人工智能期末大作业

人工智能期末考查
学号：2010118504150 姓名：朱胜强 专业：2010 级电子信息工程 1012 班
几种结构化知识表示及其推理
一、框架及其推理
1、框架的概念 <槽名 1><槽值 1>|<侧面名 11><侧面值 111 ,侧面值 112 , …>
<侧面名 12> <侧面值 121 ,侧面值 122 , …>
即一个框架一般有若干个槽，一个槽有一个槽值或者有若干个侧面，而一个 侧面又有若干个侧面值。其中槽值和侧面值可以是数值、字符串、布尔值，也可 以是一个动作或过程，甚至还可以是另一个框架的名字。 例：描述一个“教师”的框架。
框架名：<教师> 类属 ：<知识分子> 工作： 范围： （教学，科研）
缺省： （教学） 性别 ： （男，女） 学历 ： （中师，高师） 类型 ： （<小学教师>，<中学教师>，<大学教师>） 这个框架的名字为“教师”，它含有 5 个槽，槽名分别是“类属”、“工作”、“性别”、“学 历”、和“类型”。这些槽名的右面就是其值，如“<知识分子>”、“男”、“女”、“高师”、“中 师”等。其中“<知识分子>”又是一个框架名，“范围”、“缺省”就是侧面名，其后是侧面 值，如“教学”、“科研”等。另外，用<>括的槽值也是框架名。 一个框架的槽值可以是另一个框架的名，这就把有关框架横向联系了起来。 框架间的“父子”关系是框架间的一种纵向联系。 某一论域的全体框架构成了一个框架网络或框架系统。 框架的槽值可以是规则或逻辑式、运算式甚至过程调用等。 2、框架的表达能力 ⑴框架适合表达结构性知识 ①概念对象等知识用框架表示 ②框架的槽是对象的属性或状态 ③框架的值是属性值或状态值 ⑵框架网络可以表示过程性事件或情节 例：关于房间的框架 框架名：<房间> 墙数 x1 ：缺省：x1＝4
课后习题解答
1、试写出“学生框架”的描述，并用 Prolog 语言实现。 框架名：<学生> 类属：<受教育者> 专业：范围：（计算机，英语，音乐，数学）
缺省：计算机 性别：<男，女> 类型：（<小学生>，<中学生>，<大学生>） frame(name(“学生”))， Kind_of(“<知识分子>”)， Major(scope(“计算机”，“英语”，“音乐”，“数学”)，default（“计算机”）)， Sex(“男”，“女”)， Type（“<小学生>”，“<中学生>”，“<大学生>”）。
所属关系表示“具有”的意思。 3、基于语义网络的推理 ⑴基于语义网络的推理也是继承，继承通过匹配、搜索实现。 ⑵推理步骤 ①首先根据待求问题要求构造一个网络片断 ②在知识库中查找与之匹配的语义网络，当网络片断中询问部分与知识库中某网络结构匹配 时，则与询问处匹配的事实就是问题的解。 ③匹配的结果不一定是完全匹配，需考虑匹配的程度。 4、语义网络的程序语言实现
条件：x1>0 窗数 x2 ：缺省：x2＝2
条件：x2>=0
wenku.baidu.com
门数 x3 ：缺省：x3＝1 条件：x3>0
前墙： （墙框架（w1,d1）） 后墙： （墙框架（w2,d2）） 左墙： （墙框架（w3,d3）） 右墙： （墙框架（w4,d4）） 天花板 ：<天花板框架> 地板 ： <地板框架> 门 ： <门框架> 窗： <窗框架> 条件：w1＋w2＋w3＋w4＝x2
arc(taste，"苹果"，"甜"). arc(a_kind_of，"富士"，"苹果"). arc(intro_from，"富士"，"日本"). arc(is_a，"日本"，"亚洲国家").
……… 或者
net1( a_kind_of(“苹果”，“水果”)， taste(“苹果”，“甜”)， a_kind_of(“秦冠”，“苹果”)， produ_in("秦冠"，"陕西")).
二、语义网络及其推理
1、语义网络的概念 ⑴语义网络由节点和有向边组成的有向图。 ①节点表示事物、对象、概念、行为、性质、状态等。 ②有向边表示节点之间的某种联系或关系。
节点一
语义关系
节点二
⑵语义网络的级别划分 ①执行级 ②逻辑级 ③认识论级 ④概念级 ⑤语言学级 ⑶语义网络类型 ①命题语义网（分块联想网络） ②数据语义网：以数据为中心的语义网络 ③语言语义网：用于自然语言分析和理解 ④结构语义网：描述客观事物的结构 ⑤分类语义网：描述抽象概念及层次
d1＋d2＋d3＋d4＝x3 类型:(<办公室>，<教室>，<会客室>，<卧室>，<厨房>，<仓库>…) 3、基于框架的推理 ⑴基于框架的推理方法是继承。就是子框架可以拥有其父框架的槽及槽值。 ⑵实现继承的操作有： ①匹配：将问题框架同知识库中的框架的模式匹配。 ②搜索：沿着框架间的纵向和横向联系，在框架网络中进行查找。 ③填槽：问题框架同某一框架匹配时，可以通过它的父框架来将它的空槽值填上。 4、框架的程序语言实现 ⑴FRL 程序设计语言 ⑵PROLOG 语言
总结与收获
通过这学期的学习，我对人工智能也有了一定的认识，从一开始觉得这课时那么的神 奇，到现在我的神秘感也慢慢的消失了。我觉得人工智能这么学科是一个富有挑战力的学科， 里面我们要学习的东西太多太多，也只有弄懂这些基础的东西，才能在以后这课的学习中跟 的上进度。在这门的学科中，我觉得值得我们认真学习的就是其中的推理。起始所谓的人工 智能也就是让机器人拥有像我们人一样的推理能力，但是要想让机器人跟我们人一样要有思 维能力，那可是相当的难。估计这方面也是人工智能的一个发展方向。因为那样的人工智能 才是真正的人工智能。在这门课上我学到的这些推理也是丰富我的知识面，开拓了我的视野， 让我对这门神秘的课程也有了一个初步认识。在这门课上学到的东西也会给我以后的工作和 学习有很大的。
⑥推理语义网：命题网 ⑦框架语义网：与框架相结合的语义网。
2、语义网络的表达能力 语义网络可以表示事物之间的联系和关系。
语义网络对事件的表示。 语义网络对含有全称量词和存在量词的谓词的表示。
⑴实例关系。
表示类与实例之间的关系。
是一个
小
大学
华
生
⑵分类关系。 （从属、泛化）关系 指事物之间的类属关系。
⑶组装关系。 下层概念是上层概念的一部分。
⑷属性关系。 对象的属性及其属性值。
⑸集合—成员关系。 表示成员与集合之间的关系。
⑹逻辑关系。 一个概念可由另一个概念推出，存在因果关系。
⑺方位关系。 在描述一个事物时，经常需要指出它发生的时间、位置，或者指出它的组成、形状等，
此时可用相应的方位关系语义网络表示。 ⑻所属关系。
<槽名 2><槽值 2>|<侧面名 21><侧面值 211 ,侧面值 212 ， …> <侧面名 22> <侧面值 221 ,侧面值 222 ， …> …
<槽名 k><槽值 k>|<侧面名 k1><侧面值 k11 ,侧面值 k12 ， …> <侧面名 k2> <侧面值 k21 ，侧面值 k22 ， …>
三、类与对象及其推理
面向对象技术现已是软件开发和程序设计的主流技术，面向对象技术中的核心概念是 对象和类。对象可以泛指一切事物，类则是一类对象的抽象模型。
通常，在面向对象的程序设计语言中，只给出类的定义，其对象由类生成。类的定义 中就说明了所辖对象的共同特征（属性、状态等）和行为。特征用变量表示，行为则是作用 于这些特征和作用于对象的一组操作，如函数、过程等。
由于语义网络是一个二元关系图，所以 Prolog 课方便地实现语义网络知识表示。 a_kind_of("苹果"，"水果"). taste("苹果"，"甜"). a_kind_of("富士"，"苹果"). intro_from("富士"，"日本"). is_a("日本"，"亚洲国家"). ………
也可以表示为 arc(a_kind_of，"苹果"，"水果").