第三章知识表示.ppt

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第三章
知识表示方法
李伟生
信科大厦19楼
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人工智能课程三大内容
知识表示
知识推理
知识应用
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第3章    知识表示
内容提要:
知识的基本概念
知识表示方法的评价准则
知识表示方式的分类
逻辑表示法
产生式表示
知识的框架表示法
知识的语义网络表示法
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1. 知识
把有关信息关联在一起所形成的信息结构称为知识。
对知识的不同解释
Feogenbaun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。
Bernstein知识是由特定领域的描述、关系和过程组成的。
Hayes-Roth知识是事实、信念和启发式规则
从知识库观点看,知识是某论域所涉及的各由关方面、状态的一种符号表示。
知识的基本概念
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知识可从三维加以描述

范围
具体到一般
目的
说明到指定
有效性
确定到不确定
知识的基本概念
例如:“为了证明AB,只需证明A ~ B是不可满足的。”这种知识是一般性、指示性、确定性的。
例如:“桌子有四条腿”这种知识是具体的、说明性、不确定性的。
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2. 知识的分类
(1) 按知识的作用,将计算机处理的知识分为三类
描述性知识:表示对象及概念的特征及其相互关系的知识;问题求解状况的知识;
判断性知识:表示与领域有关的问题求解知识,如推理规则等;
过程性知识:表示问题的求解策略,即如何应用判断性知识等进行推理的知识;
(2) 按知识的作用层次分
对象级知识:直接描述有关领域对象的知识。
元级知识:描述对象级知识的知识,如关于领域知识的内容、特征、应用范围的知识,如何运用这些知识的知识。
(3) 常识性知识和领域知识
(4) 按知识的结构及表现形式分为:逻辑型知识和形象型知识
(5) 按知识的确定性划分为:确定型知识和不确定型知识
知识的基本概念
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3. 知识在人工智能问题求解中的作用
(1) 问题求解的前提
(2) 用知识控制问题求解的进程
4. 知识表示
知识表示是研究用机器表示知识的可行性、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。知识表示可看出是一组描述事物的约定,以把人类知识表示成机器能处理的数据结构。
知识的基本概念
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1. 知识表示
将知识进行符号化,并用特定的数据结构(逻辑与物理两方面)进行描述与存储的方法。
2. 用自然语言表示知识存在的问题
(1) 多义性 (2) 模糊性
3. 知识表示方式的评价准则
(1) 表示范围和准确性:能够正确反映领域知识,又可表达多种类型知识;
(2) 模块性和可理解性:模块化、便于修改、易于理解;
(3) 访问效率:知识库的组织形式能够有效地利用所表达的知识;
(4) 可扩充性:能够方便、灵活的对所表达的知识进行扩充;
知识表示方法的评价准则
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•叙述性表示:主要用来描述事实性知识,它将知识与控制分开,把知识的使用方法,即控制部分留给计算机程序,是一种静态的描述方法。它的特点是:严密性强、易于模块化、具有推理的完备性;但推理效率较低,推理过程不透明,不易理解。
•过程性表示:主要用来描述规则性知识和控制结构知识,即将知识与控制(推理)结合起来,是一种动态的描述方法。其优点是推理过程直接、明晰,有利于模块化,易于表达启发性知识和默认推理知识,实现效率高,缺点是不够严格,知识间有交互重叠,灵活性差。
两种表示方法各有利弊,对不同性质的问题应采用不同形式的表达方法。
知识的表示和推理在大部分情况下位于独立的两个模块,但推理机制强烈关联于相应的知识表示方式。
知识表示方法的分类
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用形式逻辑(尤其是一阶谓词逻辑)表示知识是AI 研究中提出使用的一种普遍方法。
第二章介绍的方法都是逻辑表示法,以下再举两个例子:
:
Robot
Table a
Table b
Box
c
设在一房间里,c处有一机器人Robot,在a及b两处各有一张桌子。a桌子上有一个盒子box,如图。为了让机器人从c处出发把盒子从a处拿到b处的桌上,然后在回到c处,需要制定相应的行动规划。可用一阶谓词逻辑描述机器人的行动过程。
逻辑表示法