人工智能复习

• • • 例2-11：李新的汽车的款式是“捷达”、银灰色。 王红的汽车的款式是“凯越”、红色。 李新和王红的汽车均属于具体概念,可增加“汽车” 这个抽象概念。
捷达 Brand ISA Owner
李新
汽车1
Iห้องสมุดไป่ตู้A
Color
银灰色
人
汽车 Owner 王红 ISA 汽车2 Brand 凯越
AKO
交通工具
1
1.2.2 谓词逻辑表示方法(2/2)
• 例2.2 表示知识“所有的整数不是偶数就是奇数”。 • 定义谓词：I(x)：x是整数，E(x)：x是偶数， O(x)：x是奇数 • 表示知识：( x)(I(x) → E(x)∨O(x)) • 例2.3 表示如下知识： • 王宏是计算机系的一名学生。 • 王宏和李明是同班同学。 • 凡是计算机系的学生都喜欢编程序。 • 定义谓词： • COMPUTER(x)：表示x是计算机系的学生。 • CLASSMATE(x,y)：表示x和y是同班同学。 • LIKE(x,y)：表示x喜欢y。 • 表示知识： • COMPUTER(Wang Hong) • CLASSMATE(Wang Hong, Li Ming) • ( x)(COMPUTER(x) →LIKE(x, programming))
游泳
14
2.4.2 事物和概念的表示
表示二元关系(3/4)
•
• • •
例2-10 用语义网络表示：
王强是理想公司的经理； 理想公司在中关村； 王强28岁。
中关村 Locatedat理想公司 Work-for Headship 王强 Age 28岁
经理
•
15
2.4.2 事物和概念的表示
表示二元关系(4/4)
5
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
机器人移盒子问题(4/6)
• 各操作的条件和动作： • Goto(x，y) • 条件：AT(robot，x) • 动作：删除表：AT(robot，x) • 添加表：AT(robot，y) • Pickup(x) • 条件：ON(box，x)，TABLE(x)，AT(robot，x)，EMPTY(robot) • 动作：删除表：EMPTY(robot)，ON(box，x) • 添加表：HOLDS(robot，box) • Setdown(x) • 条件：AT(robot，x)，TABLE(x)，HOLDS(robot，box) • 动作：删除表：HOLDS(robot，box) • 添加表：EMPTY(robot)，ON(box，x) • 机器人每执行一操作前，都要检查该操作的先决条件是否可以满足。 如果满足，就执行相应的操作；否则再检查下一个操作。
人 Is Part A State 或 参赛者 Part B State Part State 与 Part C State 或 D
教师
学生
高
低
21
2.4.4 逻辑关系的表示
否定的表示(1/2)
• 可分为基本语义关系的否定和一般语义关系的否定 • 基本语义关系的否定的表示 • 可通过在有向弧上直接标注该基本语义关系的否定的方法来解 决。 • 例2-15: 用语义网络表示：书不在桌子上 • 采用在有向弧上直接标注该基本语义关系的否定的方法，该语 义网络为 •
巢
占有权 AKO
春天 秋天 情况
时间
占有资格
18
2.4.3 情况和动作的表示
情况的表示(2/2)
• 对上述问题，也可以把占有作为一种关系，并用一条弧来表示，但在 这种表示方法下，占有关系就无法表示了
ISA AKO
•
小燕子 燕子
鸟
Owns
AKO 巢 鸟窝
19
2.4.3 情况和动作的表示
事件和动作的表示
2
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
机器人移盒子问题(1/6)
• 分别定义描述状态和动作的谓词
• 描述状态的谓词：
• • TABLE(x)：x是桌子 EMPTY(y)：y手中是空的
•
• • • • • • •
AT(y, z)：y在z处
HOLDS(y, w)：y拿着w ON(w, x)：w在x桌面上 变元的个体域： x的个体域是{a, b} y的个体域是{robot} z的个体域是{a, b, c} w的个体域是{box}
• 用语义网络表示事件或动作时，需要设立一个事件或动作结点 • 动作结点：由一些向外引出的弧来指出动作的主体与客体。 • 例2-13 用于语义网络表示：
•
“常河给江涛一张磁盘”
Giver
一张磁盘 Gift 给 Receiver
• 事件结点：
• 如上例用一个事件结点描述
常河
江涛
一张磁盘 Gift 常河 Giver 给予事件 给 Receiver 江涛 Action
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2.4.3 情况和动作的表示
情况的表示(1/2)
• 表示方法：西蒙提出了增加情况和动作结点的描述方法 • 例2-12： 用语义网络表示： • “小燕子这只燕子从春天到秋天占有一个巢” • 需要设立一个占有权结点，表示占有物和占有时间等。
小燕子 Owner Star End AKO ISA Ownee 燕子 AKO AKO 鸟 鸟窝 AKO AKO
7
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
机器人移盒子问题(6/6)
• • • • • • • • • • • • • • • • • 状态4 AT(robot, b) Goto(a, b) HOLDS(robot,box) ==========> TABLE(a) TABLE(b) 状态5 AT(robot, b) Setdown(b) EMPTY(robot) ==========> ON(box, b) TABLE(a) TABLE(b) 状态6(目标状态) AT(robot, c) Goto(b, c) EMPTY(robot) =========> ON(box, b) TABLE(a) TABLE(b)
10
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
猴子摘香蕉问题(3/3)
• • • • • • • • Climbbox 条件： ¬ ONBOX ，AT(monkey, w)，AT(box,w) 动作：删除表： ¬ ONBOX 添加表：ONBOX Grasp 条件：ONBOX，AT(box, c) 动作：删除表： ¬ HB 添加表：HB
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2.4.2 事物和概念的表示
表示一元关系
• 一元关系 • 指可以用一元谓词P(x)表示的关系。谓词P说明实体的性质、属性等。 • 描述的是一些最简单、最直观的事物或概念， • 常用：“是”、“有”、“会”、“能”等语义关系来说明。如，“雪 是白的” 。 • 一元关系的描述 • 应该说，语义网络表示的是二元关系。如何用它来描述一元关系？ • 结点1表示实体，结点2表示实体的性质或属性等，弧表示语义关系。 • 例如，“李刚是一个人”为一元关系，其语义网络如前所示。 • 例2.8 用语义网络表示“动物能运动、会吃” 。
8
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
猴子摘香蕉问题(1/3)
• 描述状态的谓词： • AT(x, y)：x在y处 • ONBOX：猴子在箱子上 • HB：猴子得到香蕉 • 个体域： • x ：{monkey, box, banana} • Y：{a, b, c} • 问题的初始状态 • AT(monkey, a) • AT(box, b) • ¬ ONBOX ， ¬ HB • 问题的目标状态 • AT(monkey, c) ，AT(box, c) • ONBOX ， HB
4
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
机器人移盒子问题(3/6)
• 描述操作的谓词 • 条件部分：用来说明执行该操作必须具备的先决条件
•
• • • • • •
可用谓词公式来表示
动作部分：给出了该操作对问题状态的改变情况 通过在执行该操作前的问题状态中删去和增加相应的谓词来实现 需要定义的操作： Goto(x, y)：从x处走到y处。 Pickup(x)：在x处拿起盒子。 Setdown(y)：在x处放下盒子。
运动
Can 动物
吃 Can
12
2.4.2 事物和概念的表示
表示二元关系(1/4)
• 二元关系
• • • • 可用二元谓词P(x,y)表示的关系。其中，x,y为实体，P为实体之间的 关系。 单个二元关系可直接用一个基本网元来表示，如前介绍的一些常用 的二元关系及其表示。 对复杂关系，可通过一些相对独立的二元或一元关系的组合来实现。 例2-9 用语义网络表示：
1.2.2 谓词逻辑表示方法
• 表示步骤： • (1)先根据要表示的知识定义谓词 • (2) 再用连词、量词把这些谓词连接起来 • 例2.1 表示知识“所有教师都有自己的学生”。 • 定义谓词：T (x)：表示x 是教师。 • S (y)：表示y是学生。 • TS(x, y)：表示x是y的老师。 • 表示知识： • ( x)( y)(T (x)→ TS(x, y) ∧S (y)) • 可读作：对所有x，如果x是一个教师，那么一定存在一个个体y，y的 老师是x，且y是一个学生。
3
a
c
b
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
机器人移盒子问题(2/6) • 问题的初始状态： • AT(robot, c) • EMPTY(robot) • ON(box, a) • TABLE(a) • TABLE(b) • 问题的目标状态： • AT(robot, c) • EMPTY(robot) • ON(box, b) • TABLE(a) • TABLE(b) • 机器人行动的目标把问题的初始状态转换为目标状态，而要实现问题 状态的转换需要完成一系列的操作
6
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
机器人移盒子问题(5/6)
• 这个机器人行动规划问题的求解过程如下： • 状态1(初始状态) • AT(robot, c) • 开始 EMPTY(robot) • =========> ON(box, a) • TABLE(a) • TABLE(b) • 状态2 • AT(robot, a) • Goto(c, a) EMPTY(robot) • ==========> ON(box, a) • TABLE(a) • TABLE(b) • 状态3 • AT(robot, a) • Pickup(a) HOLDS(robot,box) • =========> TABLE(a) • TABLE(b)
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2.4.4 逻辑关系的表示
合取和析取的表示
• 表示方法：可通过增加合取结点和析取结点来实现 例2-14 :用语义网络表示如下事实： • “参赛者有教师、有学生、有高、有低” • 首先需要分析参赛者的不同情况，可得到以下四种情况： • A 教师、高； B 教师、低 • C 学生、高； D 学生、低 • 然后在按照他们的逻辑关系用语义网络表示出来。
•
• •
动物能运动、会吃。
鸟是一种动物，鸟有翅膀、会飞。 鱼是一种动物，鱼生活在水中、会游泳。
•
对于这个问题，各种动物的属性按属性关系描述，动物之间的分类 关系用类属关系描述。
13
2.4.2 事物和概念的表示
表示二元关系(2/4)
运动 Can Can 吃
动物
翅膀 Have 鸟 Can 飞 鱼 Can AKO AKO 水中 Live
a
c
b
9
1.2.3 谓词逻辑表示的应用
猴子摘香蕉问题(2/3)
• 描述操作的谓词 • Goto(u, v)：猴子从u处走到v处 • Pushbox(v, w)：猴子推着箱子从v处移到w处 • Climbbox：猴子爬上箱子 • Grasp：猴子摘取香蕉 • 各操作的条件和动作 • Goto(u, v) • 条件：¬ ONBOX ，AT(monkey, u)， • 动作：删除表：AT(monkey, u) • 添加表：AT(monkey, v) • Pushbox(v, w) • 条件： ¬ ONBOX ，AT(monkey, v)，AT(box, v) • 动作：删除表：AT(monkey, v)，AT(box, v) • 添加表：AT(monkey, w)，AT(box,w)
Color
红色
ISA
16
2.4.2 事物和概念的表示
表示多元关系
• 多元关系 • 可用多元谓词P(x1，x2，……)表示的关系。其中，个体x1，x2，……为 实体，谓词P说明这些实体之间的关系。 • 用语义网络表示多元关系时，可把它转化为一个或多个二员关系的组合， 然后再利用下一节讨论的合取关系的表示方法，把这种多元关系表示出来。