高级数据库技术-第9章_知识库系统.ppt

第9章 知识库系统 9.1知识库系统概论 随着计算机科学技术的发展，以计算机为工具的信息处理技术经历了数值计算阶段和数据处理阶段之后，已经进入了知识管理与处理的阶段，也就是说，计算机可以像人类一样具有进行创造性思维活动的能力，即其具有智能。计算机具有智能是计算机发展史上的一个划时代的标志，意味着信息社会进入一个知识信息处理的新时代，而知识库技术将使计算机应用系统具有更多的智能。 由于知识库是智能计算机的核心部件，同时又是其他智能信息处理系统，例如智能机器人、智能视觉、自然语言理解及专家系统的关键部件和基础，因此成为当前计算机科学研究的前沿，是一门正在逐步形成和迅速发展的新兴学科。 知识库可以看作是数据库理论研究的产物，更确切地讲，知识库是人工智能（AI）和数据库（DB）结合的产物。如果说数据库就是把数据从应用程序中分离出来交予系统程序处理，则知识库就是把知识从应用程序中分离出来，交由知识系统程序处理。从研究角度看，AI和DB技术的结合将产生未来信息系统新的基础结构，从应用角度看，两者的结合最终将产生新一代信息系统。 DB技术对AI的意义在于帮助AI系统规模进升到实用水平，而AI技术对DB的意义体现在以DB为基础的信息系统可以增加强有力的表达和推理能力，同时，对数据库理论、功能、性能和数据库技术扩展等都可以起到推进作用。 9.1.1 知识的概念 1.数据、信息与知识 ● 数据 数据是对事实的一种表达形式，包括数字、字符和图形。数据可以通过人工或自动化装置进行处理。 ● 信息 信息是对人有用的，能够影响人们行为的数据。信息通过对数据加工处理而产生。 ● 知识 知识是人类对客观规律的认识，是系统的有条理的信息。 例如，摄氏39度是一个数据，如果用来表示一个人体温，则成为一种信息；对于医生或具有保健常识的人来说，如果一个人的体温达到摄氏39度，则其正在发烧，需要及时治疗，这就称为一种知识。 2.知识的要素 知识的要素是指构成系统知识集合必须的基本知识元素，其中包括事实、概念和规则。 ● 概念 概念给出知识的最基本内容，是知识的最底层基础，通常以名词形式出现，例如花，红色，太阳，风，雨等。 ● 事实 事实是知识所表示的有关问题涉及到的事物、环境的常识性知识，如事物的分类、属性、事物之间的关系、科学事实、客观事实等。事实建立了概念之间的联系。事实是静态地为人们所共享、最低层次——0层的知识，通常以“……是……”的形式出现。 ● 规则 规则由事实组成，建立了事实间的联系。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，这种知识是动态的，通常以“如果……则……”的形式出现。例如启发式规则：如果下雨，则出门带伞。 3.知识的类型 （1）过程型知识 （2）描述型知识 ● 事实知识 ●判断型知识 （3）元知识 ● 组织知识的元知识 ● 利用知识求解问题方向的元知识 ●从知识源获取知识的元知识 9.1.2知识库 知识库管理系统和知识库系统 1.知识库 从知识存储的角度来看，知识库是知识的集合。当然，这些知识包括概念、事实与规则。由于概念一般均包含在事实内，实际上知识库中应当包含事实与规则两个部分，而仅由事实组成的知识库只能认为是广义的知识库。 2.知识库管理系统 知识库是知识的集合，当知识以一定结构方式存储并具有一定共享性和持久性，且这种集合的元素数量很大时就需要进行管理，管理知识库的计算机软件就称为知识库管理系统（knowledge base management system, KBMS）. 知识库管理系统应当具有以下功能： ● 支持传统数据库管理系统的一切功能 ● 具有一种对知识进行操纵和处理的描述性语言 这种观点是Ulman在其名著“Principle of database and knowledge system”中提出的。 目前，一般知识库管理系统可以用如下的几个方面来刻画其特性。 （1）KBMS所管理的知识仅限于事实和规则两种。 （2）KBMS应能管理大量的知识 （3）KBMS所采用语言大多用逻辑语言，即用谓词表示 （4）KBMS的核心是一个推理机制（inference engine），它完成对知识的操纵，其中包括对知识的一致性校验，知识的演绎检索。 3.知识库系统 如果一个系统具有使用计算机所存储的知识对输入数据进行解释，生成作业假说并对其进行验证的功能，则称该系统为一个知识库系统（knowledge base system，KBS）。 按照上述知识库系统概念，知识库系统中知识，是系统本身进行推理过程中所利用的信息，而不是提供给系统使用者的信息。由此可以知道，知识库系统与数据库系统的重要区别之处在于，它并非向用户提供查询的信息，而是提供根据数据输入数据信息通过知识推断而得到的结果。