知識庫系統(tǒng)

1、1,1.基本概念,什么是知識知識的分類知識的屬性什么是知識表示,2,基本概念,什么是知識這里所談的知識是知識處理的特殊對象，與日常生活的知識有較大的區(qū)別。知識是以各種不同方式把多個信息關(guān)聯(lián)在一起的信息結(jié)構(gòu)。或者表達為“知識是多個信息之間的關(guān)聯(lián)”。如果把“不與任何其他信息關(guān)聯(lián)”即單獨的一個信息也被認為是一種特殊的關(guān)聯(lián)方式（不關(guān)聯(lián)），則單個的信息也可以看做是知識的特例，將此稱之為“原子事實”。如：“他是軍人”，“穿軍裝”等。如果

2、把這兩種信息用“如果…則…”這種因果關(guān)系聯(lián)系起來就成了一條知識（規(guī)則），即“如果他是軍人，則穿軍裝”。,3,基本概念,知識的分類事實：是指人類對客觀事物的值或狀態(tài)的描述。這種知識一般不包含任何變量，可以用一個值為真的命題陳述或一種狀態(tài)的描述來表達。如今天天氣很熱，他今年50歲等，都表示一個事實。它描述了客觀事物在某種條件下各種屬性或狀態(tài)的真實值。規(guī)則：指可以分為前提（條件）和結(jié)論兩部分，用來表達因果關(guān)系的知識。它的一般形式為：如果A

3、則B。A表示前提，B表示結(jié)論或應(yīng)采取的動作。規(guī)律：上述的規(guī)則知識一般還可以分為不帶變量和帶變量的規(guī)則兩種。把帶變量的規(guī)則稱為規(guī)律。規(guī)律中的變量一旦被實例化為一個具體的值，則規(guī)律就變成了一條具體的不帶變量的規(guī)則。因此由規(guī)律可以引出許多具體的規(guī)則。,4,基本概念,知識的屬性真實性相對性不完全性模糊性可表示性表示方式：各種符號的邏輯組合，用圖形表示，物理表示方式引申另外三種屬性：可存儲性、可傳遞性和可處理性。,5,基本概念,什

4、么是知識表示所謂知識表示實際上就是對知識的一種描述，即用一些約定的符號把知識編碼成一組計算機可以接受的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,6,2. 知識表示方法,產(chǎn)生式規(guī)則語義網(wǎng)絡(luò),7,知識表示方法,知識表示方法有：一階謂詞邏輯、產(chǎn)生式規(guī)則、語義網(wǎng)絡(luò)、框架理論、面向?qū)ο蟮榷喾N表示方法。,8,2.1 產(chǎn)生式規(guī)則,產(chǎn)生式規(guī)則的出現(xiàn) 產(chǎn)生式(Production)一詞，首先是由美國數(shù)學(xué)家波斯特（E.Post）提出來的。波斯特根據(jù)替換規(guī)則提出了一種稱為波斯

5、特機的計算模型，模型中的每一條規(guī)則當(dāng)時被稱為一個產(chǎn)生式。后來，這一術(shù)語幾經(jīng)修改擴充，被用到許多領(lǐng)域。例如，形式語言中的文法規(guī)則就稱為產(chǎn)生式。產(chǎn)生式也稱為產(chǎn)生式規(guī)則，或簡稱規(guī)則。,9,產(chǎn)生式的一般形式前件→后件（P → Q）其中，前件就是前提，后件是結(jié)論或動作，前件和后件可以是由邏輯運算符AND、OR、NOT組成的表達式。產(chǎn)生式規(guī)則的語義是：如果前提滿足，則可得結(jié)論或者執(zhí)行相應(yīng)的動作，即后件由前件來觸發(fā)。所以，前件是規(guī)則的執(zhí)行條件，

6、后件是規(guī)則體。,產(chǎn)生式規(guī)則,10,例如，下面就是幾個產(chǎn)生式規(guī)則：(1)如果銀行存款利率下調(diào)，那么股票價格上漲。(2)如果爐溫超過上限，則立即關(guān)閉風(fēng)門。(3)如果鍵盤突然失靈，且屏幕上出現(xiàn)怪字符，則是病毒發(fā)作。(4)如果膠卷感光度為200，光線條件為晴天，目標(biāo)距離不超過5米，則快門速度取250，光圈大小取f16。一條產(chǎn)生式規(guī)則就是一條知識。用產(chǎn)生式可以實現(xiàn)推理和操作，產(chǎn)生式規(guī)則是知識表示形式。,產(chǎn)生式規(guī)則,11,產(chǎn)生式規(guī)則,產(chǎn)生

7、式規(guī)則的與或樹表示一組產(chǎn)生式規(guī)則可形象地用一棵“與或樹”表示如圖：這里用帶弧線的表示“與”關(guān)系，不帶弧線的表示“或”關(guān)系。,12,產(chǎn)生式規(guī)則,產(chǎn)生式規(guī)則組：B1，B2→A； B3，B4，B5 →A ； C1，C2 → B1 ； C3 →B2 ； C4，C5，C6 → B3 ； C7 →B4 ； C8 →B4 ；C9，C10 →B5D1，D2 →C5 ； D3 →C5 ； D4，D5，D6 →C8 ；,13,產(chǎn)生式規(guī)則,產(chǎn)生

8、式規(guī)則的左右端都可以為空→后件：表示后件是一個無條件成立的結(jié)論（即一個事實）或是一個無條件執(zhí)行的動作。前件→：表示一個問題，什么情況下會使前件成立（為真）。,14,產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成產(chǎn)生式系統(tǒng)由三部分組成：產(chǎn)生式規(guī)則庫、推理機和動態(tài)數(shù)據(jù)庫，其結(jié)構(gòu)如圖所示。,產(chǎn)生式規(guī)則,15,產(chǎn)生式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),產(chǎn)生式規(guī)則庫,推理機,動態(tài)數(shù)據(jù)庫,,產(chǎn)生式規(guī)則庫亦稱產(chǎn)生式規(guī)則集，由領(lǐng)域規(guī)則組成，在機器中以某種動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行組織。,推理機亦稱控制執(zhí)行機構(gòu)，

9、它是一個程序模塊，負責(zé)產(chǎn)生式規(guī)則的前提條件測試或匹配，規(guī)則的調(diào)度與選取，規(guī)則體的解釋和執(zhí)行。即推理機實施推理，并對推理進行控制，它也就是規(guī)則的解釋程序。,,,動態(tài)數(shù)據(jù)庫是動態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用來存放初始事實數(shù)據(jù)、中間結(jié)果和最后結(jié)果等。,,16,產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行過程產(chǎn)生式系統(tǒng)運行時，除了需要規(guī)則庫以外，還需要有初始事實(或數(shù)據(jù))和目標(biāo)條件。目標(biāo)條件是系統(tǒng)正常結(jié)束的條件，也是系統(tǒng)的求解目標(biāo)。產(chǎn)生式系統(tǒng)啟動后，推理機就開始推理，按所給的目標(biāo)進行

10、問題求解。推理機的一次推理過程，可如圖所示。,產(chǎn)生式規(guī)則,17,產(chǎn)生式規(guī)則,18,產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行過程一個實際的產(chǎn)生式系統(tǒng)，其目標(biāo)條件一般不會只經(jīng)一步推理就可滿足，往往要經(jīng)過多步推理才能滿足或者證明問題無解。產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行過程就是從初始事實出發(fā)，尋求到達目標(biāo)條件的通路的過程。所以，產(chǎn)生式系統(tǒng)的運行過程也是一個搜索的過程，但一般把產(chǎn)生式系統(tǒng)的整個運行過程也稱為推理。,產(chǎn)生式規(guī)則,19,控制策略與常用算法產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理可分為正向

11、推理和反向推理兩種基本方式。正向推理就是從初始事實數(shù)據(jù)出發(fā)，正向使用規(guī)則進行推理（即用規(guī)則前提與動態(tài)數(shù)據(jù)庫中的事實匹配，或用動態(tài)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)測試規(guī)則的前提條件，然后產(chǎn)生結(jié)論或動作），朝目標(biāo)方向前進。下面我們給出產(chǎn)生式系統(tǒng)正向推理和反向推理的常用算法。,產(chǎn)生式規(guī)則,20,正向推理算法：步1 ：將初始事實/數(shù)據(jù)置入動態(tài)數(shù)據(jù)庫；步2 ：用動態(tài)數(shù)據(jù)庫中的事實/數(shù)據(jù)，匹配/測試目標(biāo)條件，若目標(biāo)條件滿足，則推理成功，結(jié)束。步3 ：用規(guī)則

12、庫中各規(guī)則的前提匹配動態(tài)數(shù)據(jù)庫中的事實/數(shù)據(jù)，將匹配成功的規(guī)則組成待用規(guī)則集；步4 ：若待用規(guī)則集為空，則運行失敗，退出。步5 ：用某種策略，從待用規(guī)則集中選取一條規(guī)則，將其結(jié)論加入動態(tài)數(shù)據(jù)庫，或者執(zhí)行其動作，撤消待用規(guī)則集，轉(zhuǎn)步2。規(guī)則的選擇策略成為沖突消解策略。產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理方式、搜索策略及沖突消解策略等，一般統(tǒng)稱為推理控制策略，簡稱控制策略?？刂撇呗泽w現(xiàn)在推理機的算法描述中。,產(chǎn)生式規(guī)則,21,正向推理的動態(tài)數(shù)據(jù)庫,控制策

13、略與常用算法可以看出，隨著推理的進行，動態(tài)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容或者狀態(tài)在不斷變化。如果把動態(tài)數(shù)據(jù)庫的每一個狀態(tài)作為一個節(jié)點的話，則上述推理過程就是一個從初始狀態(tài)（初始事實或數(shù)據(jù)）到目標(biāo)狀態(tài)（目標(biāo)條件）的狀態(tài)圖搜索過程。,產(chǎn)生式規(guī)則,22,控制策略與常用算法例：動物分類問題的產(chǎn)生式系統(tǒng)描述及其求解。 設(shè)由下列動物識別規(guī)則組成一個規(guī)則庫，推理機采用上述正向推理算法，建立一個產(chǎn)生式系統(tǒng)。該產(chǎn)生式系統(tǒng)就是一個小型動物分類知識庫系統(tǒng)。規(guī)則如下：

14、,產(chǎn)生式規(guī)則,23,r1：若某動物有奶，則它是哺乳動物。r2：若某動物有毛發(fā)，則它是哺乳動物。r3：若某動物有羽毛，則它是鳥。r4：若某動物會飛且生蛋，則它是鳥。r5：若某動物是哺乳動物且有爪且有犬齒且目盯前方，則它是食肉動物。r6：若某動物是哺乳動物且吃肉，則它是食肉動物。r7：若某動物是哺乳動物且有蹄，則它是有蹄動物。r8：若某動物是有蹄動物且反芻食物，則它是偶蹄動物。,產(chǎn)生式規(guī)則,24,r9：若某動物是食肉動物且黃褐

15、色且有黑色條紋，則它是老虎。r10：若某動物是食肉動物且黃褐色且有黑色斑點，則它是金錢豹。r11：若某動物是有蹄動物且長腿且長脖子且黃褐色且有暗斑點，則它 是長頸鹿。 r12：若某動物是有蹄動物且白色且有黑色條紋，則它是斑馬。r13：若某動物是鳥且不會飛且長腿且長脖子且黑白色，則它是駝鳥。r14：若某動物是鳥且不會飛且會游泳且黑白色，則它是企鵝。r15：若某動物是鳥且善飛且不怕風(fēng)浪，則它是海燕。,產(chǎn)生式規(guī)則,25,再給出初

16、始事實：f1：某動物有毛發(fā)。f2：吃肉。f3：黃褐色。f4：有黑色條紋。目標(biāo)條件為：該動物是什么？易見，該系統(tǒng)的運行結(jié)果為：該動物是老虎。其推理樹如圖所示。,產(chǎn)生式規(guī)則,26,動物分類正向推理樹,老虎,食肉動物,哺乳動物,有毛發(fā),吃肉,黃褐色,有黑色條紋,27,控制策略與常用算法反向推理算法 反向推理就是從目標(biāo)出發(fā)，反向使用規(guī)則進行推理（即用規(guī)則結(jié)論與目標(biāo)匹配，又產(chǎn)生新的目標(biāo)，然后對新目標(biāo)再作同樣的處理），朝初始

17、事實或數(shù)據(jù)方向前進。,產(chǎn)生式規(guī)則,28,產(chǎn)生式規(guī)則,控制策略與常用算法反向推理算法：步1：將要求證的目標(biāo)（稱為假設(shè)）構(gòu)成一個假設(shè)集。步2：從假設(shè)集中選出一個假設(shè)，檢查該假設(shè)是否在動態(tài)數(shù)據(jù)庫中，如在，則該假設(shè)成立，此時，若假設(shè)集為空，則成功退出，否則仍執(zhí)行步２；若該假設(shè)不在數(shù)據(jù)庫中，則執(zhí)行下一步。步3：檢查該假設(shè)是否可由規(guī)則庫的某個知識導(dǎo)出。若不能由某個知識導(dǎo)出，則詢問用戶該假設(shè)是否為可由用戶證實的原始事實，若是，該假設(shè)成立，并將

18、其放入動態(tài)數(shù)據(jù)庫，再重新尋找新的假設(shè)，若不是，則轉(zhuǎn)入步5；若能由某個知識導(dǎo)出，則執(zhí)行下一步。,29,產(chǎn)生式規(guī)則,控制策略與常用算法反向推理算法：步4 ：將規(guī)則庫中可以導(dǎo)出該假設(shè)的所有知識構(gòu)成一個可用知識集。步5 ：檢查可用知識集是否為空，若空，失敗退出；否則執(zhí)行下一步。步6 ：按沖突消解策略從可用知識集中取出一個知識，繼續(xù)執(zhí)行下一步。在推理的某一步，如果知識庫中有多條知識可用，則稱發(fā)生了沖突。步7 ：將該知識的前提中的每個子

19、條件都作為新的假設(shè)放入假設(shè)集，轉(zhuǎn)入步2.可以看出，上述反向推理算法的推理過程也是一個圖搜索過程，而且一般是一個與或樹搜索如下圖所示的反向推理樹。,30,動物分類反向推理樹,31,可以看出，與正向推理不同，這次的推理樹是從上而下擴展而成的，而且推理過程中還發(fā)生過回溯。反向推理也稱為后向推理、反向鏈、目標(biāo)驅(qū)動的推理等。從上面的兩個算法可以看出，正向推理是自底向上的綜合過程，而反向推理則是自頂向下的分析過程。 除了正向推理和反向推理外，

20、產(chǎn)生式系統(tǒng)還可進行雙向推理。雙向推理就是同時從初始數(shù)據(jù)和目標(biāo)條件出發(fā)進行推理，如果在中間某處相遇，則推理搜索成功。,產(chǎn)生式規(guī)則,32,產(chǎn)生式系統(tǒng)的應(yīng)用 由上述產(chǎn)生式系統(tǒng)與圖搜索的關(guān)系可見，產(chǎn)生式系統(tǒng)完全可以作為問題求解的表示模型和求解模型，而且可作為人工智能問題求解系統(tǒng)的通用模型。用產(chǎn)生式系統(tǒng)也可實現(xiàn)基于謂詞邏輯的演繹推理和證明。事實上，當(dāng)一個產(chǎn)生式系統(tǒng)中的規(guī)則是邏輯蘊含式時，其運行過程就是演繹推理（假言推理或三段論）的過程。這時

21、目標(biāo)值已知時就是證明，當(dāng)目標(biāo)值未知時就是推理求值。 由于產(chǎn)生式系統(tǒng)既可用于操作性問題求解，也可用于推理性問題求解。因此，產(chǎn)生式系統(tǒng)也是專家系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)形式。用它既可實現(xiàn)規(guī)劃型專家系統(tǒng)，也可實現(xiàn)結(jié)論型專家系統(tǒng)。,產(chǎn)生式規(guī)則,33,產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實現(xiàn)上面我們對產(chǎn)生式的討論，只是用自然語言進行描述并僅在概念層次上進行闡述，而并未涉及它的具體結(jié)構(gòu)和程序語言實現(xiàn)問題?，F(xiàn)在討論產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實現(xiàn)問題。首先，討論產(chǎn)生式規(guī)則的結(jié)構(gòu)問題

22、。一般來講，產(chǎn)生式規(guī)則的前提和結(jié)論部分可以是一個復(fù)雜的邏輯表達式，但為了使表達簡單規(guī)范，且便于推理，在實踐中人們往往把規(guī)則的前提部分作成形如：,產(chǎn)生式規(guī)則,34,產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實現(xiàn)條件1AND條件2AND…AND條件n 或 條件1OR條件2OR…OR條件m的形式（其中的條件可以帶否定詞）；把規(guī)則結(jié)論部分作成形如： 斷言1/動作1AND斷言2/動作2AND…AND斷言k/動作k 或 斷言1

23、/動作1OR斷言2/動作2OR…OR斷言k/動作k的形式，或者進一步簡化成 斷言/動作即僅有一項的形式。,2.2 產(chǎn)生式規(guī)則,35,產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實現(xiàn)由于含OR關(guān)系的規(guī)則也可以分解為幾個不含OR關(guān)系的規(guī)則，所以，產(chǎn)生式規(guī)則也可僅取下面的一種形式： 條件1AND條件2AND…AND條件n→斷言/動作即前件是若干與關(guān)系的條件，后件僅有一個斷言或動作。,

24、產(chǎn)生式規(guī)則,36,產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實現(xiàn)如上例給出的產(chǎn)生式規(guī)則用PROLOG的規(guī)則可表示如下： animal-is("老虎"):- it-is("食肉動物"), fact("黃褐色"), fac

25、t("有黑色條紋"). it-is("食肉動物"):-it-is1("哺乳動物"), fact("有爪"), fact("有犬齒"), fact("

26、目盯前方").,產(chǎn)生式規(guī)則,37,產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實現(xiàn) it-is("食肉動物"):-it-is1("哺乳動物"), fact("吃肉"). It --is1("哺乳動物"):-fact("有奶").

27、 It --is1(“哺乳動物”):-fact(“有毛發(fā)”). 對于這種規(guī)則表示形式，可以不用再編寫推理機程序，而可直接利用PROLOG自身的推理機，進行推理。例如，當(dāng)再給出如下的事實： fact("黃褐色"). fact("有黑色條紋"). fact("吃肉").

28、 fact("有奶").,產(chǎn)生式規(guī)則,38,產(chǎn)生式規(guī)則的程序語言實現(xiàn)和目標(biāo)：animal--is(Y).則程序運行后的結(jié)果就是: Y＝老虎 但如果把上面的規(guī)則表示成如下的形式: rule(［"食肉動物","黃褐色","有黑色條紋"］,"老虎").rule(［"哺乳動物","有爪"

29、;,"有犬齒","目盯前方"］,"食肉動物").rule(［"哺乳動物","吃肉"］,"食肉動物").rule(［"有奶"］,"哺乳動物").rule(［"有毛發(fā)"］,"哺乳動物"). 則就需要用PROLOG語言編寫一個推理機程序

30、。否則，無法實施基于上述規(guī)則的推理。,產(chǎn)生式規(guī)則,39,產(chǎn)生式規(guī)則,練習(xí)1：有如下規(guī)則：R1：35~55歲的人稱為中年人；R2：中年人是老練的；R3：中年人是細心的R4：老練而細心并有駕駛技術(shù)的人是不會出交通事故的事實：F1：吳先生43歲；F2：吳先生有駕駛技術(shù)；目標(biāo)條件為：吳先生會出交通事故嗎？利用正向推理求證上述假設(shè)。,40,產(chǎn)生式規(guī)則,,41,產(chǎn)生式規(guī)則,練習(xí)2：規(guī)則：R1：如果你丟了自行車鑰匙，并且車胎沒

31、氣，那么自行車不能騎R2：如果自行車不能騎，并且你只有步行去學(xué)校，那么你上課會遲到事實：F1：你丟了自行車鑰匙F2：車胎沒氣目標(biāo)條件：你上課會遲到嗎？利用反向推理求證“你上課會遲到”這一假設(shè)。,42,產(chǎn)生式規(guī)則,習(xí)題3R1：如果總成績>350,則可以非定向R2：如果是非定向，且單科成績>55,則可以錄取。R3：如果總成績>320,則可以委培。R4：如果是委培，且單科成績>50,則可以錄取。如

32、果是免試生，則可以直接錄取。事實：F1：總成績400分F2：單科成績最低52分。目標(biāo)條件：該生可以錄取嗎。利用正反推理求證上述假設(shè)。,43,2.2 語義網(wǎng)絡(luò),語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)是一種采用網(wǎng)絡(luò)的形式表示人類知識的方法。它是由節(jié)點和邊（也稱有向?。┙M成的一種有向圖。其中節(jié)點表示事物、對象、概念、行為、性質(zhì)、狀態(tài)等；有向弧表示節(jié)點之間的某種聯(lián)系或關(guān)系。如下圖就是一個語義網(wǎng)絡(luò)。其中，弧上的標(biāo)記就是弧的語義。,44,蘋果的語義網(wǎng)絡(luò)

33、,45,語義網(wǎng)絡(luò),鳥的語義網(wǎng)絡(luò)示意圖,46,語義網(wǎng)絡(luò)的概念語義網(wǎng)絡(luò)的概念最先是由Quillian提出來的，他于1968年在他的博士論文中，把語義網(wǎng)絡(luò)作為人類聯(lián)想記憶的一個顯式心理模型。所以，語義網(wǎng)絡(luò)也稱聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)在，語義網(wǎng)絡(luò)的理論已經(jīng)有了長足的發(fā)展。有人把它劃分為五個級別：執(zhí)行級、邏輯級、認識論級、概念級和語言學(xué)級。并分為七種類型：,語義網(wǎng)絡(luò),47,(1)命題語義網(wǎng)（包括分塊聯(lián)想網(wǎng)絡(luò)）；(2)數(shù)據(jù)語義網(wǎng)：以數(shù)據(jù)為中心的語義網(wǎng)絡(luò)；

34、(3)語言語義網(wǎng)：用于自然語言的分析和理解；(4)結(jié)構(gòu)語義網(wǎng)：描述客觀事物的結(jié)構(gòu)，常見于模式識別和機器學(xué)習(xí)等領(lǐng)域；(5)分類語義網(wǎng)：描述抽象概念及其層次；(6)推理語義網(wǎng)：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)框架語義網(wǎng)：與框架相結(jié)合的語義網(wǎng)。語義網(wǎng)絡(luò)已成為一種重要的知識表示形式，廣泛地應(yīng)用于人工智能、專家系統(tǒng)，特別是自然語言理解領(lǐng)域中。,48,如下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)，就表示了專家系統(tǒng)這個事物（的內(nèi)涵），同

35、時也可以看作是表示了專家系統(tǒng)與“智能系統(tǒng)”、“專家知識”、“專家思維”及“困難問題”這幾個事物之間的關(guān)系或聯(lián)系。,語義網(wǎng)絡(luò),49,專家系統(tǒng)的語義網(wǎng)絡(luò),50,語義網(wǎng)絡(luò),幾種關(guān)系型的語義網(wǎng)絡(luò)抽象地說，語義網(wǎng)絡(luò)可表示事物之間的關(guān)系。因此，關(guān)系（或聯(lián)系）型的知識和能化為關(guān)系型的知識都可以用語義網(wǎng)絡(luò)來表示。下面我們就給出常見的幾種：,51,1.實例關(guān)系實例關(guān)系表示類與其實例（個體）之間的關(guān)系。這是最常見的一種語義關(guān)系。例如，“小華是一個大學(xué)生

36、”就可表示為圖所示。其中，關(guān)系“是一個”一般標(biāo)識為“is-a ” ，或ISA。A ISA B：表示A是B的一個特例。B是比A更抽象的一個概念，所以從A到B是一個抽象化的過程。通過”ISA“關(guān)系，可以實現(xiàn)層層抽象化。,表示實例關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),52,2.分類（或從屬、泛化）關(guān)系分類關(guān)系是指事物間的類屬關(guān)系，下圖就是一個描述分類關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò)。在圖中，下層概念節(jié)點除了可繼承、細化、補充上層概念節(jié)點的屬性外，還出現(xiàn)了變異的情況：鳥是鴕鳥的

37、上層概念節(jié)點，其屬性是“有羽毛”、“會飛”，但鴕鳥的屬性只是繼承了“有羽毛”這一屬性，而把鳥的“會飛”變更為“不會飛”。其中，關(guān)系“是一種”一般標(biāo)識為“a-kind-of”或AKO。A AKO B表示A是一種B，A與B之間有屬性繼承和屬性更改權(quán)。,53,表示分類關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),54,3.組裝關(guān)系如果下層概念是上層概念的一個方面或者一部分，則稱它們的關(guān)系是組裝關(guān)系。例如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)就是一種組裝關(guān)系。其中，關(guān)系“一部分”一般標(biāo)識為“

38、a-part-of”。x A-part-of X：表示x是X的一部分（部件）。,表示組裝關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),55,4.屬性關(guān)系屬性關(guān)系表示對象的屬性及其屬性值。例如，圖表示simon是一個人，男性，40歲，職業(yè)是教師。,表示屬性關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),56,表示集合—成員關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),5.集合與成員關(guān)系意思是“是……的成員”，它表示成員（或元素）與集合之間的關(guān)系。例如，“張三是計算機學(xué)會會員”可表示為下圖。其中，關(guān)系“是成員”一般標(biāo)識為“a

39、-member-of”。x a-member-of X表示x是X的一個成員（元素）。x是一個特定的個體，X是一個類或集合。他們之間也有屬性繼承權(quán)與屬性更改權(quán)。,57,6.邏輯關(guān)系如果一個概念可由另一個概念推出，兩個概念間存在因果關(guān)系，則稱它們之間是邏輯關(guān)系。如下圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)就是一個邏輯關(guān)系。,表示邏輯關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),58,7.方位關(guān)系在描述一個事物時，經(jīng)常需要指出它發(fā)生的時間、位置，或者指出它的組成、形狀等等，此時可用相應(yīng)的方

40、位關(guān)系語義網(wǎng)絡(luò)表示。例如事實： 張宏是石油學(xué)院的一名助教； 石油學(xué)院位于西安市電子二路； 張宏今年25歲?？捎孟聢D所示的語義網(wǎng)絡(luò)表示。,59,表示方位關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),60,8.所屬關(guān)系所屬關(guān)系表示“具有”的意思。例如“狗有尾巴”可表示為下圖所示。,表示所屬關(guān)系的語義網(wǎng)絡(luò),狗,尾巴,,have,61,幾種關(guān)系型的語義網(wǎng)絡(luò)語義網(wǎng)絡(luò)中的語義關(guān)系是多種多樣的

41、，一般根據(jù)實際關(guān)系定義。如常見的還有before、after、at等表示時間次序關(guān)系和located-on、located-under等表示位置關(guān)系。進一步，還可對帶有全稱量詞和存在量詞的謂詞公式的語義加以表示。由上所述可以看出，語義網(wǎng)絡(luò)實際上是一種復(fù)合的二元關(guān)系圖。網(wǎng)絡(luò)中的一條邊就是一個二元關(guān)系，而整個網(wǎng)絡(luò)可以看作是由這些二元關(guān)系拼接而成。,語義網(wǎng)絡(luò),62,語句角度的語義網(wǎng)絡(luò) 上面我們是從關(guān)系角度考察語義網(wǎng)的

42、表達力的。下面我們從語句角度來考察語義網(wǎng)。 例如，對于如下的語句(或事件)： 小王送給小李一本書。 用語義網(wǎng)絡(luò)可表示為下圖所示，其中S代表整個語句。這種表示被稱為是自然語言語句的深層結(jié)構(gòu)表示。,語義網(wǎng)絡(luò),63,語句(事件)的語義網(wǎng)絡(luò),64,基于語義網(wǎng)絡(luò)的推理基于語義網(wǎng)絡(luò)的推理也是繼承。繼承也是通過匹配、搜索實現(xiàn)的。問題求解過程：首先根據(jù)待求問題的要求構(gòu)造一個網(wǎng)絡(luò)片斷，該網(wǎng)絡(luò)片

43、斷中有些節(jié)點是空的，稱為詢問處，它反映待求解的問題。然后在知識庫中查找可與之匹配的語義網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)片斷中的詢問部分與知識庫中的某網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)匹配時，則與詢問處匹配的事實，就是問題的解。,語義網(wǎng)絡(luò),65,語義網(wǎng)絡(luò),66,語義網(wǎng)絡(luò)的程序語言實現(xiàn)由于語義網(wǎng)絡(luò)是一個二元關(guān)系圖，所以用PROLOG可方便地實現(xiàn)語義網(wǎng)絡(luò)知識表示。 例如，如圖所示的語義網(wǎng)絡(luò)用PROLOG可表示如下： a--kind--of("蘋果

44、"，"水果"). taste("蘋果"，"甜"). a--kind--of("富士"，"蘋果"). intro--from("富士"，"日本"). is--a("日本"，"亞洲國家").

45、,語義網(wǎng)絡(luò),67,a--kind--of("秦冠"，"蘋果"). produ--in("秦冠"，"陜西"). is--located--at("陜西"，"中國西部"). a--part--of("中國西部"，"中國"). ……… 也可以表示為 arc(a--k

46、ind--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"，"亞洲國家

47、").,68,arc(a--kind--of，"秦冠"，"蘋果"). arc(produ--in，"秦冠"，"陜西"). arc(is--located--at，"陜西"，"中國西部"). arc(a--part--of，"中國西部"，"中國"). ……

48、… 當(dāng)然，我們也可以將一個網(wǎng)絡(luò)或網(wǎng)絡(luò)片段組織在一個事實中。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")).,69,習(xí)題,1.什么是知識、事實與規(guī)則2.知識具有哪些屬性3.什么是知識表示，有哪幾種知識表示方法。4.產(chǎn)生式規(guī)則的一般形式，

49、并說明其含義。5.什么是正向推理，寫出其求解步驟6.什么是反向推理，寫出其求解步驟7.參照課件中產(chǎn)生式規(guī)則內(nèi)容，對于“動物分類問題的產(chǎn)生式系統(tǒng)”，如果其規(guī)則不變，有如下事實：f1：某動物有毛發(fā)。f2：有蹄。f3：白色。f4：有黑色條紋目標(biāo)條件為：該動物是什么？應(yīng)用正反推理畫出“與或樹”，說明該動物是什么。8.什么是語義網(wǎng)絡(luò)，舉一個例子說明。9.舉例說明各種關(guān)系型的語義網(wǎng)絡(luò)。,70,The End, Thank Yo