面向对象的知识表示方法研究

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• 框架
• 框架是一种描述所论对象属性的数据结构。 在框架表示法中，框架被看成是知识表示 的基本单位。不同的框架之间可以通过属 性之间关系建立联系，从而构成一个框架 网络，充分表达各对象问的关系。一个框 架由若干个叫做“槽”的结构组成，用于 描述所论对象某一方面的属性，每一个 “槽”根据实际情况分为若干个“侧面”， 用于描述相应属性的一个方面。
• 框架推理主要通过框架匹配与填槽实现。 框架表示法突出特点是善于表示结构性知 识，能把知识的内部结构关系及知识之间 的联系表示出来，另外，框架具有的继承 性，使其减少了知识的冗余。但在多重继 承时可能产生属性描述的多义性，而且框 架不善于表示过程性知识。
• 语义网络表示法
语义网络表示法是通过概念及其语义关系来 表示知识的一种网络图。一个语义网络就是 一个带标识的有向图，其中，有向图的节点 表示各种事物、概念、属性、动作、状态等， 有向弧表示所连接的节点间的某种语义联系。 大多数语义网络系统采用的推理机制都是以 网络结构的匹配为基础的，主要包括网络匹 配、继承推理和网络演绎三个方面。
语义网络表示法的优点是它能很容易地增加、 修改、删除节点和弧并能通过表示层次关系 的ISA和表示集合关系的AKO实现继承性。其 缺点在于缺乏形式化的表示体系，由于节点 间的联系多样而使得知识的存储、修改和检 索变得困难，推理、管理和维护相对复杂。
• 面向对象的知识表示方法
• 目前，面向对象技术的研究已经深入到计算机软、硬 件的多个领域，人们开始把面向对象的思想、方法用 于智能系统的设计与构造，并在知识表示、知识库的 组成与管理、专家系统的设计等方面有了一定进展。 相对于传统的知识表示方法，面向对象的知识表示方 法从客观世界的具体事物及事物间的联系进行抽象， 更符合人们认识问题和分析问题的习惯思维方式，并 具有代码重用和可维护性好等特点。
• 知识表示方法决定了计算机怎样有效使用
• 知识；而推理策略决定了推理机如何运用 知识进行推理。知识表示方法及推理策略 的优劣对专家系统的性能起着至关重要的 作用。本文结合异步电机的结构特点，说 明了如何在故障诊断系统中使用面向对象 的方法实现对知识的表示。
知识表示方法
传统的知识表示方法
产生式规则
面向对象的知识表示方法研究
学号：1004111204 姓名：梅亚
• 专家系统(Expert System)开发的关键是表示 和运用专家知识，知识表示是对知识的一 种描述，是一种计算机可以接受的、用于 描述知识的数据结构，对知识进行表示就 是把知识表示成便于计算机存储和利用的 某种数据结构，知识表示形式称为知识表 示模式，在此基础上才能进行相应的推理 与演绎。
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面向对象设计需要将一组客观对象具有的共同特征抽 象出来，即采用从特殊到一般的归纳方法构造类，为系统构 成提供了同一类对象之间代码共享的手段。此外，面向对象 设计还是一个建立类层次的过程，派生类通过继承机制从 较简单的基类中继承特征，实现代码重用，为系统构成提供 了类之间代码共享的手段。用面向对象方法表示知识时需 要对类进行描述，具体描述形式如下：class<类名>[：<Superclass>] 【<类变量表>】 Structure <对象静态结构描述> Method <对象的操作定义> Restraint [<限制条件>】 END
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用面向对象的方法表示的知识系统中，对象的静态属 性就是对象具有知识，而对知识的处理方法和操作就是该 对象所具有行为，因此，一个从客观世界抽象出来的对象可 表示为：<对象>：：=(ID，DS，MS。MI) 其中：ID是对象的标识符，即对象名；DS是对象的数据 结构，描述对象的静态属性；MS是对象的方法，用于说明对象 提供的对静态数据进行处理的方法操作，由于对象的数 据只能由其具体操作来改变，其它对象不能操纵，从而体现 了面向对象方法所具有信息隐蔽性即封装性；MI作为对象 的消息接口，用于接收外部信息和驱动内部相关操作及产 生向外的输出信息， 问题的求解就是依靠对象问传递消息 完成的。
• 其中，类名是系统中类的唯一标识，如果 该类是由其它类继承而来，则superclass指 出其基类名字，<类变量表>给出类所有对 象所共享的一组变量，<对象静态结构描述 >用于描述类对象的数据结构，<对象的操 Байду номын сангаас定义>给出对类对象可进行的操作和方法， 也可以是一组规则，<限制条件>指出该类 对象应满足的限制条件。
• • • • • • • • 产生式规则是使用最广泛的一种知识表示方法，其基 本形式为：签条件then动作(或结论)。整个产生式的含义 是：如果条件被满足，则可推出结论或执行动作所规定的操 作。推理形式以演绎推理为基础，把一组产生式放在一起， 协同作用，一个产生式生成的结论可供另一个产生式作为 已知事实使用，以求得问题的解决，这样的系统称为产生式 系统。这种表示方式接近于人的思维，自然、简洁、易于理 解，规则相对独立。但也存在工作效率不高，求解复杂问题 时容易引起组合爆炸，不能表达结构关系的知识等缺点。
• 面向对象的推理过程是知识对象类的实例 化过程，如果传递到知识对象的消息触发 了其方法，则该知识对象被激活，知识对 象类实例化一个知识对象过程是：如果该 对象还包含其他对象类作为自己的成员， 则首先实例化那些对象，然后进行属性填 充、继承、过程调用等方法获取知识，建 • 立起一个新对象。
• 对象创建后开始进行推理，推理首先在对象内 部，在知识对象内部确定导致该知识对象对应 的结构元素发生故障的子结构或发生故障的同 层次的其它结构元素，如果是子结构故障，说 明故障发生在对象所在实体，则引导系统向下 一层次进行诊断；若是同层次的其它结构元素 发生故障，则转到同层次的其它知识对象进行 诊断推理。按上述方法将推理一直进行下去， 直到得到诊断结果。整个推理过程可以表示成 一个树形结构，树的叶子结点就是诊 • 断的结果。
推理机制
• 领域专家解决领域问题的能力主要体现在两个 方面： 一是专家拥有大量的知识。 二是专家具有选择知识来解决问题的能力。知识 库和推理机是 专家系统必不可少的组成部分， 是基于知识的推理的基础和核心。在面向对象的 知识表示方法中，知识对象将实体属性、知识以 及知识处理方法封装在一起，知识对象通过消息 (接口)与外部发生联系，整个推理过程就是消息 在各对象之问传递的过程。