知识表示技术

三、知识表示方法的评价标准
评估原则如下： 1.有效性：能准确、有效地表示问题域内的所有类型
知识，可实现问题的有效求解。
2.可扩展性：能方便地进行知识检查、增删或修改，
并对整个知识库不产生或少产生直接影响。
3.可理解性：能自然地描述问题域内的所有知识，并
符合人类的思维规律，便于理解。
4.清晰性：知识表示形式和知识库结构简单。
用，组织和运用零级和一级知识。
高层次知识：如回忆、综合、概括、抽象等，它们反映人的
心理特征。
Hale Waihona Puke Baidu
一、知识与知识分类
知识的分类方法很多，主要有三种： 3.按知识的来源分：
共性知识：指问题域内有关事物、属性、概念、定义 、定理、原理、理论、算法等的知识，它们来自教科 书和刊物，并已为领域专业人员所承认和接受。它描 述问题的细节，确保问题解的精确性，属深层知识。 个性知识：来自现场有经验的专业人员，包括大量的 经验知识或启发式知识。它描述问题的轮廓，知识严 格性差，属浅层（表层）知识。
Qs：表示某个初始状态； Qg：表示某个目标状态； α：把Qs变换成Qg的有限的操作序列。
二、状态空间表示法示例
三枚钱币问题： 设有三枚钱币，处在 “反、正、反” 状态，每 次只允许翻动一枚钱币（但不允许一枚都不翻） 。问连翻三次后，是否可以出现 “正、正、正 ” 或“反、反、反” 状态？
二、状态空间表示法示例
§2.2 状态空间表示法
一、基本概念
1．状态 所谓状态就是描述某一类事物中各个不同事物之 间的差异而引入的最少的一组变量的有序集合。 它常表示成矢量形式：
其中的每个元素qi(i=0,1,2,…)叫分量。
状态的维数可以是有限的，也可以是无限的。 给定每个分量的值qik，就得到一个具体的状态：
一、基本概念
一、知识与知识分类
知识的分类方法很多，主要有三种：
2.按知识的层次分：
领域 知识
元知识
零级知识：最基本层的知识，包括问题域内的事实、属性、
定理、定义等，属问题求解的常识性和原理性知识。
一级知识：第二层知识，启发式知识。可弥补零级知识的不
足，提高求解效率。
二级知识：第三层知识，控制性知识。对低层知识起指导作
为解这个问题，应首先将它形式化。
设钱币正面为0，反面为1，引入一个三元数组 Q= (q1，q2，q3)来描述这三枚钱币的总状态。 全部可能的状态有8种： Q1=(0，0，0)；Q2=(0，0，1)；Q3=(0，1，0)； Q4=(0，1，1)；Q5=(1，0，0)；Q6=(1，0，1)； Q7=(1，1，0)；Q8=(1，1，1)。
二、知识表示与知识表示方法
常用的知识表示方法有： 1．产生式规则表示法 2．状态空间表示法 3．语义网络表示法 4．框架表示法 5．逻辑表示法 6．“与/或”图表示法
二、知识表示与知识表示方法
对一个具体问题，可有不同的表示方法。采用不 同的表示方法，问题求解的难易程度是不一样的 。选择一个合适的知识表示方法，有利于知识的 存储和运用，使问题求解变得容易。
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§2.1 知识表示的基本问题
一、知识与知识分类
什么是知识？ 从认识论的角度来看，知识就是人类认识自然界 （包括社会和人）的精神产物，是人类进行智能 活动的基础。
一、知识与知识分类
知识的分类方法很多，主要有三种： 1.按知识的性质分：
叙述性知识：表示问题的状态、概念、条件、事实的 知识。 过程性知识：表示问题求解过程中用到的各种操作、 演算和行动等的知识。 控制性知识：表示问题求解过程中决定选用哪种操作 、演算和行动等的知识。
可见：从Q6不可能 经过三步到达Q1， 即不存在从Q6到达 Q1的解。但从Q6到 达Q8的解有7个。
§2.3 “与/或”图表示法
“与/或”图表示方法的概念
“与/或”图通常为树图的形式，也称为“与/或” 树。 它1.基分于解人：们“在与求”解树问题时的两种思维方法：
S：所有可能的问题初始状态集合； F：操作集合； G：目标状态集合。 所以状态空间常记为三元状态〈S，F，G〉。
一、基本概念
3．状态空间
在状态空间表示法中，问题求解过程转化为在图 中寻找从初始状态Qs出发到达目标状态Qg的路径
问题，也就是寻找操作序列α的问题。
所以，状态空间中的解可用三元组〈Qs,α, Qg〉 表示，它包含三个方面的说明：
因此，知识表示方法对问题求解是至关重要的， 甚至在有些问题中，智能主要表现在寻找适当的 知识表示上，一旦找到了适当的知识表示方法， 问题也就基本解决了。
三、知识表示方法的评价标准
对一个具体问题域的知识描述，往往可以有多种 等效的知识表示方法。各种知识表示形式在具体 问题求解过程中所表现的效能是有差异的，有必 要根据它们在问题的知识处理过程中控制知识运 用的要求，作为评估原则去衡量所选择的知识表 示方法的适用度，以便能择优表示。
2．操作 引起状态中的某些分量发生改变，从而使问题由 一个具体状态变化到另一个状态的作用叫操作。 操作可以是一个走步、过程、规则、数学算子、 运算符号或逻辑符号等。 操作描述了状态之间的关系。
一、基本概念
3．状态空间
问题的状态空间是一个表示该问题的全部可能的 状态及其相互关系的图。 一般是一个赋值有向图，包含三个方面的说明：
二、状态空间表示法示例
翻动钱币的操作可以抽象为改变上述状态的算子 ，共有3个，即 F={f1，f2，f3} 其中 f1：把钱币q1翻转一次；
f2：把钱币q2翻转一次； f3：把钱币q3翻转一次。
二、状态空间表示法示例
问题的状态空间可写成 〈{Q6}，{f1，f2，f3}，{Q1，Q8}〉。
状态空间如图所示：
二、知识表示与知识表示方法
所谓知识表示，就是研究在机器中如何用最合适的形式对 知识进行描述，使知识形式化、模型化，以便在机器中存 储和使用知识。 对于人们习惯的知识表示形式（如自然语言表示），机器 不一定能接受，所以必须把人类知识变换成一定形式的机 器内部的知识模型，为机器所接受。 由于对人类大脑中知识形成和知识结构的机制还没有全部 研究清楚，因此没有通用的知识表示形式。目前，人们针 对不同问题、不同领域，研究出多种知识表示方法。