知识表示方法

课题：UNIT I CHAP 3-2语义网络表示法

教学目标：认知知识的语义网络表示法。重点掌握语义网络的结构，掌握二元语义网络表示方法，了解语义网络的特点。

通过实际表示的图示过程，增强对知识的信息表述能力。

教学重点：语义网络表示的词法、结构、过程、语义。

教学难点：如何选择节点和弧线来构成语义网络。

教学方法：课堂理解与讨论相结合。

教学后记：

教学过程

一、复习与导入

前面所学习过的知识表示法五种。

二、新授

语义网络(Semantic network)是由节点和带标记的边（弧）组成的一种网络图。其中节点表示事物、对象、状态等，边（弧）表示节点间的联系。语义网络可以表示人类用语言进行描述的知识。

常见的语义关系有以下几种：

1．类属关系

通常用”is_a”或ISA标识。

2．聚类关系

聚类关系表示部分与整体的关系，用Part-Of标识。

3．属性关系

属性关系表示个体、属性及其取值，其中有向弧表示属性。

4．泛化关系

指类结点与更高的类之间的关系，AKO（A Kind Of）作为标识。

5．所属关系

表示关系“具有”，用“have”标识。

语义网络具有结构性、联想性、自然性、非严格性的特点。由结点和弧组成的语义网络，直观、自然、易于理解，但其对于量词的描述局限，很难描述复杂的关系。

一个语义网络表示中学生珍爱银杏树，所构成的语义网络图。

图1-3-10语义网络

二元语义网络的表示：语义网络是知识的一种结构化图解表示，它由节点和弧线或链线组成。节点用于表示实体、概念和情况等，弧线用于表示节点间的关系。

语义网络表示由下列4个相关部分组成：

(1) 词法部分决定表示词汇表中允许有哪些符号，它涉及各个节点和弧线。

(2) 结构部分叙述符号排列的约束条件，指定各弧线连接的节点对。

(3) 过程部分说明访问过程，这些过程能用来建立和修正描述，以及回答相关问题。

(4) 语义部分确定与描述相关的(联想)意义的方法即确定有关节点的排列及其占有物和对应弧线。

语义网络具有下列特点：

(1) 能把实体的结构、属性与实体间的因果关系显式地和简明地表达出来，与实体相关的事实、特征和关系可以通过相应的节点弧线推导出来。

(2) 由于与概念相关的属性和联系被组织在一个相应的节点中，因而使概念易于受访和学习。

(3) 表现问题更加直观，更易于理解，适于知识工程师与领域专家沟通。

(4) 语义网络结构的语义解释依赖于该结构的推理过程而没有结构的约定，因而得到的推理不能保证像谓词逻辑法那样有效。

(5) 节点间的联系可能是线状、树状或网状的，甚至是递归状的结构，使相应的知识存储和检索可能需要比较复杂的过程。

三、巩固深化

实例体会语义网络的表示。用此法表示某实例。

知识的语义网络表示，是贴近中学生的实例描述知识。

主题如紫外线指数参考旅游、简单动物与植物识别系统、交通工具选择参考等，注意类似问题通常没有标准答案，只要同学们表示知识方式的选择具有充分理由，就被认为是正确的。

四、归纳小结

知识表示方法很多，本节了解其中的6种，有图示法和公式法，结构化方法，陈述式表示和过程式表示等。

状态空间法是一种基于解答空间的问题表示和求解方法，它是以状态和操作符为基础。由于需要扩展过多节点，容易出现“组合爆炸”，因而只适用于表示比较简单的问题。

问题归约法从目标(要解决的问题)出发，逆向推理，通过一系列变换把初始问题变换为子问题集合和子子问题集合，直至最后归约为一个平凡的本原问题集合。这些本原问题的解可以直接得到从而解决了初始问题，用与或图来有效地说明问题归约法的求解途径。问题归约法能够比状态空间法更有效地表示问题。状态空间法是问题归约法的一种特例。在问题归约法的与或图中，包含有与节点和或节点，而在状态空间法中只含有或节点。

谓词逻辑法采用谓词合适公式和一阶谓词演算。是一种形式语言，能够把数学中的逻辑论证符号化。谓词逻辑法常与其它表示方法混合使用，灵活方便，可以表示比较复杂的问题。

语义网络是一种结构化表示方法，可用于表示多元关系，扩展后可以表示更复杂的问题。

框架是一种结构化表示方法。由指定事物各个方面的槽组成，每个槽拥有若干个侧面，而每个侧面又可拥有若干个值。必须同时使用许多框架，并可把它们联成一个框架系统。

在表示和求解比较复杂的问题时，采用单一的知识表示方法是远远不够的。往往必须采用多种方法混合表示。例如，综合采用框架、语义网络、谓词逻辑的过程表示方法(两种以上)，可使所研究的问题获得更有效的解决。

在选择知识表示方法时，还要考虑所使用的程序设计语言所提供的功能和特点，以便能够更好地描述这些表示方法。

机器运用知识模拟人类智能，首先需要解决知识在机器中的表示，其本质是对知识的符号化过程。知识表示模式形式多样，状态空间表示法、产生式表示法、框架、与或树表示法。智能搜索代理，种类多样，选择著名的搜索引擎search engin 中baidu，google，yahoo，感受其智能程度。

五、拓展

其他方法：知识表示的其他方法，剧本表示法和过程表示法，表示法的原理和应用范围。

六、成果交流

学生在电子学习档案袋中发布实践与思考问题的感受和活动成果。

七、课后记