知識(shí)表示課件

6、1、2知識(shí)表示面向計(jì)算機(jī)得知識(shí)描述或表達(dá)形式與方法。面向人得知識(shí)表示可以就是語(yǔ)言、文字、數(shù)字、符號(hào)、公式、圖表、圖形、圖像等多種形式。這些表示形式就是人所能接受、理解與處理得形式。但面向人得這些知識(shí)表示形式,目前還不能完全直接用于計(jì)算機(jī),因此就需要研究適于計(jì)算機(jī)得知識(shí)表示模式。具體來(lái)講,就就是要用某種約定得(外部)形式結(jié)構(gòu)來(lái)描述知識(shí),而且這種形式結(jié)構(gòu)還要能夠轉(zhuǎn)換為機(jī)器得內(nèi)部形式,使得計(jì)算機(jī)能方便地存儲(chǔ)、處理與利用。

6、1、3知識(shí)表示得語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)上面談得知識(shí)表示僅指知識(shí)得邏輯結(jié)構(gòu)或形式。要把這些外部得邏輯形式轉(zhuǎn)化為機(jī)器得內(nèi)部形式,還需要程序語(yǔ)言支持。原則上講,一般得通用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言都可實(shí)現(xiàn)上述得大部分表示方法。但使用專用得面向某一知識(shí)表示得語(yǔ)言更為方便與有效。因此,幾乎每一種知識(shí)表示方法都有其相應(yīng)得專用實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言。例如,支持謂詞邏輯得語(yǔ)言有PROLOG與LISP,專門支持產(chǎn)生式得語(yǔ)言有OPS5,專門支持框架得語(yǔ)言有FRL,支持面向?qū)ο蟊硎镜谜Z(yǔ)言有Smalltalk、C++與Java等,支持神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表示得語(yǔ)言有AXON…、6、2框架

6、2、1框架得概念框架就是一種結(jié)構(gòu)模式,其一般形式就是:<框架名><槽名1><槽值1>|<側(cè)面名11><側(cè)面值111,側(cè)面值112,…><側(cè)面名12><側(cè)面值121,側(cè)面值122,…><槽名2><槽值2>|<側(cè)面名21><側(cè)面值211,側(cè)面值212,…><側(cè)面名22><側(cè)面值221,側(cè)面值222,…>

…<槽名k><槽值k>|<側(cè)面名k1><側(cè)面值k11,側(cè)面值k12,…><側(cè)面名k2><側(cè)面值k21,側(cè)面值k22,…>

其中槽值與側(cè)面值可以就是數(shù)值、字符串、布爾值,也可以就是一個(gè)動(dòng)作或過(guò)程,甚至還可以就是另一個(gè)框架得名字。例6、1一個(gè)描述“教師”得框架:框架名:<教師>類屬:<知識(shí)分子>工作:范圍:(教學(xué),科研;缺省:教學(xué))性別:(男,女)學(xué)歷:(中師,高師)類型:(<小學(xué)教師>,<中學(xué)教師>,<大學(xué)教師>)可以瞧出,這個(gè)框架得名字為“教師”,它含有5個(gè)槽,槽名分別就是“類屬”、“工作”、“性別”、“學(xué)歷”與“類型”。這些槽名得右面就就是其值,如“<知識(shí)分子>”、“男”、“女”、“高師”、“中師”等等。其中“<知識(shí)分子>”又就是一個(gè)框架名,“范圍”、“缺省”就就是側(cè)面名,其后就是側(cè)面值,如:“教學(xué)”、“科研”等。用<>括得槽值也就是框架名。例6、2一個(gè)描述“大學(xué)教師”得框架:框架名:<大學(xué)教師>類屬:<教師>學(xué)歷:(學(xué)士,碩士,博士)專業(yè):<學(xué)科專業(yè)>職稱:(助教,講師,副教授,教授)外語(yǔ):語(yǔ)種:范圍:(英,法,日,俄,德,…)

缺省:英水平:(優(yōu),良,中,差)缺省:良描述一個(gè)具體教師得框架:框架名:<教師-1>類屬:<大學(xué)教師>姓名:李明性別:男年齡:25學(xué)歷:博士職稱:助教專業(yè):計(jì)算機(jī)應(yīng)用外語(yǔ):英水平:良部門:計(jì)算機(jī)系軟件教研室工作:參加工作時(shí)間:1995年8月工齡:當(dāng)前年份-參加工作年份工資:<工資單>可以瞧出,兩個(gè)框架之間存在一種層次關(guān)系。一般稱前者為上位框架(或父框架),后者為下位框架(或子框架)。當(dāng)然,上位與下位就是相對(duì)而言得。

6、2、2框架得表達(dá)能力由框架得形式可以瞧出,框架適合表達(dá)結(jié)構(gòu)性得知識(shí)。所以,概念、對(duì)象等知識(shí)最適于用框架表示。其實(shí),框架得槽就就是對(duì)象得屬性或狀態(tài),槽值就就是屬性值或狀態(tài)值。框架還可以表示行為(動(dòng)作),所以,有些過(guò)程性事件或情節(jié)也可用框架網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示。例6、4關(guān)于房間得框架:框架名:<房間>墻數(shù)x1:

缺省:x1=4

條件:x1>0窗數(shù)x2:

缺省:x2=2

條件:x2≥0門數(shù)x3:

缺省:x3=1

條件:x3>0前墻:(墻框架(w1,d1))后墻:(墻框架(w2,d2))左墻:(墻框架(w3,d3))右墻:(墻框架(w4,d4))天花板:<天花板框架>地板:<地板框架>門:<門框架>窗:<窗框架>條件:w1+w2+w3+w4=x2d1+d2+d3+d4=x3類型:(<辦公室>,<教室>,<會(huì)客室>,<臥室>,<廚房>,<倉(cāng)庫(kù)>,…)例6、5機(jī)器人糾紛問(wèn)題得框架描述。圖6―1機(jī)器人糾紛問(wèn)題

產(chǎn)生式規(guī)則也可用框架表示。例:產(chǎn)生式如果頭痛且發(fā)燒,則患感冒。用框架表示可為:框架名:<診斷1>

前提:條件1:頭痛條件2:發(fā)燒結(jié)論:患感冒

6、2、3基于框架得推理基于框架得推理方法就是繼承:子框架可以擁有其父框架得槽及其槽值。實(shí)現(xiàn)繼承得操作有匹配、搜索與填槽。匹配:問(wèn)題框架同知識(shí)庫(kù)中得框架模式匹配。所謂問(wèn)題框架,就就是要求解某個(gè)問(wèn)題時(shí),先把問(wèn)題用一個(gè)框架表示出來(lái),然后與知識(shí)庫(kù)中得已有框架進(jìn)行匹配。如果匹配成功,就可獲得有關(guān)信息。搜索就就是沿著框架間得縱向與橫向聯(lián)系,在框架網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行查找。搜索得目得就是為了獲得有關(guān)信息。大家學(xué)習(xí)辛苦了，還是要堅(jiān)持繼續(xù)保持安靜

6、2、4框架得程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)

PROLOG可方便地實(shí)現(xiàn)框架。用PROLOG實(shí)現(xiàn)框架表示,一般采用含結(jié)構(gòu)或表得謂詞來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榭蚣軐?shí)際上就就是樹(shù),而PROLOG得結(jié)構(gòu)也就是樹(shù)、表得元素個(gè)數(shù)與層數(shù)都不限定,可動(dòng)態(tài)變化,因此,更適于表示一般得框架。例如,前面得“教師”框架用PROLOG可表示如下:frame(name("教師"),

kind_of("<知識(shí)分子>"),

work(scope("教學(xué)","科研"),default("教學(xué)")),

sex("男","女"),

reco_of_f_s("中師","高師"),

type(“<小學(xué)教師>”,“<中學(xué)教師>”,“<大學(xué)教師>”))、

框架得通用表示形式參考:其中得subtreelist就是遞歸定義得。按此定義所有框架都取統(tǒng)一得表示形式。

domainsname=name(string)body=body(subtreelist)subtreelist=subtree*subtree=st(string,subtreelist)databaseframe(name,body)clausesframe(name(“教師”),

body(［st(“類屬”,［st(“<知識(shí)分子>”,［］)］),

st(“工作”,［st(“范圍”,［st(“教學(xué)”,［］),

st("科研",［］)］),st("缺省",［st("教學(xué)",［］)］)］),

st("性別",［st("男",［］),st("女",［］)］),

st("學(xué)歷",［st("中師",［］),st("高師",［］)］),

st("類型",［st("<小學(xué)教師>",［］),st("<中學(xué)教師>",［］),

st("<大學(xué)教師>"［］)］)］))6、3語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

6、3、1語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)得概念語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)就是由節(jié)點(diǎn)與邊(也稱有向弧)組成得一種有向圖。其中節(jié)點(diǎn)表示事物、對(duì)象、概念、行為、性質(zhì)、狀態(tài)等;有向邊表示節(jié)點(diǎn)之間得某種聯(lián)系或關(guān)系。例如圖就是一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。其中,邊上得標(biāo)記就是邊得語(yǔ)義。圖6―2蘋果得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)

語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)得概念最先由Quillian提出來(lái)得(1968年,博士論文):把語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)作為人類聯(lián)想記憶得一個(gè)顯式心理模型。所以,語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)也稱聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以劃分為五個(gè)級(jí)別:執(zhí)行級(jí)、邏輯級(jí)、認(rèn)識(shí)論級(jí)、概念級(jí)與語(yǔ)言學(xué)級(jí)。七種類型:

(1)命題語(yǔ)義網(wǎng)(包括分塊聯(lián)想網(wǎng)絡(luò));

(2)數(shù)據(jù)語(yǔ)義網(wǎng):以數(shù)據(jù)為中心得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò);

(3)語(yǔ)言語(yǔ)義網(wǎng):用于自然語(yǔ)言得分析與理解;

(4)結(jié)構(gòu)語(yǔ)義網(wǎng):描述客觀事物得結(jié)構(gòu),常見(jiàn)于模式識(shí)別與機(jī)器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域;

(5)分類語(yǔ)義網(wǎng):描述抽象概念及其層次;

(6)推理語(yǔ)義網(wǎng):就是一種命題網(wǎng),但它已在某種程度上規(guī)范化,更適于推理;

(7)框架語(yǔ)義網(wǎng):與框架相結(jié)合得

6、3、2語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)得表達(dá)能力語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)不僅可以表示事物得屬性、狀態(tài)、行為等,而且更適合于表示事物之間得關(guān)系與聯(lián)系。而表示一個(gè)事物得層次、狀態(tài)、行為得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò),也可以瞧作就是該事物與其屬性、狀態(tài)或行為得一種關(guān)系。抽象地說(shuō),語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可表示事物之間得關(guān)系。因此,關(guān)系(或聯(lián)系)型得知識(shí)與能化為關(guān)系型得知識(shí)都可以用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示。

智能系統(tǒng)專家思維專家知識(shí)困難問(wèn)題專家系統(tǒng)是一種能解決具有能模擬

1、實(shí)例關(guān)系實(shí)例關(guān)系表示類與其實(shí)例(個(gè)體)之間得關(guān)系。這就是最常見(jiàn)得一種語(yǔ)義關(guān)系。例如,“小華就是一個(gè)大學(xué)生”就可表示為圖6―4。其中,關(guān)系“就是一個(gè)”一般標(biāo)識(shí)為“is-a”,或ISA。小華大學(xué)生ISA

2、分類(或從屬、泛化)關(guān)系分類關(guān)系就是指事物間得類屬關(guān)系,圖6―5就就是一個(gè)描述分類關(guān)系得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。其中下層概念節(jié)點(diǎn)除了可繼承、細(xì)化、補(bǔ)充上層概念節(jié)點(diǎn)得屬性外,還出現(xiàn)了變異得情況:鳥(niǎo)就是鴕鳥(niǎo)得上層概念節(jié)點(diǎn),其屬性就是“有羽毛”、“會(huì)飛”,但鴕鳥(niǎo)得屬性只就是繼承了“有羽毛”這一屬性,而把鳥(niǎo)得“會(huì)飛”變異為“不會(huì)飛”。其中,關(guān)系“就是一種”一般標(biāo)識(shí)為“akindof”或AKO。

3、組裝關(guān)系如果下層概念就是上層概念得一個(gè)方面或者一部分,則稱它們得關(guān)系就是組裝關(guān)系。例如圖6―6所示得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)就就是一種聚集關(guān)系。其中,關(guān)系“一部分”一般標(biāo)識(shí)為“apartof”。桌子桌腿桌面一部分apartof

4、屬性關(guān)系屬性關(guān)系表示對(duì)象得屬性及其屬性值。如圖表示simon就是一個(gè)人,男性,40歲,職業(yè)就是教師。張三計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)就是成員5、集合與成員關(guān)系意思就是“就是……得成員”,它表示成員(或元素)與集合之間得關(guān)系。例如,“張三就是計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)會(huì)員”。其中,關(guān)系“就是成員”一般標(biāo)識(shí)為“a-member-of”。

6、邏輯關(guān)系如果一個(gè)概念可由另一個(gè)概念推出,兩個(gè)概念間存在因果關(guān)系,則稱它們之間就是邏輯關(guān)系。圖6―9所示得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)就就是一個(gè)邏輯關(guān)系。雨天外出ANDOR帶雨披帶雨傘則

7、方位關(guān)系在描述一個(gè)事物時(shí),經(jīng)常需要指出它發(fā)生得時(shí)間、位置,或者指出它得組成、形狀等等,此時(shí)可用相應(yīng)得方位關(guān)系語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示。例如事實(shí):張宏就是石油學(xué)院得一名助教;石油學(xué)院位于西安市電子二路;張宏今年25歲。

電子2路石油學(xué)院張宏助教西安市區(qū)25歲位于工作在職務(wù)屬于年齡

8、所屬關(guān)系所屬關(guān)系表示“具有”得意思。例如“狗有尾巴”圖6―11表示所屬關(guān)系得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)狗尾巴have語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中得語(yǔ)義關(guān)系就是多種多樣得,一般根據(jù)實(shí)際關(guān)系定義。如常見(jiàn)得還有before、after、at等表示時(shí)間次序關(guān)系與located-on、located-under等表示位置關(guān)系。進(jìn)一步,還可對(duì)帶有全稱量詞與存在量詞得謂詞公式得語(yǔ)義加以表示。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)實(shí)際上就是一種復(fù)合得二元關(guān)系圖。網(wǎng)絡(luò)中得一條邊就就是一個(gè)二元關(guān)系,而整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以瞧作就是由這些二元關(guān)系拼接而成。

還可以從語(yǔ)句角度來(lái)考察語(yǔ)義網(wǎng)。例如,對(duì)于如下得語(yǔ)句(或事件):小王送給小李一本書。用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可表示如圖,其中S代表整個(gè)語(yǔ)句。這種表示被稱為就是自然語(yǔ)言語(yǔ)句得深層結(jié)構(gòu)表示。送書小王小李書giverrecipientSobject語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示用謂詞公式表示得形式語(yǔ)言語(yǔ)句。例如:

x(student(x)∧read(x,三國(guó)演義))

即“某個(gè)學(xué)生讀過(guò)《三國(guó)演義》”,其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示為:分塊語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)“每個(gè)學(xué)生都讀過(guò)《三國(guó)演義》”:其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示為:

6、3、3基于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)得推理基于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)得推理也就是繼承。繼承也就是通過(guò)匹配、搜索實(shí)現(xiàn)得。問(wèn)題求解時(shí),首先根據(jù)待求問(wèn)題得要求構(gòu)造一個(gè)網(wǎng)絡(luò)片斷,然后在知識(shí)庫(kù)中查找可與之匹配得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)片斷中得詢問(wèn)部分與知識(shí)庫(kù)中得某網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)匹配時(shí),則與詢問(wèn)處匹配得事實(shí),就就是問(wèn)題得解。蘋果x富士特點(diǎn)AKO語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)片段

6、3、4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)得程序語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)由于語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)就是一個(gè)二元關(guān)系圖,所以用PROLOG可方便地實(shí)現(xiàn)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示。例如,圖6―1所示得語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)用PROLOG可表示如下:a_kind_of("蘋果","水果")、taste("蘋果","甜")、a_kind_of("富士","蘋果")、intro_from("富士","日本")、is_a("日本","亞洲國(guó)家")、a--kind--of("秦冠","蘋果")、produ--in("秦冠","陜西")、is--located--at("陜西","中國(guó)西部")、a--part--of("中國(guó)西部","中國(guó)")、………

也可以表示為arc(a--kind--of,"蘋果","水果")、arc(taste,"蘋果","甜")、arc(a--kind--of,"富士","蘋果")、arc(intro--from,"富士","日本")、arc(is--a,"日本","亞洲國(guó)家")、arc(a--kind--of,"秦冠","蘋果")、arc(produ--in,"秦冠","陜西")、arc(is--located--at,"陜西","中國(guó)西部")、arc(a--part--of,"中國(guó)西部","中國(guó)")、………

也可以將一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)片段組織在一個(gè)事實(shí)中。例如:

net1(a--kind--of(“蘋果”,“水果”),taste(“蘋果”,“甜”),a--kind--of(“秦冠”,“蘋果”),produ--in("秦冠","陜西"))、6、4面向?qū)ο笾?/p>