第二章 知识的表示

框架表示法
例：假冒伪劣商品登记框架 <假冒伪劣商品 假冒伪劣商品> 假冒伪劣商品 商品名称： 商品名称： 生产厂家： 生产厂家： 出售商店： 出售商店： 处罚： 处理方式： 处罚： 处理方式： 处罚依据： 处罚依据： 处罚时间：单位（ 处罚时间：单位（年，月，日） 经办部门： 经办部门：
框架表示法
R语义关系 语义关系
节点
节点
语义网络表示法
事实性知识的语义网络表达 例1： ：
吃肉 跑得快 猎狗 Ako 有毛 狗 有尾 有生命 Ako 动物 运动 会吃
•类属联系 类属联系 •属性联系 属性联系
能狩猎
例2：胡途今年 岁，是思源公司的经理，该公司位于朱雀大街上 ：胡途今年35岁 是思源公司的经理，
框架网络：由多个框架及其它们纵向 上下继承）、横向的联 上下继承）、 框架网络：由多个框架及其它们纵向(上下继承）、横向的联 系构成的知识系统 例：某校师生员工的框架
师生员工的框架 学生的框架 计算机系学生的框架 … 机械系学生的框架 学生1 … 学生n
教职工的框架 教师的框架 职员的框架 工人的框架 教师1 … 教师n
框架表示法
框架的形式： 框架的形式： <框架名 框架名> 框架名 槽名(Slot)1：侧面 槽名 ：侧面(Facet)名1： 值1： 名 ： ： … 侧面名m1: 侧面名 值m1: …… 槽名n： 侧面名1： 槽名 ： 侧面名 ： 值1： ： … 侧面名mn: 侧面名 值mn: 约束： 约束条件1： 约束： 约束条件 ： … 约束条件n： 约束条件 ： 值可以是：数值，字符串，布尔值，动作，过程， 值可以是：数值，字符串，布尔值，动作，过程，另一框架名
框架表示法
表示特点： 表示特点： 结构性：内部结构， 结构性：内部结构，复杂关系 继承性：减少冗余， 继承性：减少冗余，保证一致性 自然性: 自然性 符合人类认识事物的规律 不善于表达过程性知识
语义网络表示法
用概念及语义关系表达知识，带标示的有向图 用概念及语义关系表达知识， 节点－事物、对象、概念、行为、性质、状态等（ 节点－事物、对象、概念、行为、性质、状态等（类、实例） 实例） 弧－节点间的某种联系或关系
基本概念
知识的分类 按使用范围： 常识性知识， 按使用范围： 常识性知识，领域性知识 按确定性划分：确定性知识， 按确定性划分：确定性知识，不确定知识 按结构及表现划分：逻辑性知识， 按结构及表现划分：逻辑性知识，形象化知识 按所起的作用划分： 按所起的作用划分： －事实性知识：采用直接表示的形式如：今天下雨 事实性知识：采用直接表示的形式如 －过程性知识：描述做某件事的过程领域相关，如：电视维修法 过程性知识：描述做某件事的过程领域相关， －控制性知识：搜索策略 控制性知识：
基本概念
知识的特性 相对正确性 不确定性： 不确定性： －随机性：男人个子比女人高 随机性： －模糊性：福州的夏天比较热 模糊性： －不完全性：灭绝是由于地球历史上曾遭受过小 不完全性： 行星的撞击 －经验依赖：中医诊脉 经验依赖： 可表示和利用
智能系统所关心的知识 • 事实：有关问题环境的一些事物的知识。 • 规则：表示事物间因果关系的知识。 • 控制：有关问题的求解步骤、技巧性的 知识。 • 元知识：有关知识的知识，是知识库中 最高的知识。
框架表示法
70‘s初，Minsky提出 初 提出 善于表达结构化知识—格式相对固定的事物、 善于表达结构化知识 格式相对固定的事物、行动和事件 格式相对固定的事物 －框架将知识看成相互关联的成块组织 人类认识新事物的过程 －从已知（记忆）中寻找对应框架 从已知（记忆） －根据新事实填充已有框架 框架由槽、侧面和值组成， 框架由槽、侧面和值组成，每个部分都可以有多个
框架表示法
基于框架的问题求解过程：匹配， 基于框架的问题求解过程：匹配，填槽 将待求问题表示成框架形式 与知识库中的框架进行槽名， 与知识库中的框架进行槽名，值的逐个比较 －可能要回溯到上层框架 －也许不完全匹配（可以设定关键槽） 也许不完全匹配（可以设定关键槽） －多个框架成为候选框架 找到问题的解或作出预测，联想，给出进一步线索 找到问题的解或作出预测，联想，
健康状况：范围（好中差） 截止工作时间：单位（ 健康状况：范围（好中差） 截止工作时间：单位（年，月） 缺省：中 缺省： 住址： 住址框架 住址框架> 住址：<住址框架 离退休状况：范围（离休，退休） 离退休状况：范围（离休，退休） 缺省：退休（ 缺省：退休（
或程序
）
•继承槽 继承槽——纵向关系，横向关系 纵向关系， 指向另一框架名（ 继承槽 纵向关系 横向关系——指向另一框架名（如地址槽中的指针 ） 指向另一框架名 •共同属性逐层抽取，下一层只需定义个性化内容，简洁，便于推理匹配 共同属性逐层抽取，下一层只需定义个性化内容，简洁， 共同属性逐层抽取
选取知识表示的因素
表示范围是否广泛 是否适于推理 是否适于计算机处理 是否有高效的算法 能否表示不精确知识 能否模块化 知识和元知识能否用统一 的形式表示 是否可加入启发信息 过程性表示还是说明性表示 表示方法是否自然
谓词逻辑表示法
• 语法元素：(围绕对象及其关系来建立 语法元素： 围绕对象及其关系来建立 围绕对象及其关系来建立) • 个体词：表作用对象（ Liuhuan， programming，s(x) 个体词：表作用对象（ ， ， 等）， • 常量， 变元， 常量， 变元，项，函数 • 谓词：表对象性质关系（ Well-known ，Computer等） 谓词：表对象性质关系（ 等 • 函数：个体域 个体域（ s(x)， father(x)等） 函数：个体域→个体域 个体域（ ， 等 • 量词： ∀，∃ 量词： • 联接词： ﹁，∧，∨，→，↔ 联接词： ， • 谓词与函数的区别 谓词值为“真”或“假”, 而函数的值 谓词与函数的区别:谓词值为 谓词值为“ 是某个个体且通常一 一对应 • 谓词可以代表变化的情况：City(北京 真。 City(煤球 ， 谓词可以代表变化的情况： 北京),真 煤球)， 北京 煤球 假
框架表示法
槽名设置的原则： 槽名设置的原则： 充分表达各方面属性（目标相关，不浪费） 充分表达各方面属性（目标相关，不浪费） 合理组织上下层 便于推理（如设置“充分条件”“必要条件”“触发条 便于推理（如设置“充分条件”“必要条件”“触发条 ”“必要条件”“ ”“否决 件”“否决 条件”等槽，便于匹配） 条件”等槽，便于匹配） 充分表达相关事物间的关系
朱雀大街
位于
思源公司
工作在
胡途
年龄
是
经理
35岁
其它知识表示法简介
脚本表示法： 脚本表示法：R.C.Schank，1975；概念依赖，将生活中的事件编 ， ；概念依赖，
制成脚本，将事件中的典型情节规范化，根据事先安排的情节来理 制成脚本，将事件中的典型情节规范化， 解故事（自然语言理解） 解故事（自然语言理解） 脚本: 脚本 餐厅 进入条件：顾客饿了，需要进餐； 顾客有钱。 进入条件：顾客饿了，需要进餐； 顾客有钱。 角色：顾客、服务员、厨师、老板。 角色：顾客、服务员、厨师、老板。 道具：食品、桌子、菜单、 道具：食品、桌子、菜单、钱。 场景： 场景： ATRANS PTRANS ATRANS INGEST 厨师把食品交给服务员 服务员走向顾客 服务员把食品交给顾客 顾客吃食品
框架表示法
常用槽名： 常用槽名： ISA槽（is a…）：下层可以继承上层，表下是上的特例 槽 ）：下层可以继承上层 ）：下层可以继承上层， AKO槽（A kind of…）：类属关系，下层可以继承上层 槽 ）：类属关系 ）：类属关系， Subclass槽：子类与类，子集与集，下层可以继承上层 槽 子类与类，子集与集， Instance槽：指出下层框架有哪一些， AKO槽的逆，可继承 槽 指出下层框架有哪一些， 槽的逆， 槽的逆 Part-of槽：部分与全体，通常不可继承（如教室与黑板） 槽 部分与全体，通常不可继承（如教室与黑板） Infer槽：两个框架间的逻辑推理关系 槽 Possible-Reason槽：结论与可能的原因关系 槽
第二节 知识的表示
知识的表示： 知识的表示：计算机可接受的用于描述知识的数据结构 类型 －符号表示法：一阶谓词逻辑表示法，产生式规则表示法 符号表示法：一阶谓词逻辑表示法， 框架表示法 ，语义网络表示法 －连接机制表示法：神经网络 连接机制表示法： 原则 （1）充分表示领域知识 ） （2）有利于对知识的利用 ） （3）便于对知识的组织、维护和管理 ）便于对知识的组织、 （4）便于理解和实现 ）
谓词逻辑表示法
表示特点： 表示特点： 优：自然性，精确性，严密性，充分性，易实现，是后续三种 自然性，精确性，严密性，充分性，易实现， 表示法的基础， 表示法的基础，prolog 劣：不能表示不精确知识, 组合爆炸 效率低 启发知识难利用 不能表示不精确知识 组合爆炸, 效率低, 谓词逻辑表达中的注意点： 谓词逻辑表达中的注意点： 1) 谓词与函数的区别 2) 与全称量词和存在量词关联的自然连接符 3) 表达的可读性与精简问题 表达的可读性与精简问题; 4)适用的问题类型 适用的问题类型
谓词逻辑表示法－最早， 谓词逻辑表示法－最早，最精确
方法： ） 方法：1）定义谓词 2)用谓词公式表示 用谓词公式表示 father(x)：x的父亲 ： 的父亲 例1：刘欢比他父亲出名 ： Well-known(x,y)：x比y出名； ： 比 出名 出名； Well-known(Liuhuan, father(Liuhuan)) 例2：高扬是计算机系的一名学生，但他不喜欢编程 ：高扬是计算机系的一名学生， Computer(x)：x是计算机系的学生； ： 是计算机系的学生 是计算机系的学生； Student(x,y): x是y系的学生 是 系的学生 Student(GAo,Computer) ∧﹁ Like(Gao,programming) Like(x,y)：x喜欢 ： 喜欢 喜欢y Computer(Gao) ∧﹁ Like(Gao,programming)
第二讲 知识与知识表示
第一节 基本概念
什么是知识 －数据：用一组符号及其组合对客观事物的数量、属性、 数据：用一组符号及其组合对客观事物的数量、属性、 位置及相互关系进行抽象表示 －信息：数据在特定场合的解释成为信息 信息： －知识：将有关信息关联在一起所形成的、反映客观事物 知识：将有关信息关联在一起所形成的、 间关系的信息结构
框架表示法
框架名： 师生员工 师生员工> 框架名：<师生员工 姓名：单位（姓，名） 姓名：单位（ 年龄：单位（ 年龄：单位（岁） 性别：范围（ 性别：范围（男，女） 缺省： 缺省：男 框架名： 教职工 教职工> 框架名：<教职工 继承：<师生员工 继承： 师生员工> 师生员工 工作类别：范围（教师，干部，工人） 工作类别：范围（教师，干部，工人） 缺省： 缺省：教师 开始工作时间：单位（ 开始工作时间：单位（年，月）
框架表示法
例：感冒诊断问题 如果咳嗽，发烧且流涕，则八成是患了感冒， 如果咳嗽，发烧且流涕，则八成是患了感冒，服用康泰克或 泰诺，一日三次，每次2～ 粒 泰诺，一日三次，每次 ～3粒，……
框架名： 病症 病症> 框架名：<病症 症状1： 症状 ：咳嗽 症状2： 症状 ：发烧 Байду номын сангаас状3： 症状 ：流涕 Infer：<诊断治疗 ： 诊断治疗> 诊断治疗 可信度： 可信度：0.8 框架名： 诊断治疗 诊断治疗> 框架名：<诊断治疗 病名： 病名：感冒 治疗方案1：药物： 治疗方案 ：药物：康泰克 剂量： ， 剂量：3/d，2~3/t 治疗方案2：药物：泰诺 治疗方案 ：药物： 剂量： ， 剂量：3/d，2/t 注意事项： 注意事项：多喝开水 Possible-Reason：<起因 起因> ： 起因 预后： 预后：良好 框架名： 起因 起因> 框架名：<起因 病名： 病名：感冒 起因1： 起因 ：流感病毒 起因2： 起因 ：着凉