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知識表示方法

知識表示方法. 知識是一切智能行為的基礎. 要使計算機具有智能就必須使它具有知識 現有的知識表示方法： 一階謂詞表示法、產生式表示法、 語義網絡表示方法、框架表示法、 腳本表示法、過程表示法、 Petri 網表示法、 物件導向表示法、狀態空間表示法、 問題規納表示法等. 知識的基本概念. 知識是人們在改造客觀世界的實踐中積累起來的 認識和經驗 。 噪音：不相關、關聯性小、模糊的數據

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知識表示方法

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Presentation Transcript

  1. 知識表示方法 知識是一切智能行為的基礎

  2. 要使計算機具有智能就必須使它具有知識 • 現有的知識表示方法： 一階謂詞表示法、產生式表示法、 語義網絡表示方法、框架表示法、 腳本表示法、過程表示法、Petri網表示法、 物件導向表示法、狀態空間表示法、 問題規納表示法等

  3. 知識的基本概念 • 知識是人們在改造客觀世界的實踐中積累起來的認識和經驗。 噪音：不相關、關聯性小、模糊的數據 數據：潛在關聯的數據項 信息：經過處理的關聯數據 知識：專門的信息 元知識：關於知識的知識

  4. 數據：可以定義為某事物的數量、屬性、位置及其相互關係等的抽象表示。賦予不同的物質就可以代表不同的涵義。數據：可以定義為某事物的數量、屬性、位置及其相互關係等的抽象表示。賦予不同的物質就可以代表不同的涵義。 • 信息：信息是 “數據所表示的涵義”。數據與信息的關係可以表述成：數據是信息的載體和表示，而信息是對數據的解釋。 一個信息可以用一組描述詞及其值來描述： 人(姓名：XX；年齡：XX；性別：XX…..)

  5. 知識：每個人對知識的看法各有不同；從知識庫的觀點來看，知識是某領域中所涉及的各有關方面、狀態的一種符號表示。知識：每個人對知識的看法各有不同；從知識庫的觀點來看，知識是某領域中所涉及的各有關方面、狀態的一種符號表示。 • 目前所認可的知識定義：知識是把有關信息關聯在一起所形成的信息結構。 • 知識可以表示某一生活常識或規律(事實)，也可以表示某種因果關係(規則)。

  6. 知識的屬性 • 真偽性-可以通過實踐檢驗或用邏輯推理證明其真偽。 • 相對性-在一定條件下或特定時刻為真的知識，當時間、條件或環境發生變化時可能變成假的。 • 不完全性-大致分為條件不完全和結論不完全。 • 不確定性(模糊、不精確)-知識並非總是一體兩面 “非真即假”，可能處於某種中間狀態。 • 可表示性-知識作為人類經驗存在於人腦之中，但可以用各種方式表示出來(符號、圖形、物理等表示法)。

  7. 可存儲性、可傳遞性和可處理性 知識可以表示出來，就可以把它存起來、可以通過書本來傳遞、可以通過教師的講授來傳播、還可以通過計算機網絡等來傳輸；知識一旦表示出來，就可以同數據一樣進行處理。 • 相容性-關於知識集合的一個屬性；存在於一體的所有知識之間應該是不矛盾的。

  8. 知識的分類 • 確定程度：確定性、不確定性 知識。 • 性質：概念、命題、公理、定理、規則、方法。 • 涵義：事實、規則、規律(不帶變量&帶變量)、推理方法。 • 作用：事實性、過程性、控制性 知識。 • 應用範圍：常識性、領域性 知識。 • 問題求解過程中的作用：靜態、動態 知識。

  9. 層次性：表層、深層 知識。 • 等級性：零級、一級、二級 知識。 零級：是常識性和原理性知識。 一級：是經驗性知識。 二級：運用上述兩級知識的知識。 二級以上的知識稱為元知識，可分為： 人們知道的知識與關於如何運用知識的知識。

  10. 知識表示 • 知識表示就是將知識表示成為計算機可以接受的形式。

  11. 知識表示方法的衡量及特性 • 一個好的知識表示應具備以下特性： 1.完備性 2.一致性 3.正確性 4.靈活性 5.可擴充性 6.可理解性 7.可利用性 8.可維護性

  12. 一階謂詞邏輯表示法 • 表現方式與人類自然語言比較接近 • 是最基本的知識表達法 • 命題與真值：一個陳述句稱為一個斷言；具有真假意義的斷言稱為 命題；如命題是事實則其真值為 真，否則為 假 • 論域與謂詞：論域是由所討論的物件全體所構成的集合，其中的元素稱為個體；命題是由謂詞來表示的，一個謂詞可分為謂詞名和個體，例 命題：人工智慧是一門科學，用謂詞表示則為 科學(人工智能)，科學是謂詞名、人工智能是個體，謂詞名通常用英文大寫表示，個體為小寫。

  13. 可以用來表達事物的因果關係(規則)，通常用蘊含式表示，如X→Y，代表如果X，則Y。可以用來表達事物的因果關係(規則)，通常用蘊含式表示，如X→Y，代表如果X，則Y。 • 謂詞邏輯表示法： 優點：符號簡單、描述易於理解、自然、嚴密、靈活、模塊化、每項事實僅需表達一次、具有推理規則、可以從舊適時推出新事實。 缺點：難於表示過程是和啟發式知識、知識庫難以管理、當事實大增時，容易產生組合爆炸、無法表示不精確與不確定的知識。

  14. 產生式表示法 • 是應用最多和最成熟的一種。 • 可以表示具有因果關係的知識，前件→後件；前件為前提，後件為結論或動作。 • 產生式系統：由全局數據庫、產生式規則庫、控制策略組成；1.用於存放問題求解過程中各種當前信息的數據結構。2.是某領域知識(規則)的存儲氣。3.負責規則的選取和系統的運行。 • 產生式知識表示：使用三元組(物件，屬性，值)表示事實，用(關係，物件1，物件2)表示物件間的關係。

  15. 產生式表示法的特點 • 格式固定，形式單一，規則獨立，數據庫建立容易。 • 推理方式單純，沒有複雜的計算。 • 知識庫與推理機分離，修改方便。 • 可以表示確定性知識也可以表示不確定性知識。 缺點： 十分耗時、容易引起組合爆炸，對於具有結構複雜關係的知識無能為力。

  16. 語義網絡表示法 • 也稱為聯想網絡，是利用結點和帶標記的邊構成有向圖描述事件、概念、狀況、動作以及客體之間的關係；通常由語法、結構、過程、語義4部分組成。 • 語法：決定表示詞彙表中允許用哪些符號。 • 結構：敘述符號排列的約束條件。 • 過程：說明訪問過程。 • 語義：確定與描述相關的意義和用法。 • 結點：表示概念、事務、時間、情況等。 • 弧：有方向、有標註的邊；可以顯示結點間的主、輔關係，指向別人者為主，被指向者則為輔。

  17. RAB B A 最簡單的語義網絡（基本網元） 語義網絡的BNF(backus normal form)描述為： <語義網絡>∷＝<基本網元>｜Merge（<基本網元>，…） <基本網元>∷＝<結點><語義聯繫><結點> <結點>∷＝（<屬性-值對>，…） <屬性-值對>∷＝<屬性名>：<屬性值> <語義聯繫>∷＝<预定義語義聯繫>｜<自定義語義聯繫>

  18. A RAB RAD RAC B C D RCG RBE RCF RDG RFE E F G 語義網絡結構示例

  19. AKO ISA 燕子 鳥 動物 HAVE 翅膀 語義聯繫示意 • 常用的語義聯繫 ISA(Is-a)、AKO(A-kind-of)、HAVE、AMO(A-member-of)表示事物得性質、屬性；Composed-of表示構成關係； Before、After、At 表示時間關係；Located-on、Located-at、 Located-under等表示事物間的位置；Similar-to、Near-to表示相似或接近關係等。

  20. 物件 屬性 值 狗 毛色 棕黃色 狗 品種 京巴 狗 年齡 3 貓 毛色 白色 貓 品種 波斯 貓 年齡 5 • 常用的知識表示結構 物件-屬性-值(object-attribute-value tripe,OAV)，用於提取語義網絡的主要特徵項，並已列表的形式列舉出有關知識，然後通過規則推理轉換為機器代碼。

  21. 語義網絡與Prolog color(red)；紅色 father_of(Tom,John)；Tom是John的父親 Is_a (red,color)；紅色是一種顏色 Has_a (John,father)；John有一位父親 Has_a (John,parents)；John有雙親 Is_a (Tom,father)；Tom是一位父親 Is_a (Rose,mother)；Rose是一位母親

  22. 語意網絡表示法的特點 • 優點： 重要相關性能被明確表示、相關事實可以直接從相連結點中推導出來，避免產生組合爆炸、具有繼承性，易於對既成層次進行演繹、能夠利用少量基本記號建立狀態和動作描述。 • 缺點： 1.不能保證網絡操作所得結論的有效性。 2.邏輯表示不充分，無法嵌入起法式信息。 3.網絡得搜索需要強有力組織原則。

  23. 狀態空間表示法 • 特點：思路簡單、清晰明確、操作簡單。 • 缺點：需要擴展結點，當解決複雜問題時容易產生 “組合爆炸”；以此較適用於求解簡單的問題。

  24. 知識分類(詳) • 從確定程度來分：確定性&不確定性 知識 • 確定性-可以給出其真值為 “真” 或 “假”的知識。可用經典邏輯命題來描述。 • 不確定性-包含不精確、不完備和模糊的知識。只能用模糊或模態命題來表達。

  25. 知識按其作用可分為： • 事實性(敘述性)-用來描述問題或事物的概念、屬性、狀態、環境及條件等情況的知識。主要反映事物的靜態特徵，採用直接表達形式。 • 過程性-用來描述問題求解過程所需要的操作、演算或行為等規律性的知識；一般由與所求解問題有關的規則、定律、定理及經驗來構成；方法主要有產生式規則、語義網絡。 • 控制性

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