簡介：人工智能及其應用,11人工智能及其發(fā)展,人工智能是計算機科學、控制論、信息論、神經(jīng)生理學、語言學等多種學科互相滲透而發(fā)展起來的一門學科。人工智能智能是研究、設計和應用智能機器或智能系統(tǒng)，來模擬人類智能活動的能力、以延伸人類智能的科學。人類的能力1）認識、理解外部環(huán)境的能力2）提出概念、建立方法，進行演繹和歸納推理、作出決策的能力；3）學習能力；4）自適應能力,第一章緒論,2、人工智能的發(fā)展史,孕育期1956年以前形成期1956年1970年成長期（知識期）1970年80年代初發(fā)展期80年代初以后,2、人工智能的發(fā)展史,孕育期（1956年以前）思想基礎,1）人類追求用工具代替人的腦力勞動；,2）世界上第一臺機械式加法器研制成功，成為用工具代替人的部分腦力勞動的真正開端；,3）1915年西班牙研制的能下國際象棋殘局的機器，揭開人類用機器進行推理的新篇章。,2、人工智能的發(fā)展史孕育期（1956年前）,理論基礎1）19世紀數(shù)學家英GBOOL建立的布爾代數(shù)提出用符號描述思維活動的基本法則，為數(shù)理邏輯打下了基礎,2）二十世紀中期1937年英數(shù)學家財AMTURING提出了自動機理論圖靈機,建立了理想計算機模型，有許多智能機器的思想,3）1948年美數(shù)學家NWIENER創(chuàng)立了控制論,4）1948年美數(shù)學家CESHANNON創(chuàng)立了信息論,5）同期美籍奧地利生物學BADENLOFE建立了系統(tǒng)論,2、人工智能的發(fā)展史孕育期（1956年前）,物質基礎1）1946年美數(shù)學家莫克利發(fā)明了世界上第一臺通用電子計算機ENIACELECTRONICNUMERICALINTEGRATORANDCALCULATOR,2）1943年美神經(jīng)生物學家夢卡洛克研制創(chuàng)建了神經(jīng)細胞模型開創(chuàng)了微觀AI研究工作為ANN研究奠定了基礎。,物質基礎使的用機器代替部分腦力勞動有進一步實現(xiàn)的可能,,1、AI學科誕生的標志1956年夏在美國DARTMOUTH大學召開的討論會，討論用機器模擬人類智能行為的各種特征、方法等方面的問題，會后在美國形成了三個以AI為目標的研究組織。,（1）卡納奇工科大學藍德公司協(xié)作組（2）IBM公司研究組（3）MIT研究組。,2、人工智能的發(fā)展史形成期（19561970年）,2、形成期見成立了學術組織（1）1969年國際人工智能聯(lián)合會（IJCAI）（2）1970年創(chuàng)辦“ARTIFICIALINTELLIGENCE”雙月刊）及人工智能聯(lián)合會會議錄,1）形成人工智能學科體系2）知識工程興起知識表示知識獲取3）從實驗室走向實際應用如專家系統(tǒng)、智能機器人最引人注目,2、人工智能的發(fā)展史成長期（1970年80年代初）,（1）經(jīng)典書籍出版NJ尼爾遜色人工智能原理費根鮑姆人工智能手冊,（2）一批學術團體成立美人工智能學會AAAI,英國AISB中國人工智能學會CAAI,（3）AI雜志文集日本“AI”,英國機器智能MACHINEINTELLIGENCE,美認知科學（CONGNITIVESCIENCE中國人工智能學會CAAI,2、人工智能的發(fā)展史發(fā)展期（80年代初以后）,日本1982年開始“第五代計算機研制計劃”即“知識信息處理計算機系統(tǒng)KIPS”,目的使邏輯推理達到數(shù)值計算那么快,意義“第五代計算機研制”推進人工智能得到迅速發(fā)展,2、人工智能的發(fā)展史發(fā)展期（80年代初以后）,部分成果,1、1984年完成了串行推理機PSI和操作系統(tǒng)SIMPOS,2、1988年完成了并行推理機MULTIPSI和操作系統(tǒng)PIMOS,80年代末期ANN飛速發(fā)展給AI發(fā)展注入新血液,1、80年代HOPFIELD模型及BP反向傳播模型的提出使ANN興起了一個熱潮,1987年美國召開了第一次ANN國際會議，1988年日本稱為神經(jīng)計算機六年，提出研制第六代計算機計劃,第二節(jié)人工智能的學科范疇,一、研究目標AI是一門研究如何使機器具有智能，如何設計智能機器的學科，即使機器具有象人那樣的,（1）感知能力（2）思維能力（3）行為能力（4）學習、記憶能力,四種能力,AI近期目標,,第二節(jié)人工智能的學科范疇,研究用機器的軟、硬件來模擬人類上述能力的,,用仿生學的觀點和方法研究,AI遠期目標,基本理論基本技術基本方法,腦模型模擬智能,二、人工智能的具體研究領域,1、模式識別目的研究如何使機器認識圖形、語言，即如何給計算機配置感覺器官，以便由計算機直接接受外界的各種信息，涉及機器輸入問題。,現(xiàn)狀用電話攝像機、送話器、掃描儀等傳感器把外界的信息（語音、圖、文字）轉成電信號序列給計算機，計算機進一步對這些電信號序列進行處理，再處理。,第二節(jié)人工智能的學科范疇,,目前研究在兩個方面進行（1）圖形識別研究各種圖形的分類（文字、符號、圖象、照片），已能識別印刷體和手寫體，識別指紋、白血球、癌細胞（2）語音識別研究各種語音信號的區(qū)別,二、人工智能的具體研究領域,2、智能機器人目的（1）代替人從事精密儀器搬運、有限環(huán)境和危險環(huán)境工作（原子能、海底開發(fā)、宇宙開發(fā)、化學、核電），提高工作效率和質量（2）為AI研究提供試驗場所。,第二節(jié)人工智能的學科范疇,機器人的發(fā)展（1）程序控制機器人（第一代機器人）（2）自適應機器人（第二代機器人）（3）智能機器人（第三代機器人）,第二節(jié)人工智能的學科范疇,二、人工智能的具體研究領域,3、專家系統(tǒng)（ES）用人類專家的水平解決領域中難以用精確的數(shù)學模型表示的困難問題的計算機軟件。,4、自然語言理解讓機器理解自然語言，以實現(xiàn)人和計算機之間自然語言的直接通訊，從而推動計算機更廣范的應用。,60年代以前偏重于語法研究70年代后期注意了語義分析，研究自然語言理解程序交替運用語法、語義和推理規(guī)則,二、人工智能的具體研究領域,5、自動程序設計目的讓計算機根據(jù)原始條件和要求，自動生成計算機程序。任務（1）自動編程（2）驗證程序,第二節(jié)人工智能的學科范疇,6、數(shù)據(jù)庫的智能檢索智能檢索要求（1）理解自然語言（2）不僅存儲專門知識，還要存儲一般知識（3）具有一定的推理能力（4）有較強的知識獲取能力，能方便地刪除、查找、自學習,1,第二節(jié)人工智能的學科范疇,二、人工智能的具體研究領域,7、博弈斗智、對策,本課程主要內容,1、人工智能基本原理,2、人工智能中的知識表示技術,3、人工智能中的搜索策略,4、專家系統(tǒng)介紹,5、人工智能中的推理技術,6、人工智能在電力系統(tǒng)中的應用介紹,參考書專家系統(tǒng)及其在電力系統(tǒng)中的應用楊以涵等水利電力出版社人工智能原理與方法王永慶西安交通大學出版社人工智能與專家系統(tǒng)尹朝慶尹皓編著中國水利水電出版社,第二章人工智能基本原理,第一節(jié)問題求解與問題表示,一、問題表示的三要素所謂問題表示就是把所要解決的問題用一個恰當?shù)姆绞絹肀硎九c描述。一切問題有三個要素構成問題的狀態(tài)、操作（或稱算符、走步）、目標,狀態(tài)初始狀態(tài)、當前狀態(tài)及可能出現(xiàn)的狀態(tài)。,操作使問題從一個狀態(tài)轉換成另一個狀態(tài)。,目標問題求解需達到的最終狀態(tài)。,第二章人工智能基本原理,第一節(jié)問題求解與問題表示,問題表示要確定三件事,1、確定狀態(tài)描述的方式，特別是初始狀態(tài)的描述；,2、確定操作的集合及它們對狀態(tài)的作用；,3、確定目標狀態(tài)以及目標狀態(tài)描述的特性。,問題求解過程就是要找出一組操作序列，使問題從初始狀態(tài)最終達到目標狀態(tài)。,第二章人工智能基本原理,第一節(jié)問題求解與問題表示,二、狀態(tài)空間法,1、圖的概念與術語,,,,,,,,,,,,,,,,,,,NR,NH,NP,NI,NQ,NJ,,NS,NL1,NL2,NL3,,圖，,父輩結點與后繼結點,路徑，,樹,2、狀態(tài)空間表示,一個問題求解系統(tǒng)，問題的狀態(tài)可由圖中的結點代表，它的所有可能的狀態(tài)就成結點的集合，構成了狀態(tài)空間，或稱狀態(tài)圖。,狀態(tài)空間圖中有向弧線代表操作，反應狀態(tài)間的轉移關系；節(jié)點代表問題的狀態(tài)。,問題求解的過程相當于在狀態(tài)圖上從根節(jié)點（起始節(jié)點）尋找一條路徑最終達到目標節(jié)點（葉節(jié)點）,第一節(jié)問題求解與問題表示,三、實例簡介,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,1,2,8,3,6,7,4,5,八數(shù)碼難題,推銷員旅行問題,,,,,,,,,,,A,B,E,D,C,,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（A）,（AB）,（AC）,（AD）,（AE）,（ACD）,,（ACDE）,（ACDEB）,（ACDEBA）,第二節(jié)搜索策略,搜索人工智能研究的是那些沒有成熟方法可循的問題領域，必須通過逐步的探索求得問題的解，這種探索的過程稱為搜索。,在狀態(tài)圖中就是搜索一條解的路徑。,,,,,NP,NS1,NS2,NS3,NSM,,,擴展節(jié)點,第二節(jié)搜索策略,搜索策略指在搜索過程中如何選擇擴展節(jié)點的次序問題。,回溯策略,圖搜索策略,盲目的圖搜索啟發(fā)式搜索,第二節(jié)搜索策略,盲目的圖搜索策略,1、寬度優(yōu)先搜索從根節(jié)點開始，按層進行搜索，即按層擴展節(jié)點。,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,（A）,（AB）,（AC）,（AD）,（AE）,,第1層,第2層,第3層,特點完備的搜索。但有時搜索過程會很長,第二節(jié)搜索策略,盲目的圖搜索策略盲目的、無信息引導的搜索,2、深度優(yōu)先搜索從根節(jié)點開始，首先擴展最新產(chǎn)生的節(jié)點，即沿著搜索樹的深度方向發(fā)展，直到?jīng)]有后繼節(jié)點再返回。,,,,,,,,,,,,,,0,1,7,特點不完備的搜索。有時會陷入“死胡同”，可進行“界”的限制,2,3,4,5,6,8,9,10,11,第二節(jié)搜索策略,啟發(fā)式的圖搜索策略有信息引導的搜索,啟發(fā)信息特定問題領域的信息能有效引導搜索，使搜索簡化。,啟發(fā)信息的作用,1、用它來決定下一步先擴展哪一個節(jié)點，不是盲目、隨意地擴展,2、擴展節(jié)點時，用它來決定選哪一個或哪幾個操作，即有選擇性地擴展節(jié)點。不是所有的操作都選擇。,3、用它來決定哪些節(jié)點在搜索樹上應舍棄，即確定哪些路徑是無望的,例如“八數(shù)碼難題”,設計估價函數(shù)FNDNWN作為啟發(fā)信息。DN表示從初始結點到第N個中間結點已花的代價。WN表示從第N個中間結點到目標結點花的代價。,如果設DN反映搜索層次或深度，當WN0，F(xiàn)NDN，即同一層代價相同，就全部要擴展，挨個判斷是否為目標寬度優(yōu)先搜索當DN0，極好地反映被解問題的特性，使搜索完全向目標結點進行深度優(yōu)先搜索。,討論,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,,,,,,,,,,,,,6,,5,,,5,,,5,,,5,,4,,,6,,,4,,推銷員旅行問題,,,,,,,,,,,A,B,E,D,C,城市間的距離為AB7,AC6,AD10,AE13，BC7,BD10,BE10，CD5,CE9,DE6設計啟發(fā)搜索函數(shù)求最小推銷路徑,不同搜索策略搜索效率的衡量指標,1、外顯率P反映搜索過程中，從初始結點向目標結點進行時搜索區(qū)域的寬度。,定義PL/TL從初始結點到達目標的路徑長度T整個搜索過程中所生成的結點總數(shù)（不包括初始結點）,不同搜索策略搜索效率的衡量指標,2、有效分枝因數(shù)B表示每個有效結點平均生成的子結點數(shù)目。,定義BB2B3BLTL從初始結點到達目標的路徑長度T整個搜索過程中所生成的結點總數(shù)（不包括初始結點）,思考題,用“八數(shù)碼難題”比較寬度優(yōu)先搜索和深度優(yōu)先搜索的搜索成效,第三節(jié)問題歸約,所謂“歸約”就是“約簡”“化簡”的意思,問題歸約就是把一個初始問題經(jīng)過一系列變換歸約為若干較易解決的子問題的集合。,問題歸約的描述,1、問題的描述三元表（S,F,G）,2、操作使問題轉換、歸約、化簡為幾個子問題的集合。,3、本原問題已經(jīng)有解答的一類問題,二、實例梵塔問題,,,,,,,,,,,,,,,A,A,B,B,C,C,問題可用三個數(shù)的表表示（I，J，K）,I，J，K依次表示圓盤C,B,A放在柱子I，J，K上,1,2,3,1,2,3,問題描述為（1，1，1）,,（3，3，3）,,,,,,,,,,,,,,,A,A,B,B,C,C,（1）將圓盤A，B從柱子1移至柱子2，即有,1,2,3,1,2,3,（1，1，1）,,（1，2，2）,二、實例梵塔問題,（2）將圓盤C從柱子1移至柱子3，即有,（1，2，2）,,（3，2，2）,（3）將圓盤A，B從柱子2移至柱子3，即有,（3，2，2）,,（3，3，3）,雙圓盤難題,雙圓盤難題,梵塔問題歸約為本原問題,（1，1，1）（3，3，3）,,（1，2，2）（3，2，2）,（1，1，1）（1，2，2）,（3，2，2）（3，3，3）,,,,,,,,（1，1，1）（1，1，3）,（1，1，3）（1，2，3）,（1，2，3）（1，2，2）,（3，2，2）（3，2，1）,（3，2，1）（3，3，1）,（3，3，1）（3，3，3）,,,,,,,,,,,,,,,,三、問題歸約的與/或圖表示,1、與/或圖表示節(jié)點代表問題，由三要素標注，弧線代表歸約操作符。,,,,,,,,,,,,,,,,,,I,M1,M2,M3,T1,T2,T3,T4,T5,2、終葉節(jié)點、可解與不可解節(jié)點,,,3、解圖,第三章專家系統(tǒng)基本原理與結構,第一節(jié)專家系統(tǒng)的基本概念,什么是專家系統(tǒng)（ES，EXPERTSYSTEM,專家系統(tǒng)的基本思想是讓計算機能夠存儲某一領域的專門知識并能象專家那樣有效地利用這些知識去解決該領域的復雜問題,專家系統(tǒng)的特點,具有1、啟發(fā)性2、透明性3、靈活性,1）ES是一個計算機軟件2）是一個模擬人類專家求解特定領域問題（不萬能）3）是用AI原理和技術（知識表示，推理方法和策略）編的軟件,,,第三章專家系統(tǒng)基本原理與結構,專家系統(tǒng)的組成,知識庫,數(shù)據(jù)庫,,,,,,,,,,,,,人機接口,知識獲取,咨詢解釋,推理機,,,,,,,,,,,專家,用戶,知識庫存放領域專門知識，知識以適當?shù)闹R表達式和結構存入知識庫。具有存儲、檢索、修改等功能。,數(shù)據(jù)庫存放所解問題的原始數(shù)據(jù)（事實）和推理中得到的各種中間信息。為方便問題求解，表示形式盡量和知識庫的表示相容。,,,第三章專家系統(tǒng)基本原理與結構,專家系統(tǒng)的組成,知識庫,數(shù)據(jù)庫,,,,,,,,,,,,,人機接口,知識獲取,咨詢解釋,推理機,,,,,,,,,,,專家,用戶,推理機是一組程序，用來控制和協(xié)調整個專家系統(tǒng)的工作。根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的信息和知識庫中的知識，按一定的推理策略去解決所研究的問題。同時具有向知識庫中添加新知識和刪除舊知識的功能。,知識獲取是學習功能，為知識庫的建立、修改已有知識，擴充新知識提供手段，直接影響系統(tǒng)的生命力。,,,第三章專家系統(tǒng)基本原理與結構,專家系統(tǒng)的組成,知識庫,數(shù)據(jù)庫,,,,,,,,,,,,,人機接口,知識獲取,咨詢解釋,推理機,,,,,,,,,,,專家,用戶,咨詢解釋負責對推理出的結果作出必要的解釋，以便向用戶說明推理過程。,人機接口負責把用戶熟悉的信息表示手段（如表格、圖形、自然語言），轉換成專家系統(tǒng)內部表示形式；將專家系統(tǒng)輸出的信息轉換成用戶理解的形式顯示給用戶。,第三章專家系統(tǒng)基本原理與結構,第二節(jié)專家系統(tǒng)的理想結構,理想的專家系統(tǒng)是一個面向領域的語言處理系統(tǒng),,規(guī)劃,記事簿,結果,,,,,事實,規(guī)則,,執(zhí)行程序,,調度程序,,一致性處理程序,,解釋程序,,語言處理程序,,,,,,,,,,,,,,黑板,第三章專家系統(tǒng)基本原理與結構,第三節(jié)專家系統(tǒng)與傳統(tǒng)程序的區(qū)別,傳統(tǒng)的程序設計方法可表示為,數(shù)據(jù)算法程序,專家系統(tǒng)程序設計方法可表示為,知識推理程序,,比較項目,,,,,,,,,,傳統(tǒng)程序,專家系統(tǒng),領域知識的表達,,數(shù)學模型和算法,規(guī)則等知識表示,問題求解,數(shù)字仿真,邏輯推理、判斷,處理的信息,數(shù)字信息,字符信息,知識及知識處理,混在一起,明確分開,影響可信度的因素,模型和算法的精度,事實和規(guī)則的可信度,增加知識的方式,改程序模塊，增減困難,修改知識庫，容易,解釋能力,差,好,人類的智能活動過程是一個獲得并運用知識的過程，知識是智能的基礎。,第四章人工智能中的知識表示,基本概念什么是知識知識有哪些特性,數(shù)據(jù)與信息信息需要用一定的形式表示出來才能被記載和傳遞，用一組符號及其組合表示的信息成為數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)是對客觀事物的數(shù)量、屬性、位置及其相互關系的抽象表示。數(shù)據(jù)是信息的載體和表示。,第一節(jié)概述,第四章人工智能中的知識表示,什么是知識把有關信息聯(lián)系在一起所形成的信息結構稱為知識，它是對客觀世界的認識與經(jīng)驗。,知識有哪些特性（1）相對正確性（2）不確定性（3）可表示性和可利用性,第一節(jié)概述,第四章人工智能中的知識表示,知識的分類,（1）敘述型知識表示問題的狀態(tài)、概念、條件、常識的知識。放在數(shù)據(jù)庫中。,（2）過程性知識表示問題求解過程中用到的操作、演算和行動的知識。放在知識庫中。,（3）控制性知識表示問題求解過程中決定決定選用哪種操作、演算和行動的判斷或決策知識。放在推理機中。,第一節(jié)概述,第四章人工智能中的知識表示,第一節(jié)概述,知識表示的重要性,知識表示技術研究在計算機上如何用最合適的形式，對問題求解過程中所需的各種知識進行表示并組織的技術。是一個實際問題的抽象化、形式化問題。,衡量知識表示的好壞標準有效性、方便性、簡明性,第四章人工智能中的知識表示,1、產(chǎn)生式知識表示法,2、謂詞邏輯知識表示法,3、框架知識表示法,4、語義網(wǎng)絡知識表示法,5、狀態(tài)空間知識表示法,6、與/或圖知識表示法,7、特性表知識表示法,8、面向對象知識表示法,9、人工神經(jīng)網(wǎng)絡知識表示法,10、PETRI網(wǎng)知識表示法,第一節(jié)概述,人工智能中知識表示方法,知識表示最后反映在計算機內部都是某種數(shù)據(jù)結構，如數(shù)組、字符串、二值邏輯等等,,第二節(jié)產(chǎn)生式表示法,第四章人工智能中的知識表示,一、產(chǎn)生式知識表示法（PRODUCTIONRULE,產(chǎn)生式表示法（前提結論對，規(guī)則表示法）,一般形式,IFCONDITIONS前提條件）THENCONCLUSIONS結論）,IF（101REDAND102REDTHEN（LSTOP,例如,,,,,,,,101,102,L,“條件”“結論”可用英文字符串、數(shù)字、二值邏輯等,第二節(jié)產(chǎn)生式表示法,第四章人工智能中的知識表示,二、產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結構,用產(chǎn)生式方法表示知識的專家系統(tǒng)稱為產(chǎn)生式系統(tǒng)它一般由三個部分組成（三要素）,（1）總數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)結構中心。,（2）產(chǎn)生式規(guī)則集存放過程型知識，以規(guī)則的形式存放。,（3）控制系統(tǒng)負責選擇規(guī)則的決策系統(tǒng)，對應控制型知識。產(chǎn)生式系統(tǒng)的控制策略實質是個搜索過程，要對一系列規(guī)則進行探索，直到發(fā)現(xiàn)某一規(guī)則滿足數(shù)據(jù)庫終止條件為止。,第二節(jié)產(chǎn)生式表示法,第四章人工智能中的知識表示,二、產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結構,,,,控制系統(tǒng),規(guī)則庫,綜合數(shù)據(jù)庫,,,,,,第二節(jié)產(chǎn)生式表示法,第四章人工智能中的知識表示,二、產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結構,（2）產(chǎn)生式規(guī)則集例如“八數(shù)碼難題”如果采用空格牌移動規(guī)則時，移動的規(guī)則可表示如下,用OIJ表示空牌位置，I表示空格所在行，J表示空格所在列。,空格走步知識表示,左走條件IFJ1≥1THENOIJ可左移上走條件IFI1≥1THENOIJ可上移右走條件IFJ1≤3THENOIJ可右移下走條件IFI1≤3THENOIJ可下移,,,,,,,2,8,1,3,6,7,4,5,,第二節(jié)產(chǎn)生式表示法,第四章人工智能中的知識表示,二、產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本結構,（3）控制系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)的問題求解過程的步驟如下,1）將數(shù)據(jù)庫初始化；2）當存在某有用的規(guī)則前提能與數(shù)據(jù)庫中的事實相匹配，則繼續(xù)下一步，否則轉5）；3）使用規(guī)則，更新數(shù)據(jù)，并將所用過的規(guī)則作上標記。4）判斷數(shù)據(jù)庫中是否有目標解，如是，則終止求解，否則轉2）5）要求更多的關于問題的信息，充實數(shù)據(jù)庫，并轉2）；如不能提供所要信息，則求解失敗。,產(chǎn)生式系統(tǒng)特點清晰性、模塊性、靈活性、解釋性,第三節(jié)框架表示法,第四章人工智能中的知識表示,一、框架表示法是明斯基在研究計算機視覺問題時提出的,二、框架表示法一般形式,框架名槽名1值111，值112值121，值122槽名2值211，值212值221，值222槽名N值N11，值N12值N21，值N22,槽、側面名、值可以是任意有限個數(shù),側面是對槽的進一步說明,槽中的信息類型可是數(shù)值、文字、二值邏輯等，也可是一個子框架。,第三節(jié)框架表示法,第四章人工智能中的知識表示,二、框架表示法一般形式,框架名槽名1值111，值112值121，值122槽名2值211，值212值221，值222槽名N值N11，值N12值N21，值N22,框架表示法是個分層次的結構,相關框架的繼承與嵌套組成一個框架系統(tǒng),可表示出某種行為、概念、觀點及事務間的因果關系。,第三節(jié)框架表示法,第四章人工智能中的知識表示,框架表示法舉例,一個電廠的框架框架1名稱火電廠類別火電廠所屬電力系統(tǒng)額定參數(shù)容量MW電壓等級KV,KV,KV設備概況鍋爐數(shù)汽機數(shù)發(fā)電機數(shù)主變數(shù)狀態(tài)（運行/擴建/停役）,第三節(jié)框架表示法,第四章人工智能中的知識表示,框架表示法舉例,一個電廠的框架框架2名稱220KV母線類別電氣所屬火電廠額定參數(shù)斷路器型號MW接線形式冷卻方式電壓保護差動保護，母聯(lián)過流保護。。領域正母/副母/旁路狀態(tài)運行/停役/部分檢修方式雙母并聯(lián)/雙母分段/單母/雙母帶旁路,第三節(jié)框架表示法,第四章人工智能中的知識表示,框架表示法舉例,一個電廠的框架框架3名稱220KV正母線類別電氣所屬母線聯(lián)絡設備線路MW主變其他額定電流KA/KA運行狀態(tài)運行/充電/停運檢修,第三節(jié)框架表示法,第四章人工智能中的知識表示,框架表示法的特點,1、框架表示法描述范圍廣、存儲信息較多，槽、側面及值均是用來描述各種具體屬性及其信息，而不是關系；,2、是一個有層次的結構，上下層有一定的關系下層（叫子層）框架包含有上層的特性，下層特性由于有具體個性，比上層要優(yōu)先，表示法具有模塊性；,3、相互關聯(lián)的框架可連接起來組成框架系統(tǒng)或框架網(wǎng)絡,第四節(jié)謂詞表示法,第四章人工智能中的知識表示,謂詞表示的一般形式P（X1,X2,XIXNP稱為謂詞，用來刻劃個體的性質或關系X稱為個體變量（又稱變元），表示獨立存在的事物，可以是一個抽象的概念，也可是一個具體的事物。它的變化范圍稱為個體域，可以是有限的，也可是無限的。,謂詞的元數(shù)個體變元的數(shù)目稱為謂詞的元數(shù)。謂詞的階數(shù)與一個個體變元相聯(lián)的謂詞稱為一階謂詞，與多個個體變元相聯(lián)的謂詞稱為多階謂詞。,,個體間的次序不可隨意調換。,第四節(jié)謂詞表示法,第四章人工智能中的知識表示,謂詞公式用簡單謂詞、聯(lián)結詞、量詞按一定規(guī)則組成公式，叫謂詞公式。,聯(lián)結詞否定聯(lián)結詞～合取聯(lián)結詞∧析取聯(lián)結詞∨條件聯(lián)結詞→雙條件聯(lián)結詞,量詞全稱量詞對所有的存在量詞存在,第四節(jié)謂詞表示法,第四章人工智能中的知識表示,三、一階謂詞的知識表示,1、用謂詞表示事實此時的個體變元要用確定值,2、用謂詞表示狀態(tài)問題的狀態(tài)可用語句來描述，而語句可用謂詞來表示。,3、用謂詞表示操作操作由兩個部分組成（條件和動作）,第四章人工智能中的知識表示,例如表示變電所中負荷的供電狀態(tài)，如圖所示在母線帶電，斷路器、刀閘1、2均處于合位時，負荷才能供電，用謂詞公式表示如下,LINKBREAKER,SWITCH1LINKSWITCH1,BUSLINKSWITCH2,BREAKERLIVEBUSCLOSEBREAKERCLOSESWITCH1CLOSESWITCH2,,,,,,,BUS,SWITCH1,BREAKER,SWITCH2,操作的條件LINKBREAKER,SWITCH1LINKSWITCH1,
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