第二章_知识表示方法

第二章知识表示方法
什么是知识？
¾数据：
9用一组符号及其组合对客观事物的数量、属性、位置及相互关系进行抽象表示。

¾信息：
9数据在特定场合的解释
¾知识：
9将有关信息关联在一起形成的、反映客观事物间关系的信息结构
¾例（武汉长江大桥，1957,1670）
（名称建成年份长度）
（名称，建成年份，长度）
武汉长江大桥是中国第一座横跨长江的桥梁
知识的其它定义：
¾Feigenbaum：知识是经过削减、塑造、解释
知识是经过削减塑造解释和转换的信息。

即知识是经过加工的信息。

¾Bernstein：知识是由特定领域的描述、关系和过程组成的。

和过程组成的
¾Hayes-Roth：知识是事实、信念和启发式规则。

¾知识库观点：知识是某论域中所涉及的各有关方面、状态的一种符号表示。

知识的类别
¾按知识的作用范围：
常性知通用性知，适用于9常识性知识：通用性知识，适用于
什么是知识？
知是把有的信息联在起，形成的
¾知识:是把有关的信息关联在一起，形成的关于客观世界某种规律性认识的动态信息结构。

¾人工智能系统关心的知识：
知识=事实+规则+控制
9事实：有关问题环境的一些事物的知识，常以“…
是…”的形式出现。

”
•如雪是白色的、鸟有翅膀、张三李四是好朋友、这辆车
是张三的。

9规则: 是有关问题中与事物的行动、动作相联系的
因果关系知识，是动态的，常以“如果…那么…”
形式出现。

形式出现
9控制:是有关问题的求解步骤、技巧性知识，告诉
怎么做件事。

怎么做一件事。

¾元知识:有关知识的知识，是知识库中的高层知识。

9怎样使用规则
9怎样解释规则
9怎样校验规则
9怎样解释程序结构等
知识的表示
¾知识表示研究用机器表示知识的可行性、有，种
有效性的一般方法，是一种数据结构与控制结构的统一体，既考虑知识的存储又考虑知识的使用。

¾知识表示：可看成是一组描述事物的约定，把人类知识表示成机器能处理的数据结构。

类知表成机器能处的
¾知识表示的五个规则
知表示是现实界的个最基本的代替物，9知识表示是现实世界的一个最基本的代替物，用于思考和推理
9知识表示是本体，是现实世界的同态模型
知识表示是本体是现实世界的同态模型
9知识表示是一个关于智能推理的不完整的理论
9知识表示是一个能进行思考的有效的计算环境知识表示是个能进行思考的有效的计算环境
9知识表示是一个描述现实世界的语言
¾AI问题的求解是以知识表示为基础的。

¾知识表示应该解决的问题：
9如何将已有知识以计算机可识别的形式加以有效合理的描述、存储和利用
效合理的描述存储和利用
知识的表示方法
¾知识表示：把知识用计算机可接受的符号并以知识表示把知识用计算机可接受的符号并以某种形式描述出来。

¾常见方法：
9一阶谓词逻辑表示法
9产生式规则表示法
9状态空间图表示
9问题规约法
9框架表示法
9语义网络表示法
9基于本体的知识表示方法等
一阶谓词逻辑表示法
¾（1）命题逻辑——“谓词逻辑”的基础
“”基9命题逻辑把客观世界的各种事实表示为逻辑命题，如给一个对象命名或陈述一个事实。

¾GIS操作中的命题：
区域是块
9区域A是一块湿地
9多边形K内有一个湖泊
9公路R是陡峭的和曲折的
9像元B是一块农田或者是一个鱼池9区域Q的人口不密集
多形与多形相连
9多边形A与多边形B相连
¾GIS语句的命题逻辑形式：命辑式
9湿地（区域K）:（“区域A是一块湿地”）9有－湖泊（多边形K）:（“多边形K内有一个有湖泊（多边形K）:（多边形K内有个湖泊”）
9陡峭的（公路R）∧曲折的（公路R）:(“陡峭的（公路R）∧ 曲折的（公路R）: (公路R 是陡峭的和曲折的”)
9农田（像元B）∨鱼池（像元B）:(“像元B是一农田（像元B）∨ 鱼池（像元B）: (像元B是块农田或者是一个鱼池”)
9¬人口密集（区域Q）:(区域Q的人口不密集 人口密集（区域Q）: (区域Q的人口不密集)9相连（多边形A，多边形B）: (多边形A与多边形B相连)
¾谓词逻辑
谓词公式
¾原子公式公式的最小单位
——
9定义：若P(x1,...,xn)是n元谓词，t1,...，tn 是项则P(t1
是项，则P(t1,...，tn)为原子公式
9原子公式由若干谓词符号和项组成
¾原子公式是谓词演算的基本积木块
(ROBOT)在１号房间(r1)内”，如图2.19所如“机器人内”如图219示，其原子公式:
当机器人ROBOT移到房间r2时，原
子公式为：
子公式为
这两个原子公式的通用形式就是：
谓词公式
¾连词
9与·合取（conjunction）：用连词∧把几个公式连接起来构成的公式
例：LIKE(I，MUSIC)∧LIKE(I，PAINTING) 9或·析取（disjunction）：用连词∨把几个公式析（）连把个式连接起来而构成的公式
例：PLAYS(LILI，BASKETBALL)∨PLAYS(LILI，
FOOTBALL)
谓词公式
¾连词
9蕴涵（Implication）"=>”表示“如果‐那么”的语句。

用连词=>连接两个公式所构成的公式叫语句用连词>
做蕴涵。

IF => THEN
例(，)
例：RUNS(LIUHUA FASTEST) =>
WINS(LIUHUA，CHAMPION)
9非（NOT）：表示否定，、┑均可表示。

）：表示否定～、
例：～INROOM(ROBOT，r
)
2
谓词公式
¾量词
9全称量词(Universal Quantifier)：若一个原子公对于所有可能变量值则用式P(x)，对于所有可能变量x 都具有T 值，则用(x)P(x)表示。

>COLOR(x GRAY)]
∀例：(x)[ROBOT(x) => COLOR(x,GRAY)]9存在量词(Existential Quantifier)：若一个原子公()至少有个变使()值则∀式P(x)，至少有一个变元X ，可使P(X)为T 值，则用(x)P(x)表示。

例)()(∃例：(x)INROOM(x,r 1)(1号房间内有个物体)
∃
谓词公式（Predicate Formulas）谓词公式（Predicate Formulas）
¾原子谓词公式：用P(x 1,x 2,…,x n )表示一个n 元谓词公式，其中P 为n 元谓词，x ,x ,…x 为，其中，12n 客体变量或变元。

通常把P(x 1,x 2,…,x n )叫做谓词演算的原子公式或原子谓词公式。

谓词演算的原子公式，或原子谓词公式。

¾分子谓词公式：用连词把原子谓词公式组成复合谓词公式并把它叫做分子谓词公成复合谓词公式，并把它叫做分子谓词公式。

¾例谓词算子表达空间知识
9使用谓词逻辑建立几何关系和集合处理过程使用谓词逻辑建何关系和集合理过程¾如Back strom（1990）定义两个实体O 1，O 2是否在点P处相互连接提出如下形式：是否在点P处相互连接，提出如下形式：Pcontact（O ，O ，p）↔ Outerpcontact（O ，12p p 1O 2，p）∨ Innerpcontact（O 1，O 2，p）
¾∀∃例如对象间几何关系限制的形式化：h b [Hole（b，h）∧ Inside（b，h）]
Hole（b，h）表示洞h是实体b中的一个洞，Inside（b h）表示洞h在实体b内Inside（b，h）表示洞h在实体b内。

¾例如谓词用于描述如下操作：
9Lmove（b，d）：将实体b向左移动距离d。

Protate（b）：沿正方向旋转实体b 90°9Protate（b）：沿正方向旋转实体b 90。

9Attach（b 1，b 2）：将实体b 1，b 2相互联系。

知识的表示方法
¾知识表示：把知识用计算机可接受的符号并以知识表示把知识用计算机可接受的符号并以某种形式描述出来。

¾常见方法：
9一阶谓词逻辑表示法
9产生式规则表示法
9状态空间图表示
9问题规约法
9框架表示法
9语义网络表示法
9基于本体的知识表示方法等
产生式表示法
¾美国数学家Post1943年提出的一种计算形式体系里使用的术语
¾60年代，产生式系统成为人类认知模型
目前产生式表示方法是专家系统第选¾目前，产生式表示方法是专家系统第一选择的知识表示方法。