人工智能导论第二章0012014

1、第二章第二章 知识表示方法知识表示方法 2.1 知识和知识表示知识和知识表示 2.2 状态空间表示状态空间表示 2.3 问题归约表示问题归约表示 2.4 谓词逻辑表示谓词逻辑表示 2.5 语义网络表示语义网络表示 2.6 产生式表示产生式表示 2.7 框架表示框架表示 2.8 面向对象表示面向对象表示2022-5-9人工智能导论 - 刘珊11个字节由个字节由8个个“位位”构成。构成。一个扇区有一个扇区有512个个“字节字节”的数据。的数据。糖是甜的。糖是甜的。一年一年有春、夏、秋、冬四个季节。有春、夏、秋、冬四个季节。知识的概念知识的概念 知识的定义知识的定义 (1) Feigenbaum：知

2、识：知识是经过剪裁、塑造、解释、是经过剪裁、塑造、解释、选择和转换了的信息选择和转换了的信息 (2)把有关把有关信息关联信息关联在一起所形成的信息结构。在一起所形成的信息结构。 (3)反映了客观世界中事物之间的关系，不同事物反映了客观世界中事物之间的关系，不同事物或者相同事物间的不同关系形成了不同的知识或者相同事物间的不同关系形成了不同的知识。 知识的类型知识的类型 常识性知识常识性知识 -陈述性知识陈述性知识 领域性知识领域性知识 -过程性知识过程性知识 -控制性知识控制性知识2022-5-9人工智能导论 - 刘珊22.1 知识和知识表示的概念按适按适用范用范围分围分按作按作用效用效果分果分

3、知识知识的特性的特性1. 相对正确性相对正确性 任何知识都是在任何知识都是在一定的条件及环境一定的条件及环境下产生的，在这下产生的，在这种条件及环境下才是正确的。种条件及环境下才是正确的。1+1=2 （十进制）1+1=10 (二进制）2. 不确定性不确定性 随机性引起的不确定性随机性引起的不确定性 模糊性引起的不确定性模糊性引起的不确定性 经验引起的不确定性经验引起的不确定性 不完全性引起的不确定性不完全性引起的不确定性知识状态：知识状态：“真真”、“假假” “真真”与与“假假”之间的中间状态之间的中间状态 “如果头痛且流涕，则如果头痛且流涕，则有可能有可能患了感冒患了感冒” 小李小李很高很高

4、2.1 知识和知识表示的概念2022-5-9人工智能导论 - 刘珊3知识知识的特性的特性3. 可表示性与可利用性可表示性与可利用性 知识的可表示性知识的可表示性: 知识可以用适当形式表示出来，知识可以用适当形式表示出来，如用语言、文字、图形、神经网络等。如用语言、文字、图形、神经网络等。 知识的可利用知识的可利用性：知识性：知识可以被利用。可以被利用。 2022-5-9人工智能导论 - 刘珊42.1 知识和知识表示的概念知识表示的概念知识表示的概念 知识表示知识表示 对知识的描述，即用一组符号把知识编码对知识的描述，即用一组符号把知识编码成可成可以被计算机直接识别、并便于系统使用的数据以被计算

5、机直接识别、并便于系统使用的数据结构。结构。 知识表示的要求知识表示的要求 表示能力表示能力 可利用可利用性性 可可组织性与可维护性组织性与可维护性 可实现性可实现性 自然性与可理解性自然性与可理解性2022-5-9人工智能导论 - 刘珊52.1 知识和知识表示的概念表示方法表示方法2022-5-9人工智能导论 - 刘珊6表示方法直接表示局部表示分布表示陈述性表示过程性表示语义网络表示产生式表示逻辑表示框架表示脚本表示替代表示第二章第二章 知识表示方法知识表示方法 2.1 知识和知识表示知识和知识表示 2.2 状态空间表示状态空间表示 2.3 问题归约表示问题归约表示 2.4 谓词逻辑表示谓词

6、逻辑表示 2.5 语义网络表示语义网络表示 2.6 产生式表示产生式表示 2.7 框架表示框架表示 2.8 面向对象表示面向对象表示2022-5-9人工智能导论 - 刘珊72.2 状态空间状态空间表示表示 状态空间表示法的基本状态空间表示法的基本思想思想 将将待求解的问题通过状态待求解的问题通过状态和和算符算符表示出来表示出来 状态：描述某类不同事物间的差别而引入的状态：描述某类不同事物间的差别而引入的一组最少变量一组最少变量q0，q1，qn的有序集合。的有序集合。 算符也称为操作符：将算符也称为操作符：将问题从一种状态变换问题从一种状态变换为另一种状态的为另一种状态的手段手段 状态空间状态空

7、间：表示：表示该问题全部可能状态及其该问题全部可能状态及其关关系，三系，三元状态元状态（S，F，G）或二元状态（）或二元状态（S, O）2022-5-9人工智能导论 - 刘珊82.2 状态空间表示9例例:三数码难题三数码难题（3 puzzle problem）123123123312312312初始棋局目标棋局2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.2 状态空间表示10 有向图：由节点的集合构成，一对节点用有向弧有向图：由节点的集合构成，一对节点用有向弧线连接。线连接。 状态空间图：表示状态空间的有赋值的有向图。状态空间图：表示状态空间的有赋值的有向图。 路径路径 代价代价 图的显示图的显示

8、说明：各节点及其代价的弧线由一张表说明：各节点及其代价的弧线由一张表明确给出。明确给出。 图的图的隐隐式式说明：节点的无限集合说明：节点的无限集合s si i 作为起始节点作为起始节点已知，后续节点算符已知，后续节点算符已知，由已知，由 和和s si i 规定隐规定隐式图。式图。状态状态图示法图示法2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.2 状态空间表示状态空间表示举例状态空间表示举例 例：例：猴子摘香蕉问题猴子摘香蕉问题2022-5-9人工智能导论 - 刘珊112.2 状态空间表示12解题过程解题过程 用一个四元表列用一个四元表列（M，p1，B，p2）来表示来表示这个问题状态这个问题状态.

9、 . 初始状态：（初始状态：（a a，0 0，b b，0 0） 目标状态：（目标状态：（c c，1 1，c c，1 1） 这个问题这个问题的算符如下的算符如下： goto（U）表示猴子走到水平位置）表示猴子走到水平位置U或者用产生式规则表示为或者用产生式规则表示为（M，0，B，0） goto（U） （U，0，B，0）2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.2 状态空间表示13 pushbox（V）猴子把箱子推到水平位置猴子把箱子推到水平位置V V，即有即有（B，0，B，0） pushbox（V） （V，0，V，0） climbbox 猴子猴子爬上箱顶，即有爬上箱顶，即有（B，0，B，0） c

10、limbbox （B，1，B，0）2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.2 状态空间表示解题过程解题过程14 grasp 猴子猴子摘到香蕉，即有摘到香蕉，即有（c，1，c，0） grasp （c，1，c，1） 初始状态初始状态变换为目标状态的操作序列为变换为目标状态的操作序列为goto(b), pushbox(c), climbbox, grasp2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.2 状态空间表示解题过程解题过程15climbboxpushbox（c）猴子摘香蕉猴子摘香蕉问题的状态空间图问题的状态空间图Pushbox（a）2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.2 状态空间表示(

11、b，1，b，0)（b，0，b，0）（c，0，c，0）（c，1，c，0）（a，0，a，0）（c，1，c，1）（a，0，b，0）目标状态目标状态goto（b）climbboxpushbox（c）grasp初始状态初始状态第二章第二章 知识表示方法知识表示方法 2.1 知识表示的概念知识表示的概念 2.2 状态空间表示状态空间表示 2.3 问题归约表示问题归约表示 2.4 谓词逻辑表示谓词逻辑表示 2.5 语义网络表示语义网络表示 2.6 产生式表示产生式表示 2.7 框架表示框架表示 2.8 面向对象表示面向对象表示2022-5-9人工智能导论 - 刘珊16172.3 问题归约表示问题归约表示子问

12、题1子问题n原始问题子问题集本原问题2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示18 问题归约表示的组成部分：问题归约表示的组成部分： 一个初始问题描述；一个初始问题描述； 一套把问题变换为子问题的操作符；一套把问题变换为子问题的操作符； 一套本原问题描述。一套本原问题描述。 问题归约的实质：问题归约的实质： 从从目标（要目标（要解决的解决的问题）出发问题）出发逆向推理，逆向推理，建立子问题以及子问题的子问题，直至最建立子问题以及子问题的子问题，直至最后把初始问题归约为一个平凡的本原问题后把初始问题归约为一个平凡的本原问题集合。集合。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3

13、问题归约表示分解与变换分解与变换 分解分解 如果一个问题可以归约为一组子问题，并且当如果一个问题可以归约为一组子问题，并且当且仅当所有子问题都有解时原问题才有解，则且仅当所有子问题都有解时原问题才有解，则称这种归约为问题的分解。称这种归约为问题的分解。 分解所得的子问题的分解所得的子问题的“与与”与原问题等价。与原问题等价。 等价变换等价变换 如果一个问题可以归约为一组子问题，并且只如果一个问题可以归约为一组子问题，并且只要有一个子问题有解则原问题有解，则称这种要有一个子问题有解则原问题有解，则称这种归约为问题的等价变换，简称变换。归约为问题的等价变换，简称变换。 变换所得的子问题的变换所得的

14、子问题的“或或”与原问题等价。与原问题等价。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊192.3 问题归约表示20与、或图与、或图与图ABC或图ABCD2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示21BCDEFGAHMBCDEFGAN2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示与/或图22与或图与或图的术语的术语父节点与节点弧线或节点子节点终叶节点HMBCDEFGAN2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示端节点23与或图的术语与或图的术语ttttttttt（a）（b）可解可解节点节点无解节点无解节点终叶节点终叶节点2022-5-9人工智能导论 - 刘

15、珊2.3 问题归约表示24 不可解节点的一般定义不可解节点的一般定义 没有后裔的非终叶节点为不可解节点。没有后裔的非终叶节点为不可解节点。 含有或后继含有或后继节点，且全部节点，且全部后裔为后裔为不可解，不可解，此此非终叶非终叶节点是节点是不可解的。不可解的。 含有与后继含有与后继节点，后裔节点，后裔至少有一个为不可至少有一个为不可解，解，此非终叶此非终叶节点是节点是不可解的不可解的。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示25梵塔难题梵塔难题123CBA2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示123CBA261、首先定义、首先定义该问题的形式化表示方法该问

16、题的形式化表示方法。 设设用用三元组三元组 (i, j, k) 表示表示问题在任一时问题在任一时刻的状态，用刻的状态，用“”表示状态的转换表示状态的转换。其中。其中 i 代表金片代表金片A所在的钢针号所在的钢针号 j 代表金片代表金片B所在的钢针号所在的钢针号 k 代表金片代表金片C所在的钢针号所在的钢针号解题过程解题过程2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示27解题解题过程过程1231231231232022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.3 问题归约表示2、原问题可分解为三个子问题：、原问题可分解为三个子问题： (1, 1, 1) (2, 2, 1) (2, 2, 1

17、) (2, 2, 3) (2, 2, 3) (3, 3, 3)3、进一步分解、进一步分解(1, 1, 1)(2, 2, 1)(2, 2, 3)(3, 3, 3)2022-5-9人工智能导论 - 刘珊28(1, 1, 1) (3, 3, 3)(1, 1, 1) (2, 2, 1)(2, 2, 1) (2, 2, 3)(2, 2, 3) (3, 3, 3)(1, 1, 1) (3, 1, 1)(3, 2, 1) (2, 2, 1)(3, 1, 1) (3, 2, 1)(2, 2, 3) (1, 2, 3)(1, 2, 3) (1, 3, 3)(1, 3, 3) (3, 3, 3)三阶梵塔问题的分解

18、过程三阶梵塔问题的分解过程可用下图表示可用下图表示 2.3 问题归约表示第二章第二章 知识表示方法知识表示方法 2.1 知识表示的概念知识表示的概念 2.2 状态空间表示状态空间表示 2.3 问题归约表示问题归约表示 2.4 谓词逻辑表示谓词逻辑表示 2.5 语义网络表示语义网络表示 2.6 产生式表示产生式表示 2.7 框架表示框架表示 2.8 面向对象表示面向对象表示2022-5-9人工智能导论 - 刘珊29逻辑逻辑2022-5-9人工智能导论 - 刘珊302.4 谓词逻辑表示命题逻辑命题逻辑2022-5-9人工智能导论 - 刘珊31 命题逻辑命题逻辑：研究命题及命题之间关系的符号逻辑系统

19、。 命题逻辑命题逻辑表示表示：无法把它所描述的事物的结构及逻辑特征反映出来，也不能把不同事物间的共同特征表述出来。 命题命题：一个非真即假的陈述句。 若命题的意义为真命题的意义为真，称它的真值为真，记为 T。 若命题的意义为假命题的意义为假，称它的真值为假，记为 F。 一个命题可在一种条件下为真，在另一种条件下为假命题可在一种条件下为真，在另一种条件下为假。例如：例如：33” ：二元谓词：二元谓词 Greater (5, 3) “Smith作为一个工程师为作为一个工程师为IBM工作工作”： 三元谓词三元谓词 Works (Smith, IBM, engineer)（1）个体是个体是常量常量：一

20、个或者一组指定的个体。：一个或者一组指定的个体。谓词谓词2022-5-9人工智能导论 - 刘珊33（2）个体是个体是变元（变量）变元（变量）：没有指定的一个或者一组没有指定的一个或者一组个体。个体。 “小李的父亲是教师小李的父亲是教师”：Teacher (father (Li) )（3）个体是个体是函数函数：一个个体到另一个个体的映射。：一个个体到另一个个体的映射。“x5” ：Less(x, 5) （4）个体是个体是谓词谓词 “Smith作为一个工程师为作为一个工程师为IBM工作工作”：二阶二阶谓词谓词 Works (engineer (Smith), IBM)2.4 谓词逻辑表示谓词与函数的

21、区别谓词与函数的区别 谓词谓词是个体域是个体域D到到T，F的映射，函数是的映射，函数是D到到D的映射的映射 谓词谓词的真值是的真值是T和和F，函数的值（无真值），函数的值（无真值）是是D中的中的元素元素 谓词谓词可独立存在，函数只能作为谓词的可独立存在，函数只能作为谓词的个个体。体。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊342.4 谓词逻辑表示1. 连接词（连词）连接词（连词）（1）： “否定否定” 或或 “非非”。（2）： “析取析取”或。或。（3）： “合取合取”与。与。“机器人不在机器人不在2号房间号房间”： Inroom (robot, r2)“李明打篮球或踢足球李明打篮球或踢足球”：

22、Plays (Liming, basketball) Plays (Liming, football)“我喜欢音乐和绘画我喜欢音乐和绘画”： Like (I, music) Like (I, painting)355/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9 1. 连接词（连词）连接词（连词）（4）：“蕴含蕴含” 或或 “条件条件”。“如果刘华跑得最快，那么他取得冠军。如果刘华跑得最快，那么他取得冠军。” ： RUNS (Liuhua，fastest)WINS (Liuhua ，champion)（5） ：“等价等价” 或或“双条件双条件”。 P Q: : “P当

23、且仅当当且仅当Q”。 365/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9谓词逻辑真值表谓词逻辑真值表 375/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-92. 量词量词（1）全称量词（）全称量词（ x）：）：“对个体域中的所有（或对个体域中的所有（或任一个）个体任一个）个体 x ”。 “所有的机器人都是灰色的”： (x)ROBOT (x) COLOR (x，GRAY)（2）存在量词（存在量词（ x）：）：“在个体域中存在个体在个体域中存在个体 x ”。 “1号房间有个物体”： （ x）INROOM（x，r1）385/9/2022人工智能导论

24、 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9全称量词和存在量词出现的次序将影响命题的全称量词和存在量词出现的次序将影响命题的意思。意思。 例如例如： (x)( y)(Employee(x) Manager(y, x) : “每个雇员都有一个经理。” ( y)(x)(Employee(x) Manager(y, x): “有一个人是所有雇员的经理。”395/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-93. 谓词谓词公式公式 规则规则(1) 单个谓词是谓词公式，称为原子谓词公式。单个谓词是谓词公式，称为原子谓词公式。(2) 若若A是谓词公式，则是谓词公式，则A也是谓词公

25、式。也是谓词公式。 (3) 若若A，B都是谓词公式，则都是谓词公式，则AB，AB，AB， A B也都是谓词公式。也都是谓词公式。(4) 若若A是谓词公式，是谓词公式，则则 (x) A，( x)A也是谓词公式。也是谓词公式。(5) 有限步有限步应用应用(1)-(4)生成生成的公式也是谓词公式。的公式也是谓词公式。连接词的优先级别连接词的优先级别从高到低排列：从高到低排列： ， ， ， ，405/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9置换和合一置换和合一 置换置换 假元推理、全称化推理、综合推理假元推理、全称化推理、综合推理 在该表达式中用置换项置换变量在该表达式中

26、用置换项置换变量 可结合，不可交换可结合，不可交换 合一合一 寻找对变量的置换，以使两表达式一致寻找对变量的置换，以使两表达式一致2022-5-9人工智能导论 - 刘珊41W1，W1 W2 W2 (x)W(x) W(A)4量词的辖域量词的辖域 量词量词的辖域：位于量词后面的单个谓词或者用括的辖域：位于量词后面的单个谓词或者用括弧括起来的谓词公式。弧括起来的谓词公式。 约束变元与自由变元：辖域内与量词中同名的变约束变元与自由变元：辖域内与量词中同名的变元称为约束变元，不同名的变元称为自由变元。元称为约束变元，不同名的变元称为自由变元。 例如：例如： ( x)(P(x, y) Q (x, y)R(

27、x, y) (P(x, y) Q (x, y) ：( x)的辖域，辖域内的变元的辖域，辖域内的变元x是是受受（ x）约束的变元，）约束的变元，R(x, y)中的中的x是自由变元。是自由变元。 公式中的所有公式中的所有y都是自由变元。都是自由变元。 425/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9谓词逻辑表示步骤谓词逻辑表示步骤（1）根据要表示的知识定义谓词；）根据要表示的知识定义谓词；（2）用连接用连接词、量词连接词、量词连接各个谓词，形成谓词各个谓词，形成谓词公式公式。 例例如：如： 用一阶谓词逻辑表示下列关系数据库。用一阶谓词逻辑表示下列关系数据库。住户住户

28、房间房间 电话号码电话号码 房间房间Zhang 201 491 201Li 201 492 201Wang 202 451 202Zhao 203 451 203OccupantTelephone435/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9 用一阶谓词表示：用一阶谓词表示： Occupant（Zhang ， 201） Occupant（Li，201） Occupant（Wang， 202） Occupant（Zhao， 203） Telephone（491，201） Telephone（492，201） Telephone（451，202） Telephone

29、（451，203）445/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9简例简例 用谓词逻辑表示用谓词逻辑表示如下知识如下知识：王：王宏是计算机系宏是计算机系的一名的一名学生学生， 王宏和李明是同班王宏和李明是同班同学，凡是同学，凡是计算机系的学生都喜欢编程序。计算机系的学生都喜欢编程序。 解：解：1、先定义谓词：、先定义谓词： CS(x)：表示：表示x是计算机系的学生。是计算机系的学生。 CM(x,y)：表示：表示x和和y是同班同学。是同班同学。 L (x,y)：表示：表示x喜欢喜欢y。 2、然后、然后再将知识表示为：再将知识表示为： CS(Wang hong) CM

30、(Wanghong, Li ming) (x)(CS(x) L (x, programming)2022-5-9人工智能导论 - 刘珊452.4 谓词逻辑表示机器人移盒子问题机器人移盒子问题 假设在一个房间里，假设在一个房间里，c处有一个机器人，处有一个机器人，a和和b处各有一张桌子，处各有一张桌子，分别称为分别称为a桌和桌和b桌，桌，a桌上有一个盒子，桌上有一个盒子，要求机器人从要求机器人从c处出处出发把盒子从发把盒子从a桌上搬桌上搬到到b桌上，然后回到桌上，然后回到c处。请用谓词逻辑表处。请用谓词逻辑表示方法描述这个问题。示方法描述这个问题。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊46abc

31、2.4 谓词逻辑表示机器人移盒子问题机器人移盒子问题 解解：1、分别、分别定义描述状态定义描述状态和操作和操作的谓词的谓词 描述状态的谓词：描述状态的谓词： TABLE( x)：x是桌子是桌子 EMPTY( y )：y手中是空的手中是空的 AT( y, z )：y在在z处处 HOLDS( y, w )：y拿着拿着w ON(w, x)：w在在x桌面上桌面上 变元的个体域变元的个体域：x的个体域是的个体域是a, b y的个体域是的个体域是robot z的个体域是的个体域是a, b, c w的个体域是的个体域是box2022-5-9人工智能导论 - 刘珊472.4 谓词逻辑表示48机器人移盒子问题机

32、器人移盒子问题问题的初始状态：问题的初始状态： AT( robot, c ) EMPTY( robot ) ON( box, a ) TABLE( a ) TABLE( b ) 问题的目标状态：问题的目标状态： AT( robot, c ) EMPTY( robot ) ON( box, b ) TABLE( a ) TABLE( b )描述操作的描述操作的谓词谓词 条件部分：用来说明执行该操作必须具备的先决条件，条件部分：用来说明执行该操作必须具备的先决条件，用谓词公式来表示。用谓词公式来表示。 动作部分：给出了该操作对问题状态的改变情况，通过动作部分：给出了该操作对问题状态的改变情况，通过

33、在执行该操作前的问题状态中删去和增加相应的谓词来实在执行该操作前的问题状态中删去和增加相应的谓词来实现现。描述操作的谓词：描述操作的谓词：Goto( x, y )：从：从x处走到处走到y处。处。 Pickup( x )：在：在x处拿起盒子。处拿起盒子。 Setdown( y )：在：在x处放下盒子。处放下盒子。5/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9各操作的条件和动作：各操作的条件和动作： Goto( x，y ) 条件条件：AT( robot，x) 动作动作：删除表：删除表：AT( robot，x )；添加表：；添加表：AT( robot，y ) Pickup

34、( x ) 条件条件：ON( box，x )，TABLE( x )，AT( robot，x )，EMPTY( robot ) 动作动作：删除表：删除表：EMPTY( robot )，ON( box，x ) 添加添加表：表：HOLDS( robot，box ) Setdown( x ) 条件条件：AT( robot，x )，TABLE( x )，HOLDS( robot，box ) 动作动作：删除表：删除表：HOLDS( robot，box ) 添加添加表：表：EMPTY( robot )，ON( box，x )495/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-950求

35、解过程求解过程状态状态3 AT( robot, a ) HOLDS( robot, box ) Pickup( a )TABLE( a ) ON( box, a ) TABLE( a ) TABLE( b )5/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-951求解过程求解过程状态状态6(目标状态目标状态) AT( robot, c ) EMPTY( robot ) Goto( b, c ) ON( box, b ) TABLE( a ) TABLE( b )状态状态5 AT( robot, b) EMPTY( robot ) ON( box, b) TABLE( a

36、) TABLE( b ）Setdown( b ) 5/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9谓词逻辑表示的特征谓词逻辑表示的特征优点：优点： 自然性自然性 明确明确 精确精确 灵活灵活 模块化模块化 局限性：局限性： 只能表示确定只能表示确定的知识的知识 组合爆炸组合爆炸 效率低效率低525/9/2022人工智能导论 - 刘珊2.4 谓词逻辑表示2022-5-9第二章第二章 知识表示方法知识表示方法 2.1 知识表示的概念知识表示的概念 2.2 状态空间表示状态空间表示 2.3 问题归约表示问题归约表示 2.4 谓词逻辑表示谓词逻辑表示 2.5 语义网络表示语义

37、网络表示 2.6 产生式表示产生式表示 2.7 框架表示框架表示 2.8 面向对象表示面向对象表示2022-5-9人工智能导论 - 刘珊532.5 语义网络表示语义网络表示 定义定义 一一种用实体及其语义关系来表达知识的有向图。种用实体及其语义关系来表达知识的有向图。 语义语义基元基元 语义网络语义网络中最基本的语义中最基本的语义单元，可用单元，可用三元组表示为：三元组表示为： （节点（节点1，弧，弧，节点，节点2） 基本网元基本网元 一一个语义基元对应的有向图，是语义网络中最基本的个语义基元对应的有向图，是语义网络中最基本的结构单元结构单元 54说明说明：弧的方向不可随意调换。弧的方向不可随

38、意调换。ABR（A, R, B）2022-5-9人工智能导论 - 刘珊2.5 语义网络表示基本的语义关系基本的语义关系 1、实例、实例关系：关系： ISA 体现体现“具体与抽象具体与抽象”的的概念概念 2、分类、分类关系：关系： AKO 体现体现“子类与超类子类与超类”的的概念概念 3、成员、成员关系：关系： A-Member-of 体现体现“个体与集体个体与集体”的关系的关系 4、属性、属性关系关系 指事指事物和其属性之间的关系物和其属性之间的关系。 常用的有常用的有：Have，Can2022-5-9人工智能导论 - 刘珊55主要特征：主要特征：属性属性的继承性的继承性2.5 语义网络表示基

39、本的语义关系基本的语义关系 5、聚类、聚类关系关系 指指具有组织或结构特征的具有组织或结构特征的“部分与整体部分与整体”之间之间的关系的关系。 常用常用的：的： Part-of 一般不具备属性的一般不具备属性的继承性继承性 6、时间、时间关系关系 7、位置、位置关系关系 8、相近关系、相近关系2022-5-9人工智能导论 - 刘珊56After上海世上海世博会博会北京奥北京奥运会运会Located-on书书桌子桌子Similar-to猫猫虎虎2.5 语义网络表示大脑大脑人体人体Part-of一元关系的表示一元关系的表示 节点节点1表示实体表示实体，节点，节点2表示实体的性质或属表示实体的性质或

40、属性等，弧表示语义关系性等，弧表示语义关系。 例：例：用用语义网络表示语义网络表示“动物能运动、会吃动物能运动、会吃” 。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊57Can运动运动吃吃动物动物Can2.5 语义网络表示二元关系的表示二元关系的表示 单个二元单个二元关系直接关系直接用一个基本网元来表示。用一个基本网元来表示。 复杂复杂关系，可通过一些相对独立的二元或关系，可通过一些相对独立的二元或一元关系的组合来实现一元关系的组合来实现。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊58CanCanAKOLive-inHaveCanAKOCan运动运动吃吃动物动物鸟鸟鱼鱼翅膀翅膀水水飞飞游泳游泳例：用语义

41、网络表示：例：用语义网络表示：动物能运动、会吃，动物能运动、会吃， 鸟是一种动物，鸟有鸟是一种动物，鸟有翅膀、会飞；鱼是一翅膀、会飞；鱼是一种动物，鱼生活在水种动物，鱼生活在水中、会游泳。中、会游泳。2.5 语义网络表示多元关系的表示多元关系的表示 用语义网络表示多元关系时，可把它转化用语义网络表示多元关系时，可把它转化为一个或多个为一个或多个二元关系二元关系的的组合；组合； 然后然后再再利用合取、析取等关系利用合取、析取等关系的表示方法，的表示方法，把多元把多元关系表示关系表示出来。出来。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊592.5 语义网络表示动作的表示动作的表示 设立一设立一个动作节

42、点，用一些个动作节点，用一些向外引出的弧向外引出的弧来指出动作的主体与来指出动作的主体与客体。客体。 例：例：用于用于语义网络语义网络表示表示“常常河给江涛一个河给江涛一个优盘优盘”2022-5-9人工智能导论 - 刘珊60GiftReceiverGiver给给常河常河江涛江涛一个优盘一个优盘2.5 语义网络表示情况的表示情况的表示 例：例：用用语义网络语义网络表示表示“小燕子小燕子这只燕子从这只燕子从春天到秋天占有一个巢春天到秋天占有一个巢”2022-5-9人工智能导论 - 刘珊61ISAAKOOwneeStartAKOAKOEndAKOAKOOwnerAKO小燕子小燕子占有权占有权占有资格占有资格燕子燕子巢巢春天春天秋天秋天情况情况时间时间鸟窝鸟窝鸟鸟2.5 语义网络表示连接词的表示连接词的表示 1、合取（与）、合取（与） 例：例： John给给Mary一本一本战争与和平战争与和平，Mary读读它。它。2022-5-9人工智能导论 - 刘珊622.5 语义网络表示连接词的表示连接词的表示 2、析取析取（或或） 例