知识表示法之脚本表示法

知识表示法之脚本表示法

一.知识

1.1定义

知识首先是对客观世界的描述、名称、数据和数字等所构成的信息，这些信息经过加工整理后才能形成知识。目前在知识处理的研究者中对“知识”存在三种比较有代表性的定义。

1)Feigenbaum：知识是经过削减、塑造、解释、选择和转换的信息。

2)Bemstein：知识是由特定领域的描述、关系和过程组成的。

3)Heyes—Roth：知识=事实+信念+启发式。

从知识库的观点看，知识是某一领域中所涉及的各有关方面的一种符号表示。

1.2分类

下面主要从知识表示角度对知识进行分类:

(1) 事实性知识。现实世界中所发生及存在的动作及事件。比如:“离散数学式一门基础学科, 我们是计算机专业的学生”等。

(2) 过程性知识。描述做某事的过程, 使人或者计算机可照着去做。例如: 在离散数学中“怎样构造一个二元关系”, “怎么样对一个树进行遍历”等。

(3) 实例性知识。只给出一些具体的实例, 关于某一事物的知识隐藏在这些实例之中, 例如: “老师可以通过调查离散数学双语教学的效果来进行课程的安排”。

(4) 行为性知识。不直接给出事实本身, 只给出它在某些( 或某一)方面的行为, 经常被表示为某种数学模型, 从某种意义上说, 描述事物的内涵而不描述事物的外延。

(5) 类比知识。启发人们用一个领域的知识去解决另一个领域的知识, 体现了推理机制。

(6) 元知识。关于知识的知识, 即在现实世界中使用我们原先已知的知识。

1.3常用的知识表示法

常用的知识表示方法有：一阶谓词逻辑表示、自然语言表示、产生式规则表示、语义网络表示、过程表示、脚本表示、框架结构表示法及面向对象的知识表示等。

（一）一阶谓词逻辑表示。谓词逻辑适合表示事物的状态、属性、概念等事实性的知识，也可以用来表示事物间确定的因果关系，即规则。事实采用谓词公式的合取及析取连接起来的公式，规则采用蕴含式表示。一阶谓词用逻辑方法研究条件与结论之间的蕴含关系。

（二）产生式知识表示。产生式又称为产生式规则表示法。通常用于表示具有因果关系的知识，其基本形式是“if P then Q”，其中P 是产生式的前提，用于指出产生式是否可用的条件；Q 是一组结论，表示：如果前提P 被满足，则可推出结论Q。

（三）框架表示。框架表示是以框架理论为基础的一种结构化知识表示方法。框架是一种描述所论对象（一个事物、一个事件或一个概念）属性的数据结构。一个框架由若干“槽”组成，每一个“槽”又可分为若干个“侧面”。“槽”用于描述所论对象某一方面的属性，“侧面”用于描述相应属性的一个方面。若干相互联系的框架可以形成框架网络。

（四）语义网络表示。语义网络是通过概念及其语义关系来表达知识的一种网络图，是一种带标示的有向图。其中，节点表示各种事物、概念、情况、属性、动作、状态等；弧表示各种语义联系，表明所连接节点间的某种语义联系。语义网络不仅包括由语义网络构成的知识库，也包括用于求解问题的解释程序。语义网络可以表示事实性的知识，也可以表示事实性知识间的复杂联系。

语义网络的优点是：与框架表示一样，语义网络表示也是一种结构化的知识表示法。但框架表示适合于表达固定的、典型的概念、事件和行为，而语义网络表示具有更大的灵

活性，用其它方法表示的知识都能用语义网络表示。语义网络通过联系可以容易地找到与某一节点有关的信息，便于以联想的方式对系统检索，具有“联想”的能力，能有效避免组合爆炸的问题。

语义网络没有公认的形式表示体系，其表达的含义完全依赖于解释程序，其推理结果不能保证其正确性，也可能存在二义性。并且由于节点间的联系多种多样，其处理方式也是灵活多样，这导致其处理十分复杂。

（五）过程表示。过程表示是将知识及如何使用这些知识的控制性策略一起表述为求解问题的过程。过程表示是用过程表示知识。过程是一段程序，具有严密的执行顺序，可以直接将启发性的控制性知识嵌入到过程中，从而提高系统的效率。

过程表示的主要缺点是修改和添加知识困难，必须要对过程内部进行修改，修改也可能会影响其它过程，其可维护性较差。

（六）Petri网表示。Petri网具有三种基本元素：位置、转换及标记，采用有向图表示。可以容易地表达产生式规则。Petri 网便于描述系统状态的变化及对系统特性进行分析，还能分层表示，以便集中注意力在某一个层次上。

（七）面向对象表示。面向对象表示是采用面向对象的思想和方法来表示知识。其核心思想包括对象、类、封装和继承。类、子类和实例构成了一个层次结构，这种层次结构直接支持了分类知识表示，使知识可以按类以一定形式组织起来。

二.脚本表示法

脚本表示法是夏克(R.C.Schank)于1975年前后依据其概念依赖理论提出的一种知识表示方式;它是知识工程中框架表示方法的一种特殊形式,它用一组槽来描述某些事件的发生序列,就像剧本中的事件序列一样,故称为脚本。

脚本通过一些原语作为槽名来表示对象的基本行为，描述某些时间的发生序列，有些类似于电影剧本。脚本表示的知识有强烈的因果结构，系统对事件的处理必须是一个动作完成之后才能完成另一个。整个过程的启动取决于开场条件，只有满足于脚本的开场条件，脚本中的时间才有可能发生，而脚本的结果就是所有动作完成后的系统结果。由于脚本是以非常固定的形式描述的，在预言一些没有直接提及的事件方面特别有用。但是如果事件被强行中断，也就是给定情节中的某个时间与脚本中的事件不能对应时，脚本就不能预测被中断以后的事件。与语义网络表示法和框架表示法相比，显然脚本表示法的表达能力要弱的多，知识表达的范围也很有限，但是对于预先就已经“构思”好的特定知识而言不失为一个相当合适的表示方法。

脚本的基本组成部分包括:

进入条件:指出脚本所描述的事件可能发生的先决条件,即事件发生的前提条件

角色:描述事件中可能出现的人物

道具:描述事件中可能出现的相关物体

舞台:事件所发生的空间

场景:描述事件序列,可以有多个场景(场景可变化,剧情可变化)

结局:给出在剧本所描述的事件发生以后通常所产生的结果。

三.脚本表示法的应用实例

脚本表示法可实现海军特种作战方案的辅助生成,但传统的脚本知识表示方式较为呆板,能力有限,不具备对于元素的基本属性描述能力,难以描述多变的作战现实。通过改进脚本, 可为海军特种作战方案与计划的生成提供更科学、有效、灵活的辅助。

3.1 当前海军特种作战方案拟制面临的问题:

拟制流程为串行方式(图1),对于方案的修改往往牵一发而动全身,而高技术条件下,突发性事件频发,战场情况变化急剧,方案拟制过程中的灵活性差,易出现方案重做现象。每次