第二章 知识表示

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2.1.1 知识原则

知识原则


“一个系统展示高级的智能理解和行为，主要是因为 拥有应用领域特有的知识：概念、事实、表示、方法、 模型、隐喻和启发式。 ” 智能体有效地求解应用领域的问题主要靠拥有的领域 特有知识 【普通知识（general knowledge）】
The
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2.1.1 知识原则

系统求解问题的性能和系统拥有知识的关系

知识门槛（ the thresholds of knowledge ） 1、使能门槛（Well-Formed Threshold）

指知识量超过该门槛时，系统就拥有了为执行任务所需的最低 限度知识; For each task, there is some minimum knowledge needed for one to even formulate it;
Inroom(Robot,R1) 简单的谓词公式
“谓词公式”的一般形式：
P(x1,x2,…,xn)，其中， P——谓词符号（简称谓词）； Xi(i=1,2,…,n)——参数项（简称项），项可以是常量、 变量或函数； P(x1,x2,…,xn)——n元谓词公式；
“谓词公式Leabharlann 的基本组成： （1）连词

（非）加在谓词公式前面，称为否定，或取反。 （与）连接谓词公式，称为合取； 产生的逻辑语句称为合取式，每个成分成为合取项。
（或）连接谓词公式，称为析取； 产生的逻辑语句称为析取式，每个成分成为析取项。 （蕴涵）连接谓词公式产生蕴涵式； 左部称为前项，右部称为后项。
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P
F T F
P∧Q T F F
P∨Q T T T
P
Q
T T F
P
Q T F F
F
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F
T
F
F
T
T
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2.2 谓词逻辑表示法
1）谓词逻辑基本概念
2、连词和量词
通过引入连词和量词，可以把原子公式组合为复合谓词公式。 复合谓词公式也称为逻辑语句，谓词演算也称为谓词逻辑。
1）谓词逻辑基本概念
1、谓词公式
Married(father(L1),x)
函数符号
变量符号
函数符号、变量符号——小写字母的形式来表示
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2.2 谓词逻辑表示法
1）谓词逻辑基本概念
1、谓词公式 “谓词公式”的一般形式：
P(x1,x2,…,xn)，其中， P——谓词符号（简称谓词）； Xi(i=1,2,…,n)——参数项（简称项），项可以是常量、变 量或函数； P(x1,x2,…,xn)——n元谓词公式；
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2.1.1 知识原则

系统求解问题的性能和系统拥有知识的关系

知识门槛（ the thresholds of knowledge ） 3、全能门槛（The Total Expert Threshold）

达到E，由于知识量的空前增加（丰富），使系统能解决该应用领域 内的几乎所有问题，成为全能专家。 超过E后
性能提高变缓
非线性关系 nonlinearly
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2.1.2 知识表示

知识表示在人工智能体的建造中起到关键作用

以适当方式表示知识，才导致智能体展示出智能行 为

知识表示是数据结构及其处理机制的综合

知识表示=符号（结构）+处理机制，其中 恰当的符号（结构）
用于存储要解决的问题、可能的中间解答和最终解

以清晰的符号结构表示解决的问题



正因为系统拥有关于颜色的知识，当接收关于颜色的问题 时，系统才会作出正确回答。 这些符号结构在系统回答关于颜色问题的行为中明显地起 到因果作用；
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2.2 谓词逻辑表示法
1）谓词逻辑基本概念
1、谓词公式 例1、表示“机器人(Robot)在1号房间(R1)内”
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2.1.2 知识表示

以清晰的符号结构表示了关于颜色的知识



Color(snow,white) Color(grass,green) Color(sky,yellow)

以规则的形式（逆向推理规则）表示“要打印x的颜色， 必须知道x的颜色是y；”

PrintColor(x):-Color(x,y),!,write(“It’s”),write(y). PrintColor(grass)
（1）连词

通过连词产生复合谓词公式（逻辑语句）的例子：
Inroom(Robot,R2)
Isa(Liming,Student) Isa(Wang,Teacher) At(Liming,School) At(Liming,School)
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Lives(Liming,House1) Isa(Wang,Officer) At(Wang,School) At(Wang,School)
只是用于解决问题的知识中的一小部分，能应用于多个
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2.1.1 知识原则

系统求解问题的性能和系统拥有知识的关系

知识门槛（ the thresholds of knowledge ） 1、使能门槛（Well-Formed Threshold） 2、胜任门槛（The Competent Threshold） 3、全能门槛（The Total Expert Threshold）

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2.1 概述

本节主要内容：

2.1.1 知识原则 2.1.2 知识表示
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2.1.1 知识原则

教学目的：

了解智能行为取决于系统拥有的应用领域特有知识； 了解系统求解问题的性能与拥有知识量的关系； 掌握知识门槛的意义；

知识原则

D. B. Lenat（里南） and E. A. Feigenbaum（费根鲍姆）, "On the thresholds of knowledge," in Proc. IJCAI-10, 1987, pp. 1173-1182.


Before you can apply search or knowledge to solve some problem, you need to already know enough to at least state the problem in a well-formed fashion. 最低限度知识用于为问题确定一个好的表示方案
变量符号
谓词符号
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函数符号
常量符号
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2.2 谓词逻辑表示法
1）谓词逻辑基本概念
1、谓词公式
Inroom(Robot,R1) Married(father(L1),x)
谓词符号
常量符号
常量符号
谓词符号
常量符号
谓词符号、常量符号——首字母大写的形式来表示
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2.2 谓词逻辑表示法
答以及解决问题涉及的知识；

配套的处理机制
仅有符号（结构）不能体现出系统具有知识； 只有对其作适当的处理才构成意义。
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2.1.2 知识表示


例1、回答关于颜色的问题，并说明执行该任务的系统应 如何设计才成为专家系统。假定该任务只需说出雪、草地 和天空的颜色。用Prolog语言编写这个系统。 设计方案：
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谓词符号、常量符号、变量符号、函数符号； 用括号和逗号隔开，表示论域内的关系。
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2.2 谓词逻辑表示法
1）谓词逻辑基本概念
1、谓词公式
用括号和逗号隔开，以表示论域内的关系
Inroom(Robot,R1)
谓词符号
常量符号
常量符号
Married(father(L1),x)
“谓词公式”的基本组成：
谓词符号、常量符号、变量符号、函数符号； 用括号和逗号隔开，表示论域内的关系。
“谓词公式是谓词逻辑的基本单元，也称为原子公式。
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2.2 谓词逻辑表示法
1）谓词逻辑基本概念
2、连词和量词
通过引入连词和量词，可以把谓词公式（原子公式）组合为复合谓 词公式。 复合谓词公式也称为逻辑语句。

（等价）连接谓词公式产生等价式；正、逆向蕴涵式的合取。
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2.2 谓词逻辑表示法
1）谓词逻辑基本概念
2、连词和量词
通过引入连词和量词，可以把原子公式组合为复合谓词公式。 复合谓词公式也称为逻辑语句。
（1）连词
通过连词产生的复合谓词公式（逻辑语句）的真值表：
P T F T Q T T F



Color(snow,white). Color(grass,green). Color(sky,yellow). PrintColor(x):-Color(x,y),!,write(“It’s”),write(y). 问题是：?- PrintColor(grass). 系统回答：It’s green.
第2章 知识表示
如何表示知识是人工智能研究的一个重要议题 知识表示


以形式化方式表示知识； 供计算机自动处理； 2.1 概述 基本的知识表示方式