第2章 人工智能基础.pptx

1常识性知识
1 事实性知识
2领域性知识
2 过程性知识
3 控制性知识
4 元知识
• 人们描述客观世界的数据、信息、知识等 具有如下的金字塔型层次结构。
元知识 知识 信息 数据 噪声
什么是知识表示？
• 知识表示是对知识的一种描述，或者说是 将知识编码为一组计算机可以接受的数据 结构的过程。
• 衡量标准：可实现性、表示能力、可利用 性、可组织性、可维护性、自然性
• 例子:
– 南京是江苏的省会城市。（T）
– 南京名与个体两个部分。个体表示 某个独立存在的事物或者某个抽象的概念，谓词 名用于刻画个体的性质、状态或个体之间的关系。
• 一般形式: P(x1,x2,…,xn).其中， P为谓词名， x1,x2,…,xn为个体，个体可以是变量、变元、函数， 个体取值范围称为个体域.
第2章 人工智能基础
机器人足球比赛不仅仅起源于人工智能的发 展、依赖于人工智能的理论和技术，而且以
促进人工智能的发展为主要目的之一。
• 2.1 知识与推理 • 2.2 搜索
目录
2.1 知识与推理
• 主要内容： 1. 什么是知识？ 2. 什么是知识表示？ 3. 如何表示知识？常用知识表示和推理
数据、信息、知识
– 匹配综合数据库中已知事实与规则条件部分； – 多于一条规则匹配成功时，选择哪条规则执行
(点燃)； – 如何将匹配规则的结论部分放入综合数据库
（是直接添加到数据库中，还是替换其中的某 些东西）； – 决定系统何时终止；
产生式规则
综合数据库
控制机制
三、产生式系统的基本过程
• 产生式系统的问题求解步骤：
• 数据是信息的载体和表示 • 信息是数据在特定场合下的含义，或数据
的语义，是对客观事物的一般性描述 • 知识是对信息进行加工所形成的对客观世
界规律性的认识。 • ①是经过精简、塑造、解释、选择和转换
的信息 • ②是由特定领域的描述、关系和过程组成。
知识的类型
• 按知识的作用范围分： • 按知识的作用分：
• 例如：
– 所有人会死∧甲是人→甲会死
• 规则与蕴涵式的主要区别： 规则表示的知识或匹配可以是不确定的， 而蕴涵式只能表示确定性知识，并且匹配要求是确
定的。 <产生式>::=<前提> <结论> <前提>::=<简单条件> |<复合条件> <结论>::=<事实> |<操作>
二、产生式系统的基本结构
5. “双条件”
• 量词 1. : 全称量词
x: 所有x, 每个x;
2. : 存在量词
x: 存在一个x;
二、谓词逻辑表示法
• 对事物的状态、属性、概念等事实性知识， 通常可以用否定、析取或合取符号连接起 来的谓词公式表示；对事物间的关系通常 用蕴含式表示
三、谓词逻辑表示的特性
• 自然 • 精确 • 严密 • 容易实现
1、事实
事实可看作是一个断言。常用三元组表示 • 确定性知识可用一个多元组: （对象，属性，值） 或 （关系，对象1，对象2）来表示。 如（snow,color,white）：”雪的颜色是白的
2、规则
• 规则描述事物间的因果关系。规则的产生式表示 形式称为产生式规则，简称规则，或产生式
• 形式:
– 条件 行动 – 前提 结论 – “if……then……”
1. 将已知的事实放入综合数据库；
2. 检查规则库中是否存在未使用过的规则，若有执 行3，否则转5
3. 检查规则库中未使用的规则中是否有其前提可与 综合数据库中已知事实相匹配的规则，若有则从 中选择一个，否则转6.
4. 执行当前规则，并对规则作上标记，规则的结论 放入综合数据库；如该规则的结论是一些操作， 则执行这些操作
• 按推理方向分：正向、逆向、双向 • 按规则库的性质及结构分类：可交换、可
分解、可恢复
五、产生式系统的特点
• 自然性： • 模块性： • 有效性 • 清晰性：规则分为左半部分和右半部分；
• 说明
• 具体实现时，用DBMS和文件等都可以。 • 数据是广义的，可以是常量、变量、谓词、图像等。
2、规则库
• 存放所有规则的集合 • 这些规则描述了问题领域中的一般性知识 • 设计时注意： 1. 有效的表达领域内的过程性知识 2. 对知识进行合理的组织与管理
3、控制机构
• 控制机构完成的工作有：
产生式系统的基本过程（续）
5.检查综合数据库中是否包含了该问题的解，若 包含，问题求解结束，否则转2
6.当规则库中还有未使用的规则，但不能和已知 事实相匹配时，要求用户进一步提供关于该 问题的事实，若能提供，转2，否则终止问题 求解
7.若知识库中不再有未使用的规则，终止问题求 解
四、产生式系统的类型
– 例子: Man(x)
函数
• 定义（函数）
– 设D是个体域, f: Dn → D是一个映射，则称f是D 上的一个n元函数，记作：
F(x1,x2,…, xn)
– 例子:
• father(x, y)
连接词和量词
• 连接词 1. ﹁ “非”“否定” 2. ∧ “合取” 3. ∨ “析取” 4. →“条件”“蕴含”
• 知识表示能力差 • 存在组合爆炸 • 系统效率低
小结问题
• 你认为什么是逻辑？逻辑解决什么问题？ • 如何用逻辑表示守门员相关状态知识？
产生式表示法内容
一、产生式表示的基本方法及特性 二、产生式系统的基本结构 三、产生式系统的基本过程 四、产生式系统的类型 五、产生式系统的特点
一、产生式表示的基本方法及特性
• 产生式系统：把一组产生式放在一起，并 让它们相互配合，协同作用以求解问题的 系统称为产生式系统。
• 基本结构包括三个部分： ➢综合数据库(global database) ➢规则库(set of rules) ➢控制系统(control system)
1、综合数据库
• 也称事实库，存放已知的事实和推导出的 中间事实;
常用的知识表示法与推理
• 谓词逻辑表示法 • 产生式表示法 • 语义网络表示法 • 面向对象表示法 • 框架表示法 • 脚本表示
谓词逻辑(predicate logic)
一、逻辑基础 二、谓词逻辑表示法 三、谓词逻辑表示的特性
一、逻辑基础
• 命题:
– 一个陈述句称为断言.凡是有真假意义的断言称为命题. – 命题的意义通常称为真值，它有真假两种情况.