《知识与知识表》ppt课件

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1、第二章 知识与知识表示,第一节 引言 一、知识 知识是信息经过加工整理、解释、挑选和改造而成的。 二、知识类型 1、事实性知识 一般采用直接表示形式。 注：1）若事实性知识是批量的、有规律的，则往往以表格、图册，甚至数据库等形式出现； 2）某些事实性知识表现为规则的形式（尽管有时事实和规则分开处理）,第二章 知识与知识表示,第一节 引言 二、知识类型 2、过程性知识 描述做某事的过程，使人或计算机照此去做。 3、行为性知识 不直接给出事实本身，只给出它在某方面的行为。 注：从某种意义上说，行为性知识是描述事物的内涵，而非外延。 4、实例性知识 只给出一些实例，关于事物的知识就隐藏在这些实例中。

2、,第二章 知识与知识表示,第一节 引言 二、知识类型 4、实例性知识 注：实例性知识和事实性知识的主要区别是：人们感兴趣的一般不是这些实例本身，而是在大批实例后面隐藏的规律性知识。 5、类比性知识 既不给出外延，也不给出内涵，只给出它与其它事物的某些相似之处。,第二章 知识与知识表示,第一节 引言 二、知识类型 5、类比性知识 注：类比性知识一般不能完整地刻划事物，有时会以偏概全，但它可以启发人们在不同领域的知识间架起桥梁，利用一个领域的知识去解决另一个领域的问题。 6、元知识 关于知识的知识。 注：元知识经常以控制知识的形式出现。,第二章 知识与知识表示,第一节 引言 三、知识表示原则 1、

3、表示知识的范围是否广泛？ 注：逻辑是一种广谱的知识表示工具。 2、是否适合于推理？ 注：人工智能主要对适合推理的知识表示感兴趣。 3、是否适合于计算机处理？ 4、是否有高效的算法？ 5、能否表示不精确知识？ 注：自然界的信息具有先天的模糊性和不精确性。,第二章 知识与知识表示,第一节 引言 三、知识表示原则 6、能否模块化，以便于知识分层？ 7、知识和元知识能否用统一的形式表示？ 8、是否适合于加入启发式信息？ 控制知识（元知识）信息启发式信息 9、过程性表示还是说明性表示？ 说明性表示：只给出事物本身的属性及事物之间的相互关系，对问题的解答就隐含在这些知识之中。,第二章 知识与知识表示,第一

4、节 引言 三、知识表示原则 9、过程性表示还是说明性表示？ 过程性表示：给出解决一个问题的具体过程。 注：说明性表示涉及细节少，抽象程度高，可靠性较好，修改方便，但执行效率较低。 10、表示方式是否自然？,第二章 知识与知识表示,第一节 引言 四、常见的知识表示形式 1、演绎系统 2、产生式系统 3、框架结构 4、语义网络 5、过程性知识表示 6、面向对象知识表示 7、基于本体的知识表示法,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 一、谓词演算 1、命题 陈述 2、谓词 带有参数的命题 注：1）谓词比命题有更强的表达能力，可将知识单元细分； 2）谓词可代表变化着的情况，谓词的真假值可因参数而异

5、； 3）可利用谓词在不同的知识之间建立联系，使用同名参数。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 一、谓词演算 3、谓词解释 人为地指派给谓词的含义 注：1）由于解释的不同，谓词的真假值也就不同； 2）对于复杂的谓词公式，研究其不同的解释具有更大的重要性； 3）对一个谓词公式可给出多种甚至无穷多种不同的解释。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 一、谓词演算 3、谓词解释 人为地指派给谓词的含义 注：4）每种解释由下列基本部分组成： A）一组基本域Di,i=1n B）每个常量均是某个Di中的一个元素 C）每个变量均在某个Di中取值 D）每个m目函数均是一个映射 Di1Di2 . Di

6、mDim+1 （对于jk,可以有Dij=Dik),第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 一、谓词演算 3、谓词解释 人为地指派给谓词的含义 注：4）每种解释由下列基本部分组成： E）每个m目谓词均是一个映射 Di1Di2 . Dim（T，F） （T代表真，F代表假) 5）若一个谓词公式在所有解释下均为真，则称此公式为永真公式。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 一、谓词演算 3、谓词解释 人为地指派给谓词的含义 注：5）利用谓词演算进行逻辑推理的核心任务就是判断一个谓词公式是否永真。但判断一个谓词公式的永真性比较困难，甚至有人证明，根本不存在这样的算法。,第二章 知识与知识表示,第

7、二节 演绎系统 一、谓词演算 4、谓词演算 谓词及谓词之间关系的研究 1）符号集 真值常量：T、F 联结符号：、 运算符：= 量词：、 常量：函数常量、谓词常量 变量：函数变量、谓词变量 注：对于变量，可使用量词。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 一、谓词演算 4、谓词演算 谓词及谓词之间关系的研究 2）项 A）常量和变量是项 B）若t1,t2,tn是项，则fn(t1,t2,tn)和Fn(t1,t2,tn)也是项(fn 为n目函数常量， Fn 为n目函数变量)。 3）原子公式和合式公式(wff),第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 一、谓词演算 5、主要的谓词演算 命题演算一阶

8、谓词演算二阶谓词演算 其中，最重要的是一阶谓词演算。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 二、自然演绎系统 给定一个有限的或递归的公理集，及一个有限推理规则集，构成一个自然演绎系统。 注：1）若在某个确定的范围内，任何永真公式均可由一个演绎系统推导出，则称此演绎系统对于该范围来说是完备的。 2）（Godel）对于一阶谓词演算，存在着完备的演绎系统，对于二阶谓词演算，不存在着完备的演绎系统。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 二、自然演绎系统 注：3）在实际应用中，仅推演永真式是不够的，任何有意义的知识推理系统均需处理非永真公式，它的谓词被指派以某种解释，即语义。我们应该使用含有语

9、义的演绎系统。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 三、与或句演绎系统 1、与或句 只有与符号()、或符号()、谓词(也称原子)和前有非符号的谓词(也称负原子，正负原子统称句节)以及看不见的全称量词的合式公式称为与或句。 2、与或句的生成步骤 1）化成前束范式，使所有量词均在合式公式的最前面，且每个量词的辖域均是整个公式。 2）消去存在量词，只剩下全称量词。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 三、与或句演绎系统 3、置换规则 左部只能有一个句节，右部可以是任意的与或句。 注：1）与或句演绎系统的推理方法是将已知条件变成与或句，然后根据置换规则将已知条件按句节逐步置换 2）与或句演

10、绎系统可以用于求证某个目标推理，也可以进行反向推理。当用作反向推理时，比较实用。,第二章 知识与知识表示,第二节 演绎系统 四、子句演绎系统 1、子句 只有或符号和非符号的合式谓词公式称为子句，用或符号连接多个句节而成。 2、子句演绎方法 消解法Robinson 基于Horn子句逻辑 3、消解法基本思想 把已知条件表示成一组子句，把求证目标先表示成子句，后在前面加非符号，把加了非符号的目标子句和条件子句组合，若通过消解推出空子句，则目标得以证明。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 一、基本概念 1、产生式 在自然界的各种知识单元之间存在着大量的因果关系。这是前提和结论之间的关系，可用

11、产生式（或称规则）来表示。 产生式（规则）：前提和结论之间的关系式。 表示形式：前提结论 2、事实 无需前提条件的产生式，可用于表示已知的事实。 表示形式： 事实,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 一、基本概念 3、产生式系统 将一组产生式放在一起，让它们互相配合、协调作用，一个产生式生成的结论可供另一个产生式作为前提使用。以这种方式求得问题的解决的系统，称为产生式系统。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 1、产生式系统构成 a)一组规则(即产生式本身) 每个规则分为左部(LHS)和右部(RHS)。 一般说来，左部表示情形，即什么条件发生时此产生式应该被调用。

12、右部表示动作，即此产生式被调用后所做的事情。 在核实左部情形时，通常采用匹配的方法，即查看当前数据基中是否存在规则左部所指示的情形。若存在，则认为匹配成功，否则认为匹配不成功。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 1、产生式系统构成 a)一组规则(即产生式本身) 匹配成功时，执行右部规定的动作。这种动作一般是对数据基中的数据作某种处理。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 1、产生式系统构成 b)数据基 每个产生式系统均有一个数据基，其中存放的数据既是构成产生式的基本元素，又是产生式作用的对象。 注：数据基不同于数据库。数据基中的数据是广义的，可以是

13、常量、变量、多元组、谓词、表结构、图象等等。其意义往往指一个事实或断言，可看成一个知识元。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 1、产生式系统构成 c)一个解释程序 负责整个产生式系统的运行，包括规则左部和数据基的匹配、从匹配成功的规则（可能不止一个）中选出一个加以执行、解释执行规则右部的动作，并掌握时机结束产生式系统的运行等等。 注：其中每一步均可有不同的含义。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 2、产生式系统特点 a)相对固定的格式 任何产生式均由LHS和RHS组成，左部匹配，右部动作。 匹配提供的信息只有两种：成功或失败。 匹配过程中不允许产

14、生副作用。规则匹配失败时，对数据基无影响。 匹配一般无递归，无复杂的计算。右部的动作一般是最基本的，无复杂的控制。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 2、产生式系统特点 b)知识的模块化 在每个具体的产生式系统所适用的专门领域知识被分成许多知识元，存于数据基中。而每个规则指明了有关知识元之间的关系及其使用方法。 规则本身也可看成是知识元，这种知识元不同于通常数据基中存放的知识元，因为它是指示如何使用数据基中存放的知识元，因此，也称为元知识，即关于知识的知识。由此可见，元知识也是模块化的。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 2、产生式系统特点 b)

15、知识的模块化 此外，还有如何使用这些规则的知识，包括规则匹配的次序、匹配冲突的解决等解释系统中所包含的功能。这种有关元知识的知识称为高阶元知识。它们也可模块化并写成规则的形式。不过，只有少数系统能做到，而大部分系统是将高阶元知识不明确地写成规则的形式，不以任何明确的形式显示出来，规则使用方法隐含在系统本身的定义中。这是模块化不彻底的表现，可扩展性差。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 2、产生式系统特点 b)知识的模块化 注：知识的模块化使得知识基（包括数据基和规则基）的补充和修改变得非常容易。但要注意任何修改和扩充必须保持知识基的无矛盾性和一致性。这种一致性检验最好由

16、系统自动执行，至少检验到一定程度。因为从理论上，在某些情形下彻底的一致性检验是不现实的。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 2、产生式系统特点 c)相互影响的间接性 产生式系统一般是“数据驱动”，看不见控制流。 一个产生式的调用对其它产生式的影响不是直接传送过去，而是通过修改数据基来间接实现（当其它产生式的左部与数据基匹配时，发现数据基内容已变，从而，各产生式执行效果也就跟着发生变化）。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 2、产生式系统特点 c)相互影响的间接性 注：这个特点有利于知识模块性，但使产生式系统的效率受到影响。,第二章 知识与知识表示,第三节 产生式系统 二、基本特征 2、产生式系统特点 d)机器可读性 包括机器识别产生式、语法检查和某种程度上的语义检查。 语法检查包括无矛盾性检验和冗余检查。 语义检查涉及知识的具体领域，如通常数据库中的一致性检验。 可读性的另一含义是对产生式作出解释，是对产生式系统为解决某一问题所给答案的解释，即，对推理过程作