人工智能及其应用2(蔡自兴)78

1、1第二章 知识表示方法2.1 状态空间法2.2 问题归约法2.3 谓词逻辑法2.4 语义网络法2.5 其他方法2.6 小结22.1状态空间间法（StateSpaceRepresentation）问题求解解技术主主要是两两个方面面：问题的表表示求解的方方法状态空间间法状态（state）:表示问题题解法中中每一步步问题状状况的数据结构构算符（operator):把问题从从一种状状态变换换为另一一种状态态的手段状态空间间方法:基于解答答空间的的问题表表示和求求解方法法，它是是以状态和算算符为基础来来表示和和求解问问题的32.1.1问题状态态描述定义状态(State)：描述某类类不同事事物间的的差别而

2、而引入的的一组最最少变量量q0，q1，qn的有序集集合。算符(Operate)：使问题从从一种状状态变化化为另一一种状态态的手段段称为操操作符或或算符。问题的状状态空间间(StateSpace)：是一个表表示该问问题全部部可能状状态及其其关系的的图，它它包含三三种说明明的集合合，即三三元状态态（S，F，G）。2.1状态空间间法4状态空间间表示概概念详释释状态空间间法：从从某个初初始状态态开始，每次加加一个操操作符，递增的的建立起起操作符符的实验验序列，直到达达到目标标状态止止。例如下棋棋、迷宫宫及各种种游戏。Original StateMiddleStateGoalState2.1状态空间间法

3、5例:三数码难难题（3 puzzleproblem）123123123312312312初始棋局局目标棋局局2.1状态空间间法6有向图一对节点点用弧线线连接起起来，从从一个节节点指向向另一个个节点这这种图叫叫做有向向图。路径某个节点点序列（ni1，ni2，nik）当j =2，3，k时，如果果对于每每一个ni，j-1都有一个个后继节节点ni，j存在，那那么就把把这个节节点序列列叫做从从节点ni1至节点nik的长度为为k的路径代价用c（ni，nj）来表示示从节点点ni指向节点点nj的那段弧弧线的代代价。两两点间路路径的代代价等于于连接该该路径上上各节点点的所有有弧线代代价之和和.2.1.2状态图示

4、示法2.1状态空间间法AB7图的显示示说明对于显式式说明，各节点点及其具具有代价价的弧线线由一张张表明确确给出。此表可可能列出出该图中中的每一一节点、它的后后继节点点以及连连接弧线线的代价价(举例：邻接表，邻接矩矩阵)图的隐示示说明说明节点点的无限限集合si作为起起始节点点是已知知的。后后继节点点算符（gamma）也是已已知的，它能作作用于任任一节点点以产生生该节点点的全部部后继节节点和各各连接弧弧线的代代价。（举例：棋局）表示方法法的多样样性如十五数数码难题题中规则1：移动数数码（15X4条规则）规则2：移动空空格（4条规则）8产生式系系统搜索索过程描描述产生式系系统（production

5、system）一个总数数据库：它含有与与具体任任务有关关的信息息随着应应用情况况的不同同，这些些数据库库可能简简单，或或许复杂杂。一套规则则：它对数据据库进行行操作运运算。每每条规则则由左部部鉴别规规则的适用性或先决条条件以及及右部描描述规则则应用时时所完成成的动作。一个控制制策略：它确定应应该采用用哪一条条适用规规则，而而且当数数据库的的终止条条件满足足时，就就停止计计算。2.1状态空间间法9状态空间间表示实实例（1）例：猴子子和香蕉蕉问题2.1状态空间间法10解题过程程用一个四四元表列列（W，x，Y，z）来表示这这个问题题状态.W猴子的水水平位置置x当猴子在在箱子顶顶上时取取x =1；否则

6、取取x =0Y箱子的水水平位置置z当猴子摘摘到香蕉蕉时取z=1；否则取取z=0这个问题题的操作作（算符符）如下下：goto（U）表示猴子走到到水平位位置U或者用产产生式规规则表示示为（W，0，Y，z）goto（U）（U，0，Y，z）2.1状态空间间法11pushbox（V）猴子把箱箱子推到到水平位位置V，即有（W，0，W，z）pushbox（V）（V，0，V，z）应当注意意的是，要应用用算符pushbox（V），就要要求产生生式规则则的左边边，猴子子与箱子子必须在在同一位位置上，并且，猴子不不是箱子子顶上。这种强强加于操操作的适适用性条条件，叫叫做产生生式规则则的先决条件件climbbox猴子

7、爬上上箱顶，即有（W，0，W，z）climbbox（W，1，W，z）提问：应用算算符climbbox的先决条条件是什什么？2.1状态空间间法12grasp猴子摘到到香蕉，即有（c，1，c，0）grasp（c，1，c，1）令初始状状态为(a，0，b，0)。这时，goto(U)是唯一适适用的操操作，并并导致下下一状态态(U，0，b,0)。现在有有3个适用的的操作，即goto(U)，pushbox(V)和climbbox(若U=b)。把所有有适用的的操作继继续应用用于每个个状态，我们就就能够得得到状态态空间图图，如下下图所示示。从图图不难看看出，把把该初始状态态变换为为目标状状态的操操作序列列为go

8、to(b),push box(c),climbbox,grasp2.1状态空间间法13(b，1，b，0)（U，0，b，0）（V，0，V，0）（c，1，c，0）（U，0，V，0）（c，1，c，1）（a，0，b，0）目标状态态goto（U）goto（U）U=b，climbboxgoto（U）U=bpushbox（V）猴子和香香蕉问题题的状态态空间图图goto（U）U=V2.1状态空间间法14猴子和香香蕉问题题自动演演示： 猴子香蕉箱子 猴子香蕉箱子 Ha!Ha!2.1状态空间间法15状态空间间表示实实例（2）推销员旅旅行问题题一个推销销员计划划出访推推销产品品。他从从一个城城市(如A)出发,访问每

9、个个城市一一次,且最多一一次,然后A返回城市市A。要求寻找找最短路路线,如图2.3所示。为为了确定定这个问问题,作如下规规定:(1)总数据库库是到目目前为止止所访问问过的城城市表.初始数据据库被描描述为表表(A)。不允许目目录表中中任一城城市出现现多于一一次,只有城市市A例外,但也只有有当所有有其他城城市均已已出现之之后,才能再再次出现现A。(2)规则对应应于决策策:即下一步步走向城城市A;下一步走走向城市市B;下一步走走向城市市E。一条规则则除非能能够把某某个数据据库变为为一个合合法数据据库,否则就不不适用于于这个数数据库库。例如如,应用下一步走走向城市市A这条规则则就不适适用于尚尚未出现现

10、所有其其他城市市的任一一 数据据库。(3)任一以A为起点和和终点,并出现所所有其他他城市的的总数据据库,都满足终终止条件件。可以以使用下图的距离离图表来来计算任任一旅程程的总距距离。提提出作为为解答的的任一旅旅程,必须是具具有最短短距离的的旅程。2.1状态空间间法16ABDE(ACDEBA)推销员旅行问题状态空间图(A)起始节点2.1状态空间间法172.2问题归约约法（Problem ReductionRepresentation）问题归约约法思想想先把问题题分解为为子问题题及子-子问题，然后解解决较小小的问题题。对该该问题的的某个具具体子集集的解答答就意味味着对原原始问题题的一个个解答子问题

11、1子问题n原始问题子问题集本原问题18问题归约约表示的的组成部部分：（1）一个初初始问题题描述；（2）一套把把问题变变换为子子问题的的操作符符；（3）一套本本原问题题描述。问题归约约的实质质：从目标(要解决的的问题)出发逆向向推理，建立子子问题以以及子问问题的子子问题，直至最最后把初初始问题题归约为为一个平平凡的本本原问题题集合。2.2问题规约约法192.2.1问题归约约描述（Problem ReductionDescription）梵塔难题题123CBA2.2问题规约约法思考：用用状态空空间法有有多少个个节点？为什么么？20解题过程程将原始问问题归约约为一个个较简单单问题集集合将原始梵梵塔难

12、题题归约（简化）为下列列子难题题移动圆盘盘A和B至柱子2的双圆盘盘难题移动圆盘盘C至柱子3的单圆盘盘难题移动圆盘盘A和B至柱子3的双圆盘盘难题详细过程程参看下下图21解题过程程（3个圆盘问问题）1231231231231231231232.2问题规约约法12322梵塔问题题归约图图2.2问题规约约法23多圆盘梵梵塔难题题思考？2.2问题规约约法24问题归约约的描述述问题归约约方法应应用算符符把问题题描述转转化为子子问题描描述，可可以采用用各种数数据结构构：表列列、树、字符串串、矢量量、数组组等；例如梵塔塔问题的的表示：包含两两个数列列的表列列：(113),(333)也可以用用状态空空间表示示法

13、的三三元组（S，F，G）表示；其子问问题描述述规定了了最后解解答路径径将要通通过的中中间状态态；可以把问问题归约约发看成成比状态态空间法法更通用用的问题题求解方方法；其其核心实实现是不不断简化化问题，直至问问题成为为本原问问题（已已知问题题、易解解问题）；2.2问题规约约法252.2.2与或图表表示1.与图、或或图、与与或图一般，我我们用一一个似图图结构来来表示把把问题归归约为后后继问题题的替换换集合，这一似似图结构构叫做问问题归约约图，或或叫与或或图。如如下所示示2.2问题规约约法ABCD与图ABC或图262.2问题规约约法BCDEFGAHMBCDEFGAN与或图增加附加加节点后后的规范范化

14、与或或图表示示：272.一些关于于与或图图的术语语2.2问题规约约法HMBCDEFGAN父节点与节点弧线或节点子节点终叶节点28一些关于于与或图图的术语语父节点、子（后后继）节节点、弧弧线起始节点点终叶节点点：对应于于原问题题的本原原节点或节点：只要解解决某个个问题就就可解决决其父辈辈问题的的节点集集合，如如（M，N，H）。与节点：只有解解决所有有子问题题，才能能解决其其父辈问问题的节节点集合合，如（B，C）和（D，E，F）。各个个节点之之间用一一端小圆圆弧连接接标记。与或图：由与节节点及或或节点组组成的结结构图。2.2问题规约约法293.定义可解节点点的一般般定义：终叶节点点是可解解节点(因

15、为它们们与本原原问题相相关连)。：如果某个个非终叶叶节点含含有或后后继节点点，那么么只要当当其后继继节点至至少有一一个是可可解的时时，此非非终叶节节点才是是可解的的。如果某个个非终叶叶节点含含有与后后继节点点，那么么只有当当其后继继节点全全部为可可解时，此非终终叶节点点才是可可解的。2.2问题规约约法30不可解节节点的一一般定义义：没有后裔裔的非终终叶节点点为不可可解节点点。全部后裔裔为不可可解的非非终叶节节点且含含有或后后继节点点，此非非终叶节节点才是是不可解解的。后裔至少少有一个个为不可可解的非非终叶节节点且含含有与后后继节点点，此非非终叶节节点才是是不可解解的。2.2问题规约约法31如图

16、所示示2.2问题规约约法与或图例例子ttttttttt（a）（b）有解节点点无解节点点终叶节点点32与或图构构成规则则（1）与或图图中的每每个节点点代表一一个要解解决的单单一问题题或问题题集合。起始节节点对应应于原始始问题。（2）对应于于本原问问题的节节点，叫叫做终叶叶节点（3）对于把把算符应应用于问问题A的每种可可能情况况，都把把问题变变换为一一个子问问题集合合；有向向弧线自自A指向后继继节点，表示所所求得的的子问题题集合，只要其其中任意意一个有有解，问问题A就可解，所有这这些子问问题节点点称为或或节点；（4）一般对对于代表表两个或或两个以以上子问问题集合合的每个个节点，有向弧弧线从此此节点

17、指指向此子子问题集集合中的的各个节节点,只有所有有子问题题都有解解，这个个子问题题的集合合才有解解，所有有这些子子问题节节点叫做做与节点点。这些些具有共共同父节节点的与与节点用用小圆弧弧连接，以表示示与或节节点的区区别；（5）在特殊殊情况下下，当只只有一个个算符可可应用于于问题A，而且这这个算符符产生具具有一个个以上子子问题的的某个集集合时，由上述述规则3和规则4所产生的的图可以以得到简简化。（即不增增加附加加节点的的情况下下）2.2问题规约约法33梵塔问题题归约图图（113） （123） （111） （113） （123） （122） （111） （333） （122） （322） （111

18、） （122） （322）（333） （321） （331） （322） （321） （331） （333） 2.2问题规约约法数据结构构介绍思考题：四圆盘盘问题342.3谓词逻辑辑法(Predicate Logic)逻辑语句句：一种种形式语语言，它它能够把把逻辑论论证符号号化，并并用于证证明定理理，求解解问题。形式语言言：严格格地按照照相关领领域的特特定规则则，以数数学符号号（符号号串）形形式描述述该领域域有关客客体的表表达式2.3.1谓词演算算语法与语语义基本符号号：谓词词符号、变量符符号、函函数符号号、常常量符号号、括号号和逗号号谓词演算算的解释释：谓词符号号对应关系系，常量符号号论域实

19、体体，函数符号号对应函数数；35原子公式式：由若若干谓词词符号和和项组成成的谓词词演算。原子公公式是谓谓词演算算基本积积木块。项包括括常量符符号、变变量符号号、函数数符号等等。定义义原子公公式为真真值或假假值就表表示了某某种语义。无变量的的原子公公式取值值确定，包含变变量的原原子公式式取值不不定。例如：INROOM（ROBOT，r1） 为真真INROOM（ROBOT，r2）为假MARRIEDfather(wang),mother(wang)2.3谓词逻辑辑法36连词和量量词(Connective&Quantifiers)连词与、合取取（conjunction)：用连词把几个个公式连连接起来来而

20、构成成的公式式。合取取项是合合取式的的每个组组成部分分。例：LIKE(I，MUSIC)LIKE(I，PAINTING)（我喜爱爱音乐和和绘画。）或、析取取（disjunction）：用连词词把几几个公式式连接起起来而构构成的公公式。析析取项是是析取式式的每个个组成部部分例：PLAYS(LILI，BASKETBALL)PLAYS(LILI，FOOTBALL)（李力打打篮球或或踢足球球。）蕴涵（Implication）:“=”表示“如如果那么”（IFTHEN）关系，其所构构成的公公式叫做做蕴涵。非（Not）表示否定定，、均可表示示2.3谓词逻辑辑法37量词全称量词词（UniversalQuanti

21、fier）：若一个个原子公公式P（x），对于于所有可可能变量量x都具有T值，则用（ x）P（x）表示例如:所有的机机器人都都是灰色色的（ x） ROBOT(x) = COLOR(x,GRAY)约束变元元全程量词词作用域域存在量词词（ExistentialQuantifier）若一个原原子公式式P（x），至少少有一个个变元x，可使P（x）为T值，则用（x）P（x）表示。例：(x)INROOM(x,r1)（1号房间内内有个物物体）382.3.2谓词公式式原子公式式的的定定义：用P(x1，x2，xn)表示一个个n元谓词公公式，其其中P为n元谓词，x1,x2,，xn为客体变变量或变变元。通通常把P(x

22、1,x2,xn)叫做谓词词演算的的原子公式式，或原子谓词词公式。分子谓词词公式可以用连连词把原原子谓词词公式组组成复合合谓词公公式，并并把它叫叫做分子谓词词公式。2.3谓词逻辑辑法39合式公式式（WFF，well-formedformulas）合式公式式的递归归定义(1)原子谓词词公式是是合式公式。(2)若A为合适公公式，则则A也是一个个合式公式。(3)若A和B都是合式公式，则则(AB)，(AB)，(AB)和(AB)也都是合式公式。(4)若A是合式公式，x为A中的自由由变元，则(x)A和(x)A都是合式公式。(5)只有按上上述规则则(1)至(4)求得的那那些公式式，才是是合式公式。例题：试把下

23、列列命题表表示为谓谓词公式式：任何何整数，或者为为整数或或者为负负数。2.3谓词逻辑辑法40合式公式的性性质合式公式的真真值等价（Equivalence)如果两个个合式公式，无无论如何何解释，其真值值表都是是相同的的，那么么我们就就称此两两合式公式是等等价的。TFTFFF表2-1 真值表P Q PQ P Q PQ PT T T T T FF T T F T TF F F F T T2.3谓词逻辑辑法41等价关系系(1否定之之否定(P)等价于P(2)PQ等价于P= Q(3)狄摩根根定律(PQ)等价于PQ(PQ)等价于PQ(4分配律P(QR)等价于(PQ)(PR)P(QR)等价于(PQ)(PR)(

24、5)交换律PQ等价于QPPQ等价于QP2.3谓词逻辑辑法426)结结合律(PQ)R等价于P(QR)(PQ)R等价于P(QR)(7)逆否律P =Q等价于Q =P(8)(x)P(x)等价于(x)P(x)(x)P(x)等价于(x)P(x)(9)(x)P(x)Q(x)等价于(x)P(x)(x)Q(x)(x)P(x)Q(x)等价于(x)P(x)(x)Q(x)(10(x)P(x等价于(y)P(y)(x)P(x)等价于(y)P(y)432.3.3置换与合合一谓词逻辑辑的推理理将推理规规则应用用于一定定的合式式公式（集），以产生生新的合合式公式式。假元推理理全称化推推理综合推理理思考：推推理规则则中存在在项的

25、变变换与同同一问题题，如何何实施？2.3谓词逻辑辑法W1W1W2 W2（x）W（x） W（A）任意变量约束变元( x ) W1( x ) W2( x ) W1（A） W2（A）44置换(Substitution)：在表达式式中用置置换项置置换变量量，例如如用项（A）替换函函数表达达式中的的变量（x）。一个个表达式式E（Expression）用一个个置换S（Substitution）而得到到的表达达式的置置换，记记为ES。例题：表表达式E：Px,f(y),B；置换：s1=z/x,w/y,s2=A/y, s3=q(z)/x,A/y,s4=c/x,A/ySolution:ES1=Pz,f(w),B;

26、ES2= Px,f(A),B;ES3=Pq(z),f(A),B;ES4=Pc,f(A),B;ES1S2= Pz,f(w),B;ES2S1= Pz,f(A),B思考：(1)ES4S1，ES3S2？(2)置换的运运算规则则？ 2.3谓词逻辑辑法45置换的性性质可结合律律:（LS1）S2=L（S1S2）（S1S2）S3=S1（S2S3）问题：请请举例说说明？不可交换换律:S1S2 =S2S1问题：请请举例说说明？思考：什什么置换换是谓词词逻辑推推理所需需要的？2.3谓词逻辑辑法 /46合一（Unification)：合一：寻找项对对变量的的置换，以使多多个表达达式一致致的操作作称为合一。如果一一个置

27、换换s作用于表表达式集集Ei的每个元元素，则则我们用用Eis来表示置置换例的的集。可合一：如果存在在置换s使得表达达式集Ei置换后有有：E1SE2SE3S,则我们称称表达式式集Ei是可合一的的，s称为Ei的合一者。例题：表达式集集Px,f(y),B, Px,f(B),B的合一者者：s A/x,B/y说明：Px,f(y),BsPx,f(B),BsPA,f(B),B思考：还还有其他他合一者者吗？2.3谓词逻辑辑法47最通用的的合一者者：如果对表表达式集集Ei的任一合合一者s，都存在在某一s，使得EisEigs，则称g为Ei的最通用用合一者者。问题：上上例题中中，最通通用的合合一者是是什么？置换与合

28、合一的作作用：谓谓词逻辑辑推理的的基本方方法，就就是寻找找简单有有效置换换合一，采用消消解原理理利用消消解反演演方法求求解问题题，详见见第三章章。2.3谓词逻辑辑法482.4语义网络络法(SemanticNetwork Representation)语义网络络的结构构定义语义网络络是知识识的一种种图解表表示，它它由节点点和弧线线或链线线组成。节点用用于表示示实体、概念和和情况等等，弧线线用于表表示节点点间的关关系。组成部分分词法决定表示示词汇表表中允许许有哪些些符号，它涉及及各个节节点和弧弧线。结构叙述符号号排列的的约束条条件，指指定各弧弧线连接接的节点点对过程说明访问问过程，这些过过程能用用

29、来建立立和修正正描述，以及回回答相关关问题。语义确定与描描述相关关的(联想)意义的方方法即确确定有关关节点的的排列及及其占有有物和对对应弧线线。49语义网络络的特点点:(1)能把实体体的结构构、属性性与实体体间的因因果关系系显式并并简明地地表达出出来, 与实实体相关关的事实实、特征征和关系系可以通通过相应应的节点点弧线推推导出来来。这样样便以联联想方式式实现对对系统的的解释释。(2)由由于于与概念念相关的的属性和和联系被被组织在在一个相相应的节节点中,因因而使概概念易于于受访和和学习。(3）表现问题题更加直直观, 更易易于理解解 ,适适于知知识工程程师与领领域专家家的沟通通。语义义网络中中的继

30、承承方式也也符合人人类的思思维习惯惯。(4)语语义网网络结构构的语义义解释依依赖于该该结构的的推理过过程而没没有结构构的约定定 ,因因而得得到的推推理不能能保证像像谓词逻逻辑法那那样有效效。(5）节点间的的联系可可能是线线状、树树状或网网状的,甚甚至是递递归状的的结构,使使相应的的知识存储和检检索可能能需要比比较复杂杂的过程程。2.4语义网络络法50表示一些些简单事事实，如如占有关关系和其其它情况况：以节节点表示示实体与与概念，节点间间关系以以有向链链关联。例：小小燕是一一只燕子子，燕子子是一种种鸟，鸟鸟有翅膀膀；巢-1是小燕的的巢，巢巢-1是巢中的的一个。问题：上述的语语义网络络为二元元关系

31、，无法表表示复杂杂事实，如：小小燕从春春天到秋秋天占有有巢1。如果采用用谓词逻逻辑表示示为一个个四元谓谓词演算算：Owns（XIAOYAN,NET-1,SPRING,FALL）思考：用用语义网网络如何何表示上上述四元元谓词公公式？2.4语义网络络法2.4. 1二元语义义网络的的表示SWALLOWBIRDXIAOYANNEST-1NESTISAISAISAOWNSHAS-PARTWINGS51Simmons与Slocum扩展了该该基本方方法：允许节点点既可以以表示一一个物体体或一组组物体，也可以以表示情情况与动动作。每每一情况况节点成成为事例例框，有有一组向向外的弧弧，用以以说明与与该事例例有关

32、的的各种变变量。2.4语义网络络法SWALLOWBIRDXIAOYANNEST-1NESTISAISAISAOWNEEOWN-1OWNERSPRINGFALLSITUATIONTIMEOWNERSHIPISAISAISAISASTARTTIMEENDTIME52选择语义义基元：问题：如果语义义网络只只表示一一个特定定的物体体或概念念，那么么当有更更多不直直接相关关的同类类实体与与概念时时，需要要很多独独立的语语义网络络，使得得语义网网络图复复杂化。Solution：通常需要要把有关关的一组组物体或或概念的的知识用用一个语语义网络络表示出出来，否否则会造造成网络络过多，使问题题复杂化化。试图图用

33、一组组基元来来表示知知识，以以便简化化表示，并可用用简单的的知识来来表示更更复杂的的知识，称为选择语义义基元。2.4语义网络络法REDMYCARCOLORGREENLIHUACARCOLOR532.4语义网络络法REDMYCARCOLORGREENLIHUACARCOLORCARISAISA概念节点点与实例例节点FURNITURECHAIRMYCARLEATHERSEATBROWNPERSONXISAOWNERISAISAISAPARTCOLORCOVERING椅子的语语义网络络542.4.2多元语义义网络的的表示谓词逻辑辑与语义义网络等等效,容易实现现一元关关系与二二元关系系表示。LIMIN

34、GMANISAISA（LIMING，MAN）或MAN（LIMING）（语义网网络）（谓词逻逻辑）2.4语义网络络法55多元语义义网络表表示的实实质把多元关关系转化化为一组组二元关关系的组组合，或或二元关关系的合合取。R(X1，X2，Xn)R12(X1，X2)R13(X1，X3) R1n(X1，Xn).Rn-1n(Xn-1，Xn)可转换为为2.4语义网络络法56多元语义义网络的的表示实实例1SCORE(BU,TU,(8589)2.4语义网络络法GAMEG25BU85-89TUVISITINGTEAMISAHOME TEAMSCORE57三元变为为二元组组合2.4语义网络络法例John gaveM

35、arythebook.（1）谓词逻辑法：GAVE（JOHN，MARY，BOOK）3项（2）用语义网络络法表示时引引入附加加节点G1：G1B23JOHNGIVEROBJECTMARYGIVEISARECIPIENTBOOKISA多元语义义网络的的表示实实例2582.4.3语义网络络的推理理过程语义网络络表示知知识，没没有形式式语义，没有统统一的语语义表示示法。为了便于于下面的的叙述,对对所用符符号作进进一步的的规定。区分在在链的头头部和在在链的尾尾部的节节点, 把在在链的尾尾部的节节点称为为值节点。另外,还还规定节节点的槽相当于链链 ,不不过取取不同的的名字而而已。如砖块12(BRICK12)有

36、3个链链,构成成两个槽槽。其中中一个槽槽只有一一个值,另外一一个槽有有两个值值。颜色色槽(COLOR)填入红色色(RED)ISA槽填入了了砖块(BRICK)和玩具(TOY)。2.4语义网络络法59继承推理理定义：所所谓继承承就是对对事物的的描述从从概念节节点或类类节点传传递到实实例节点点，例如如下图。2.4语义网络络法60三种继承承模式值继承：ISA链与AKO（A KindOf）链，常常用知识识传递方方法；放放入值侧侧面中。“如果需需要”（Ifneeded）链：有有时对不不知道的的槽值，可以计计算得到到，通过过此计算算程序得得到知识识的模式式称为ifneeded链，如通通过体积积与密度度在需要

37、要时可以以计算其其质量。ifneeded程序放入入IFNEEDED侧面中。“缺省”继承：在对事事务所作作假设无无十分把把握时，可以加加上“可可能”字字样，这这种不肯肯定的值值称为“缺省”值，放放入槽的的DEFAULT侧面中。2.4语义网络络法61匹配推理理当解决涉涉及由几几部分组组成的事事物时,必须制定定把值从从类部件传递递到实例部部件的路径径，称为匹配推理理。例如,由由于TOY-HOUSE77是TOY-HOUSE的一个实实例, 所以以它必须须有两个部件,一一个是砖砖块, 另一一个是模模块(wedge)。另外, 作为为玩具房房的一个个部件的的砖块必必须支支撑模块块。在图图 2.19中中, 玩具

38、具房-77部部件以以及它们们之间的的链, 都用用虚线画画的节点点和箭头头 来表表示。因因为这些些知识是是通过继继承而间间接知道道的, 并不不是通过过实际的的节点和和链直接接知道的的。因因此, 虚线线所表示示的节点点以及箭箭头所表表示的链链是虚节节点和虚虚链。2.4语义网络络法62现在来研研究图2.20中的结结构35(STRUCTURE35)。已知这这个结构构有两个个部件,一个个砖块BRICK12和一个楔块WEDGE18。一旦在STRUCTURE35和TOY-HOUSE之间放上上ISA链,就知知道BRICK12必须支撑撑WEDGE18。在图2.20中中用虚线线箭头表表示BRICK12和WEDGE

39、18之间的SUPPORT虚链。因因为很容容易做部部件匹配配,所以以虚线箭箭头的位位置和方方向很容容易被确确定。WEDGE18肯定与作作为TOY-HOUSE的一个部部件的楔块相匹配,而BRICK12肯定与砖砖块相匹匹配。2.4语义网络络法632.5框架（Frame）表示提问：语义网络络中个案案知识与与通用知知识的关关系问题题？Solution：用通用框框架存储储类似的的个案知知识。框架：框架是一一种结构构化表示示法，通通常采用用语义网网络中的的节点-槽-值表示结结构，以以通用数数据结构构的形式式存储以以往的经经验知识识。框架与语语义网络络的关系系：框架可以以定义为为一组语语义网络络的节点点与槽，

40、这组节节点与槽槽可以描描述格式式固定的的事务、行为和和事件；语义网络络是节点点和弧线线的集合合，也可可以看作作框架的的集合。思考：框框架与语语义网络络的区别别？642.5.1框架的构构成框架通常常由描述述事务的的各个方方面的槽槽组成，每个槽槽可以拥拥有若干干个侧面面，而每每个侧面面可以拥拥有若干干个值。框架的一一般结构构： 2.5框架表示示法65一个简单单框架的的例子对于复杂杂的问题题，必须须同时使使用许多多框架，构成框框架系统统，例如如：思考：框框架与框框架的关关系？2.5框架表示示法66框架的关关系：一个框架架可以是是另一个个框架的的槽值，并且一一个框架架结构可可以作为为几个不不同框架架的

41、槽值值。这样样相同的的信息不不必重复复存储，节约空空间。2.5框架表示示法67框架系统统的继承承关系与与树型结结构框架的一一个重要要属性是是继承。为此，框架常常表示成成一种树树型结构构，树的的每一节节点就是是一个框框架结构构，子节节点与父父节点之之间用ISA或AKO槽连接。框架的继继承方法法：当子子节点的的某些槽槽值或侧侧面没有有被直接接记录时时，可以以从其父父节点继继承这些些值。树状框架架系统的的形式：AKO/ISA VALUE PROPDEFAULT SFIF-NEEDED CONFLICTADD2.5框架表示示法68框架系统统的基本本推理方方法特性继承承（ISA/AKO链），例例如：燕燕

42、子鸟部分匹配配，例如如TOYHOUSE从描述中中直接引引用，例例如：ROOM的例子各槽值的的相关信信息可以以指导进进行该槽槽值的描描述，如如：图2.22的D面解答子节节点与父父节点差差异的原原因，例例如：三三条腿的的椅子思考：框框架是一一种规定定格式描描述的事事务、行行为与事事件。那那么对于于具体的的应用，当直接接套用框框架知识识推理不不顺利时时，框架架推理的的策略？2.5.1框架的推推理2.5框架表示示法69推理框架架的选择择方法：选择与当当前情况况对应的的框架片片断，与与其他候候选框架架相匹配配，选择择最佳匹匹配；（知识的合合成、交交叉）允许部分分不相匹匹配的信信息，如如漏失某某项特性性比多了了某项特特性更合合理，比比如只有有一条腿腿的人比比有三条条腿的人人更合理理；（合理推断断）查询框架架之间保保存有关关的连接接，指出出应用此此框架不不合理的的情况下下，可以以下一步步试探的的建议框框架；如如下图： （启发匹配配）沿着框架架系统的的层次向向上搜索索，知道道找到足足够通用用、与事事实不矛矛盾的框框架，或或直接使使用，或或者建立立新的下下一层框框架。（类型匹配配与新类类生成）2.5框架表示示法702.6剧本（Script）表示提问：框框架中对对事件的的描述有有什么不不足？定义：剧剧本是框框架的特特殊形式式，它用用一组槽槽