亡和5亿亿美元的损损 失.多年来靠近萨萨迪豪金斯断层层的地区一直是一个地震多 发发区. 解:由于地震可看成是一种灾害事件,除地震以外,还还
8、 有火灾,洪水,飓风飓风 等灾害事件,因此可以组组成一个描述灾 害事件的框架系统统.14www。themegallery。com2 框架与框架网络络框架名: 地点:字符串 日期:单单位(年,月,日) 死亡人数:单单位(人) 财产损财产损 失:单单位(亿亿美元 ) 框架名: ISA: 强度:单单位(里氏级级) 断层层:字符串 框架名:| | | | | | | | | | | | | | | |地点:Low Slabovia 日期:1976,3,18 死亡人数:25 财产损财产损 失:5 强度8.5 断层层:Sadie Hawkins15www。themegallery。com2 框架与框架网络
9、络3) 对对各层对层对 象的”槽”及”侧侧面”进进行合理的 组织组织 和安排,避免信息描述的重复. 在框架的表示中,ISA、AKO和Instance槽 等所联联系的上下框架间间具有继继承性,这这就要求把 同一层层中不同框架间间所具有的相同的槽名作为这为这 些框架所表示的对对象的共同属性抽取出来,放入 他们们上层层框架中.16www。themegallery。com2 框架与框架网络络例 2.3 建立一个分层层的框架网络络从高层层框架至最底层层框架名依次为为,并为为相 应应的框架设设置继继承槽来避免重复描述. 解:框架定义义如下: 师师生员员工框架. 框架名: 姓名:单单位(姓,名) 年龄龄:单
10、单位(岁岁)17www。themegallery。com2 框架与框架网络络性别别:单单位(男,女) 缺省:男 健康状况:范围围(健康,一般,差) 缺省:一般 住房: 教职职工框架. 框架名: 继继承: 工作类别类别 :范围围(教师师,干部,工人) 缺省:教师师18www。themegallery。com2 框架与框架网络络学历历:范围围(中专专,大专专,本科,研究生) 缺省:本科 参加工作时间时间 :单单位(年,月) 教师师框架. 框架名: 继继承: 部门门:单单位(系,教研室) 语语种:范围围(英语语,法语语,德语语,日语语,俄语语) 缺省:英语语 职职称:范围围(教授,副教授,讲师讲师
11、,助教)19www。themegallery。com2 框架与框架网络络缺省:讲师讲师 某个教师师的实实例框架. 框架名: 继继承: 姓名:王林 年龄龄:36 健康状况:健康 参加工作时间时间 :1982,9 部门门:计计算机系软软件教研室 职职称:副教授20www。themegallery。com3 框架推理的基本过过程及形式 框架表示知识识的系统统主要由两部分组组成: 一.由框架网络络构成的知识库识库 . 二.由一组组程序组组成的框架推理机. 3.1 框架推理的基本过过程在用框架表示知识识的系统统中,推理主要是通过过 框架匹配与填槽来实现实现 的. 首先把要求解的问题问题 用一个称为问题为
12、问题 框架的 框架表示出来,然后把初始问题问题 框架与知识库识库 中 的框架进进行匹配.21www。themegallery。com3 框架推理的基本过过程及形式 比较较原则则是如果两个框架对应对应 的槽没有冲突 或满满足预设预设 的某些条件就可以认为认为 两个框架匹 配成功. 例 3.1 推理的例子假设设例2.3提出的关于师师生员员工的框架网络络 已建立在知识库识库 中,当前要求解决的问题问题 是从知 识库识库 中找出一个满满足如下条件的教师师:男性,年龄龄 在40岁岁一下的副教授,身体健康,会英语语.求解问问 题题可表示成如下初始问题问题 框架:22www。themegallery。com
13、3 框架推理的基本过过程及形式 框架名: 姓名: 年龄龄:可以与之匹配.23www。themegallery。com3 框架推理的基本过过程及形式 3.2 框架推理形式 框架链链是一种复杂杂的语义语义 网络络.语义语义 网络络中 的推理在框架中同样样可以进进行,但对对框架最主要 的推理形式为为填充槽值值.填充槽值值有几种办办法实实 现现,主要有两种:匹配和继继承. 1)匹配 框架是一类类事物的完整描述,因此框架匹配只 能做到部分匹配. 例 3.2 王强的行动动和音量想消防车车,找出王强的行 动动和音量像什么24www。themegallery。com3 框架推理的基本过过程及形式 框架1： 是
14、:人 性别别:男 行动动: 音量: 进进取心:中等框架2： 是:车辆车辆 颜颜色:红红 行动动:快 音量:极高 载载物:水匹配这这两个框架的槽:行动动和音量.框架1没 有此值值,框架2有.匹配结结果是填充框架1的两个 槽值值-王强行动动是快的,音量是极高的.25www。themegallery。com3 框架推理的基本过过程及形式 2) 继继承 继继承有两种:直接继继承和复杂继杂继 承 直接继继承:下层层框架直接从上层层框架中继继承所有的属 性值值和条件. 复杂继杂继 承:以时时序继继承为为例,即有条件的继继承. 例 3.3 框架名: 政体:资产阶级专资产阶级专 政 面积积:960万平方公里
15、人口:4.5亿亿 领导领导 党派:国民党框架名: 政体:人民民主专专政 面积积:960万平方公里 人口:4.5亿亿(1949年) 领导领导 党派:共产党26www。themegallery。com4 框架的不确定性匹配 4.1 定义义若两个框架的对应对应 的槽的值值完全一致,则则称 这这两个框架是完全匹配,或称确定性匹配. 若两个框架虽虽然不能使对应对应 槽完全一致,却满满 足预预先指定的条件,则则称这这两个框架是不完全匹 配,或称为为不确定性匹配.27www。themegallery。com4 框架的不确定性匹配 4.2 主要的匹配方法1)匹配度方法 匹配度是指当前看框架所描述的属性与已知
16、框架可匹配的程度. 匹配度方法的基本思想 首先求出两个框架匹配的匹配度,然后根据该该 匹配度与预预先给给定的框架匹配阀值进阀值进 行比较较. 最简单简单 的匹配方法给给各个属性确定一个重要 性28www。themegallery。com4 框架的不确定性匹配 2) 充分条件与必要条件方法 将框架中的某些槽分别设别设 定为为”充分条件”槽 和”必要条件”槽, 如果充分条件可以得到满满足,就 可以认为认为 相应应的两个框架可以匹配,如果充分条 件不满满足,儿必要条件满满足,就认为认为 需要进进一步搜 集信息后在进进行匹配,如果必要条件不满满足就认认 为为两个框架不可匹配. 这这种方法不仅较仅较 好的解决了框架匹配问题问题 , 而且在框架推理中可把框架分为为确认认,激活与沉 睡3种状态态,有利于确定推理和搜索方向.29www。themegallery。com4 框架的不确定性匹配 3) 规规定属性值变值变 化范围围方法 对对某些事物的某
