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1、 2.4 2.4 语义网网络表示法表示法1人工智能-知识表示-语义网络表示法1. 基本网元例： 宠物兔是一种兔子。三元组表示 （宠物兔，是一种，兔子） 基本网元: （节点1，弧，节点2） 节点点指示事物节点间以有向弧有向弧连接弧上的标签则指示节点间关系。pet rabbitrabbitA kind of有向?图表示2人工智能-知识表示-语义网络表示法每个每个语义基元可表示基元可表示为三元三元组： （结点点1，弧，弧，结点点2）3人工智能-知识表示-语义网络表示法IsaManJohnP.E.RegisterMale StudentCourseIsaAkoJohn 选修了体育课.4人工智能-知识表
2、示-语义网络表示法椅子有主了。加上去的5人工智能-知识表示-语义网络表示法2. 基本语义关系（1）类属关系属关系 具有共同属性的不同事物具有共同属性的不同事物间的分的分类关系、成关系、成员关关系或系或实例关系，体例关系，体现的是的是“具体与抽象具体与抽象”、“个个体与集体体与集体”的概念。的概念。中国6人工智能-知识表示-语义网络表示法（2）包含关系包含关系 也称也称为聚聚类关系，是指具有关系，是指具有组织或或结构特征的构特征的 “部分与整体部分与整体”之之间的关系。与的关系。与类属关系的最主属关系的最主要区要区别是包含关系一般不具是包含关系一般不具备属性的属性的继承性。承性。窗户7人工智能-
3、知识表示-语义网络表示法（3）属性关系）属性关系 事物和其属性之事物和其属性之间的关系。常用的属性关系有的关系。常用的属性关系有“Have”，“Can”等等（4）时间关系 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”，“after”等8人工智能-知识表示-语义网络表示法（5）位置关系）位置关系 不同事物在位置方面的关系。不同事物在位置方面的关系。（6）相近关系 不同事物在形状、内容等方面相似或接近的关系（7）推论关系 从一个概念推出另一个概念的语义关系9人工智能-知识表示-语义网络表示法3. 语义网络结构 当把多个网元用相应的语义关联在一起的时候，得到一个语义网络。
4、pet rabbitrabbitA kind ofrabbitanimalIsapet rabbitrabbitA kind ofanimalIsa宠物兔是一种兔子;兔子是一种动物。10人工智能-知识表示-语义网络表示法4. 知识的语义网络表示1）事事实或概念的表示或概念的表示 用用结点点1表示表示实体，用体，用结点点2表示表示实体的性体的性质或属或属性等，用弧表示性等，用弧表示结点点1和和结点点2之之间的的语义关系。关系。11人工智能-知识表示-语义网络表示法 例1：动物能运动、会吃。鸟是一种动物，鸟有翅膀、会飞。鱼是一种动物，鱼生活在水中、会游泳。12人工智能-知识表示-语义网络表示法与框
5、架对比：弧上标明的地点(place)、日期(day)、伤亡(fatalities)、损失(damage)、震级(mag nitude)、断层(fault)是槽的名称，节点中填入相应的填充值。例例2 地震地震报道道13人工智能-知识表示-语义网络表示法例3： 王强是理想公司的经理；理想公司在中关村；王强28岁。另有一个王强是理想公司经理聘用的职员,职员王强22岁。14人工智能-知识表示-语义网络表示法例4： 李新的自行车是永久牌、蓝色、26型。王红的自行车是金狮牌、红色、24型。 思考？15人工智能-知识表示-语义网络表示法2） 情况和情况和动作的表示作的表示 西蒙在他提出的表示方法中增加了情况
6、西蒙在他提出的表示方法中增加了情况结点和点和动作作结点，用一个点，用一个结点来表示情况或点来表示情况或动作。作。 例1：常河给江涛一张磁盘16人工智能-知识表示-语义网络表示法例2：这只小燕子从春天到秋天占有一个巢。占有情况17人工智能-知识表示-语义网络表示法例3：神州大学和东方大学两校篮球队在东方大学进行一场比赛，结局的比分是85：89.18人工智能-知识表示-语义网络表示法3） 逻辑关系的表示关系的表示 合取与析取；存在量合取与析取；存在量词与全称量与全称量词 增加合取结点与析取结点“a kind of”, “is a”亨德里克提出的网络分区技术：把复杂命题划分为若干个子命题，每一个子命
7、题用一个较简单的语义网络表示，称为个子空间，多个子空间构成一个大空间。每个子空间看作大空间中的一个结点，称作超结点。空间可以逐层嵌套，子空间之间用弧互相连接。人工智能-知识表示-语义网络表示法量词例1：每个学生都学习了一门程序设计语言子空间的代表与子空间的联系全称变量存在变量20人工智能-知识表示-语义网络表示法量词例2：每个学生都学习了所有程序设计语言全称变量弧的个数=全称变量个数21人工智能-知识表示-语义网络表示法量词例3：每个学生都学习了C+语言子空间中所有非全称变量必须是全称变量的函数22人工智能-知识表示-语义网络表示法语义网网络是一种用是一种用实体及其体及其语义关系来表达关系来表
8、达知知识的有向的有向图。从从结构上看，构上看，语义网网络是由一些用相是由一些用相应的的语义联系关系关联在一起的在一起的语义单元构成的。元构成的。每个每个语义基元可表示基元可表示为三元三元组： （结点点1，弧，弧，结点点2）小结23人工智能-知识表示-语义网络表示法5. 语义网络系统用用语义网网络表示知表示知识的的问题求解系求解系统称称为语义网网络系系统。主要由两大部分所主要由两大部分所组成：成： 1. 由由语义网网络构成的知构成的知识库 2. 用于用于问题求解的推理机构求解的推理机构语义网网络的推理的推理过程主要有两种：程主要有两种： 继承承和和匹配匹配24人工智能-知识表示-语义网络表示法语
9、义网络系统继承：承： 把把对事物的描述从抽象事物的描述从抽象结点点传递到具体到具体结点，通点，通常是沿着常是沿着Is-a、A-Kind-of等等继承弧承弧进行的。通行的。通过继承可以得到所需承可以得到所需结点的一些属性点的一些属性值。匹配：匹配： 在知在知识库的的语义网网络中中寻找与待求解找与待求解问题相符的相符的 语义网网络模式。模式。25人工智能-知识表示-语义网络表示法匹配的主要过程（1）根据待求解）根据待求解问题的要求构造一个网的要求构造一个网络片片断，断，该网网络片断中有些片断中有些结点或弧的点或弧的标识是空是空的，称的，称为询问处，它反映的是待求解的，它反映的是待求解的问题。（2）
10、根据）根据该语义片断到知片断到知识库中去中去寻找所需找所需要的信息。要的信息。（3）当待求解）当待求解问题的网的网络片断与知片断与知识库中的中的某某语义网网络片断相匹配片断相匹配时，则与与询问处相匹相匹配的事配的事实就是就是该问题的解。的解。26人工智能-知识表示-语义网络表示法匹配例：假设在知识库中存放着如下语义网络，问：职员王强在哪个公司工作？27人工智能-知识表示-语义网络表示法APENDIX1 ENGLISH WORDSSemantic NetworkConceptual GraphsThe node of the graphLableled arcs28人工智能-知识表示-语义网络表
11、示法小结: 框架结构与语义网络结构接近构接近 框架的表示结构与语义网络节点的表示结构接近。 语义差差别 框架表示法更强调表示事物的内部结构 语义网络更强调表示事物间的关系作业3.2129人工智能-知识表示-语义网络表示法用用语义网网络描述描述积木世界中的一木世界中的一个房子个房子(House)图(a)，它是由，它是由长方方块(Brick)B支撑着楔形支撑着楔形块(Wedge)A组成的；成的；图(b)说明了房子明了房子这个概念由个概念由A、B两部分两部分组成，其中引入了指示成，其中引入了指示器器“的一部分是的一部分是(one-part-is)”；图(c)说明明A A被被B B支撑着，指示器支撑着
12、，指示器“被被支撑着支撑着(is-supported-by)”表示了表示了这种关系；种关系；图(d)说明明A是一个楔形是一个楔形块，B是一个是一个长方方块，它，它们都用了同一种都用了同一种指示器指示器“是一个是一个(is-a)”；图(e)给出了一个房子的完整出了一个房子的完整语义网网络。30人工智能-知识表示-语义网络表示法描述房子概念的描述房子概念的语义网网络 31人工智能-知识表示-语义网络表示法 通通过反例反例强化化语义网网络表达的知表达的知识 如下如下图，通，通过对房子的房子的样本本(a)和反例和反例(b)、(c)语义网网络的比的比较，很容易得到，很容易得到对房子概念更深刻的房子概念更
13、深刻的认识，这种种认识的深化体的深化体现在在(d)图中某些指示器中某些指示器变成了加成了加强形式：形式：must-be-supported、must-be-a。 32人工智能-知识表示-语义网络表示法33人工智能-知识表示-语义网络表示法 语义网络最早由奎廉（Quillian）于1968年提出，作为描述人类联想记忆（合理）的一种心理学模型。 当时语义网络主要应用于自然语言理解系统中，表示事物之间的关系。 由于其强大和直观的表示能力，不久就广泛应用于人工智能研究和应用开发的许多领域。APENDIX 2 APENDIX 2 语义网络产生背景34人工智能-知识表示-语义网络表示法2.5 语义网络表示
14、法语义网网络是奎廉是奎廉 (J. R. Qullian) 1968年在年在研究人研究人类联想想记忆时提出的一种心理学模型，提出的一种心理学模型，他他认为记忆是由概念是由概念间的的联系系实现的。随后，的。随后，奎廉又把它用作知奎廉又把它用作知识表示。表示。1972年，西蒙在他的自然年，西蒙在他的自然语言理解系言理解系统中中采用了采用了语义网网络表示法。表示法。1975年，亨德里克年，亨德里克 (G. G. Hendrix) 提出了提出了语义网网络分区技分区技术。35人工智能-知识表示-语义网络表示法语义网网络的基本概念的基本概念 语义网网络是一种通是一种通过概念及其概念及其语义关系来表达知关系来
15、表达知识的有向的有向图。在。在语义网网络结构中使用了三种构中使用了三种图形符号：形符号：框框-节点点带箭箭头及文字及文字标识的的线条条-有向弧有向弧和文字和文字标识线-指指针36人工智能-知识表示-语义网络表示法4 知识的语意网络表示(1). 语义网网络多元多元关系表示关系表示(2).语义网网络逻辑关系表示关系表示 37人工智能-知识表示-语义网络表示法 (1). 多元关系？！例： John给Mary一个礼物。先将整个描述表示为一个给出事件G1，使其作为事件类Giving-Event的一个例子 再说明G1中的John是给出者（Giver） Mary是接受者（Receiver） Gift则是给出
16、的东西（Thing) 38人工智能-知识表示-语义网络表示法Giving-EventGiverMaryThingG1IsaJohnGiftPhysical-ThingsIsaPersonsIsaIsaReceiver给出事件出事件39人工智能-知识表示-语义网络表示法(2). 逻辑关系 事物之间不仅存在可以直接用关系弧表示的语义关系，也存在与、或、非、蕴涵等逻辑关系。可以通过附加一些特殊的标记来指示逻辑关系。1） 逻辑与“2） 逻辑或40人工智能-知识表示-语义网络表示法 例： John给Mary一个礼物。 Isa(G1,Givig-Event) Giver(G1,John) Receiver
17、(G1,Mary) Thing(G1,Gift)1） 逻辑与 语义网络中由关系弧指示的二元关系之间具有隐含的逻辑“与”关系，所以不必作附加处理。 这种与关系的隐含可以从多元谓词公式转变为多个二元谓词公式的过程中观察到。ThingReceiverGiving-EventGiverMaryG1IsaJohnGift41人工智能-知识表示-语义网络表示法 例： ISA(A，B)PART-OF(B，C)当2条（或多条）关系弧有逻辑或关系时，可以用虚线框将在这些弧围起来，并在虚线框上加标记DIS（disjunction）。2） 逻辑或如果没有加注析取界限加注析取界限，则这个网络就会被解释为 ISA(A，B)PART-OF(B，C)42人工智能-知识表示-语义网络表示法
