知识表示-人工智能导论.ppt

本章知识结构 本章学习要点 了解知识、信息和数据的概念，以及它们之间的关系。 了解知识的特性、分类及它们的表示方法。 掌握各种知识表示法表示知识的步骤和方法。 （重点：一阶谓词表示法、语义网络表示法） 了解各种知识表示方法具体表示形式的优缺点及适宜的应用对象。 主 要 内 容 3.1 知识与知识表示 人工智能研究中的基本问题之一---知识表示 3.1.1 知识的含义和结构 知识的金字塔结构 知识、信息与数据 知识、数据和信息的关系 一般把有关信息关联在一起所形成的信息结构称为知识。 知识、数据、信息是3个层次的概念。 【实例】知识的形成 137178766832525156430015 数据加工 将每两位数字分为一组； 忽略那些小于32的两位数； 把余下的每组两位数用ASCII字符代替。 加工后的信息 信息所表示的知识 元知识 所谓元知识，就是指使用知识的知识。 3.1.2 知识的种类 3.1.3 知识的特性 3.1.4 知识表示 知识表示方法 选取知识表示方法的影响因素： 主 要 内 容 3.2 一阶谓词逻辑表示法 3.2.1 谓词、函数、量词（参见教材95页） P（x1,x2,……,xn) f（x1,x2,……,xn) “所有”、“一切”、“任一”、“全体”、“凡是” 【实例】关于量词的使用 个体变元的变化范围称为个体域（或论述域）。 包揽一切事物的集合称为全总个体域。 用谓词表示时，一般取全总个体域，然后再采取使用限定谓词的方法指出每个个体变元的个体域。 （1）对于全称量词： （2）对于存在量词： 紧接于量词之后被量词作用（即说明）的谓词公式称为该量词的辖域。 （1）对于全称量词： （2）对于存在量词： 指导变元、约束变元、自由变元（教材P97） 指导变元：量词后面的变元称为量词的指导变元； 约束变元：在一个量词的辖域中的与该量词的指导变元相同的变元称为约束变元； 自由变元：其它的变元称为自由变元； 【改名规则】 一个变元在一个谓词公式中即可约束出现，又可自由出现，为了避免混淆，通常通过改名规则，使得一个谓词公式中一个变元仅以一种形式出现。 【换名规则】 在谓词公式中，将某量词辖域中出现的某个约束变元以及对应的指导变元更改为本辖域中没有出现过的个体变元符号，公式其它部分不变，谓词公式的等价性不变。 【代替规则】 在谓词公式中，将某量词辖域中出现的某个自由变元的所有出现用本辖域中未曾出现过的某个个体变元符号代替，谓词公式的等价性不变。 【改名规则的应用实例】 3.2.2 谓词公式 用谓词联接符号将一些谓词联接起来所形成的公式。 例如： ISSTUDENT(张三）∧ ISSTUDENT(李四） 常用的谓词联接符号： 【实例】联接符号的使用 3.2.3 一阶谓词(教材P97） 在谓词前面加上量词，称作谓词中的所有个体变元被量化。 例如： 仅个体变元被量化的谓词称为一阶谓词； 不仅个体变元被量化，函数符号和谓词符号也被量化的谓词称为二阶谓词。 谓词公式表示知识的步骤： 定义谓词及个体，确定每个谓词及个体的确切含义； 根据所要表达的事物或概念，为每个谓词中的变元赋以特定的值； 根据所要表达的知识的语义，用适当的联接符号将各个谓词联接起来，形成谓词公式。 【实例】 一阶谓词逻辑表示 课 堂 练 习 3.2.4 谓词逻辑表示及推理 3.2.5 谓词逻辑表示法的特点 1.优点 ⑴ 严密性。可以保证其演绎推理结果的正确性，可以较精确的表达知识。 ⑵ 自然性。谓词逻辑是一种接近于自然语言的形式语言。 ⑶ 通用性。拥有通用的逻辑演算方法和推理的规则。 ⑷ 易于实现。用它表示的知识易于模块化，便于知识的增删及修改，便于在计算机上实现。 2.局限性 ⑴ 效率低。由于推理是根据形式逻辑进行的，把推理演算与知识含义截然分开，抛弃了表达内容中所含有的语义信息，往往使推理过程太冗长，降低了系统的效率。 ⑵ 灵活性差。不便于表达和加入启发性知识及元知识。 ⑶ 组合爆炸。在其推理过程中，随着事实数目的增大及盲目的使用推例规则，有可能形成组合爆炸。 主 要 内 容 3.3 产生式表示法(参见教材127页） 3.3.1 知识的产生式表示方法 容易描述事实、规则以及它们的不确定性度量； 适合表示事实性知识和规则性知识； 基本形式为： P?Q 或者 IF P THEN Q 知识的产生式表示