人工智能第四章知识表示

1、v 知识和元知识能否用统知识和元知识能否用统一的形式表示一的形式表示v 是否加入启发信息是否加入启发信息v 过程性表示还是说明性过程性表示还是说明性表示表示v 表示方法是否自然表示方法是否自然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谓词逻辑表示知识的举例谓词逻辑表示知识的举例例：用谓词逻辑表示下列知识：例：用谓词逻辑表示下列知识： 武汉是一个美丽的城市，但她不是一个沿海城市。武汉是一个美丽的城市，但她不是一个沿海城市。如果马亮是男孩，张红是女孩，则马亮比张红长如果马亮是男孩，张红是女孩，则马亮比张红长得高。得高。 解：按照知识表

2、示步骤，用谓词公式表示上述知解：按照知识表示步骤，用谓词公式表示上述知识。识。 第一步第一步 定义谓词如下：定义谓词如下： BCity(x)BCity(x)：x x是一个美丽的城市是一个美丽的城市 HCity(x)HCity(x)：x x是一个沿海城市是一个沿海城市 Boy(x):xBoy(x):x是男孩是男孩 Girl(x):xGirl(x):x是女孩是女孩 High(x,y):xHigh(x,y):x比比y y长得高长得高 这里涉及的个体有：武汉（这里涉及的个体有：武汉（wuhanwuhan）, ,马亮（马亮（malmal）, , 张红（张红（zhanghzhangh）第二步第二步 将这些

3、个体代入谓词中，得到将这些个体代入谓词中，得到BCity(wuhan), HCity(wuhan), Boy(mal), BCity(wuhan), HCity(wuhan), Boy(mal), Girl(zhangh), High(mal,zhangh)Girl(zhangh), High(mal,zhangh)第三步第三步 根据语义，用逻辑连接符将它们连接起来，根据语义，用逻辑连接符将它们连接起来，就得到了表示上述知识的谓词公司。就得到了表示上述知识的谓词公司。BCity(wuhan)BCity(wuhan)HCity(wuhan)HCity(wuhan)(Boy(mal)Girl(zh

4、angh)High(mal,zhangh)(Boy(mal)Girl(zhangh)High(mal,zhangh)例：用谓词逻辑表示下列知识：例：用谓词逻辑表示下列知识： 所有学生都穿彩色制服。所有学生都穿彩色制服。 任何整数或者为正数或者为负数。任何整数或者为正数或者为负数。 自然数都是大于零的整数。自然数都是大于零的整数。解：首先定义谓词如下：解：首先定义谓词如下： Student(x):xStudent(x):x是学生是学生 Uniform(x,y):xUniform(x,y):x穿穿y y N(x):x N(x):x是自然数是自然数 I(x):I(x):是整数是整数 P(x):xP(

5、x):x是正数是正数 Q(x):xQ(x):x是负数是负数 L(x):xL(x):x大于零大于零 按照第二步和第三步的要求，上述知识可以用谓词公按照第二步和第三步的要求，上述知识可以用谓词公式分别表示为：式分别表示为： ()(Student(x)Uniform(x,color) ()(I(x)P(x)Q(x) ()(N(x)L(x)I(x)推理机推理机数据库数据库规则库规则库知识库知识库产生式系统结构图产生式系统结构图 与或树核果核果梨果梨果苹果苹果桃桃果肉果肉乳黄色乳黄色肉质脆肉质脆无石无石细胞细胞外有外有纵沟纵沟果实果实扁圆扁圆果皮果皮有毛有毛李亚科李亚科苹果苹果亚科亚科蔷薇科蔷薇科花两性

6、花两性花托花托杯形杯形双子双子叶纲叶纲网状网状叶脉叶脉双子双子叶胚叶胚花瓣花瓣5枚枚ABR语义基元结构语义基元结构ABCDR3R1R4R5语义网络结构语义网络结构张三职员李四四肢手动物人类老板办公用品桌子isaakoakomanage-ofisaownsakohas-partakoako语义网络图语义网络图因果关系实例因果关系实例小明骑自小明骑自行车上班行车上班天晴天晴If-thenIf-then整数整数与与正整数正整数零零负整数负整数Compsoed-ofCompsoed-of组成关系实例组成关系实例有关苹果树的语义网络有关苹果树的语义网络n这个事实可用如图所示的语义网络表示。这个事实可用如

7、图所示的语义网络表示。苹果树苹果树果树果树根根树树叶叶AKOAKOHAVE HAVE植物植物AKO归还归还图书图书情况情况20062006年年6 6月月AKOObjectBefore带有情况结点的语义网络带有情况结点的语义网络送给送给书书校长校长李老师李老师主体主体客体客体2客体客体1带有动作结点的语义网络带有动作结点的语义网络足球赛足球赛体育比赛体育比赛中国国家足球队中国国家足球队3 3：2 2主队主队AKO结局结局带有事件结点的语义网络带有事件结点的语义网络日本国家足球队日本国家足球队客队客队参观者参观者人人ISA部分部分部分部分部分部分部分部分与与或或或或男男女女年老年老年轻年轻ABCD

8、状态状态状态状态状态状态状态状态具有合取与析取关系的语义网络具有合取与析取关系的语义网络例如，对事实例如，对事实“每个学生都学习了一门外语每个学生都学习了一门外语”，可用，可用如图所示的语义网络表示。如图所示的语义网络表示。 GSGS学生学生学习学习外语外语g g是一个是一个是一种是一种是一种是一种主体主体客体客体是一个是一个F具有具有全称变量的语义网络全称变量的语义网络s sr rp pAKOAKOISHAVELocate-at山羊山羊动物动物羊羊猪猪绵羊绵羊野猪野猪哺乳动物哺乳动物头上有角头上有角羊毛羊毛森林森林AKOAKOAKOAKO有关猪和羊的语义网络有关猪和羊的语义网络通过分析可得其

9、对应的语义网络图：通过分析可得其对应的语义网络图：教师教师张明张明讲课讲课学生学生计算机应用计算机应用人工智能人工智能本年度第二学期本年度第二学期时间时间主体主体客体客体1客体客体2MajorISADuringAKO有关讲课的语义网络有关讲课的语义网络继承推理关系示意图继承推理关系示意图XY属性属性1Z属性属性2【框架名】槽名A 侧面名A1值A11，值A12，值A13侧面名A2值A21，值A22，值A23槽名B 侧面名B1值B11，值B12，值B13侧面名B2值B21，值B22，值B23槽名C 侧面名C1值C11，值C12，值C13侧面名C2值C21，值C22，值C23约束条件：约束条件1约束

10、条件2约束条件3框架示意图框架示意图框架名：框架名： 类类 属：属： 类类 型：型： 范围：（综合性大学，专科性大学）范围：（综合性大学，专科性大学）专专 业：默认值：综合业：默认值：综合学学 院院 数：数：教教 学学 楼：楼：教工人数：教工人数：职工人数：职工人数：学生人数：学生人数：位位 置：（省（直辖市），市）置：（省（直辖市），市）面面 积：单位（平方米）积：单位（平方米）框架名：框架名： 类类 属：属：类类 型：型： 范围：（大学，中学，小学）范围：（大学，中学，小学）位位 置：（省（直辖市），市）置：（省（直辖市），市）面面 积：单位（平方米）积：单位（平方米）教工人数：教工人数：

11、学生人数：学生人数： 教育教育机构机构高等高等教育教育综合综合特殊特殊教育教育医学医学初等初等教育教育幼儿园幼儿园残疾残疾专科专科大学大学小学小学幼儿幼儿教育教育中国医学大学中国医学大学蓝天幼儿园蓝天幼儿园北京盲人学校北京盲人学校框架系统结构框架系统结构 场景场景 场景场景1 进入医院进入医院 （1 1） 人走进医院人走进医院 （2 2） 病人挂号病人挂号 （3 3） 病人在椅子上坐下等待看病人在椅子上坐下等待看病病 场景场景2 看病看病 （1 1） 病人进入医生的办公室病人进入医生的办公室 （2 2） 病人向医生所说病状病人向医生所说病状 （3 3） 医生向病人解释病情医生向病人解释病情 （4 4） 医生给病人开药方医生给病人开药方 场景场景3 交费交费 （1 1） 病人到交费处病人到交费处 （2 2） 病人递交药方病人递交药方 （3 3） 病人交钱病人交钱 （4 4） 病人取回药方及收据病人取回药方及收据 场景场景4 取药取药 （1 1） 病人到药房病人到药房 （2 2） 病人递交药方病人递