人工智能应用概论（第2版） 课件 第七章-知识表示

“十四五”广西壮族自治区职业教育规划教材

新编21世纪高等职业教育精品教材·通识课系列第七章

知识表示《人工智能应用概论（第2版）》RengongZhinengYingyongGailunPart0101知识表示的概念及发展历程Part0202知识表示的各种方法Part0303知识表示的应用场景Part01知识表示的概念及发展历程

【课程导入】机场智能机器人的应用场景从该案例中可以看出，智能机器人理解客人所说的问题后，能够准确地把问题的解决方法展示给客人看。【思考题】机器为什么能够像人一样做出智能行为和逻辑判断呢？7.1知识的概念和特征1、相对正确性在一定的条件及环境下，知识是正确的。2、不确定性由于现实世界的复杂性，知识并不总是只有“真”与“假”这两种状态，在“真”与“假”之间还存在许多中间状态，即存在为“真”的程度问题。3、可表示性与可利用性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，这样才能被存储、传播。每个人每天都在利用自己掌握的知识来解决各种问题。知识的特征知识的概念知识是人们在长期的生活及社会实践中、在科学研究及实验中，积累起来的对客观世界的认识与经验。人工智能的知识：“规则”——用“如果……，则……”表示的关联形式，反映了信息间的某种因果关系；“事实”——通过多个信息的关联，得出事物的客观特征。7.2知识表示的概念知识表示（KnowledgeRepresentation）就是将人类知识形式化或者模型化。知识表示的目的是让计算机储存和运用人类的知识。7.3知识表示的发展历程Part02知识表示的各种方法7.4知识表示的方法7.4知识表示的方法一阶谓词逻辑表示法是一种重要的知识表示方法，它以数理逻辑为基础，是到目前为止能够表达人类思维活动规律的一种最精准的形式语言。对事实性知识，一阶谓词逻辑表示法通常用合取符号（∧）和析取符号（∨）连接形成的谓词公式来表示。例如：对事实性知识“张三是学生，李四也是学生”，可以表示为：ISSTUDENT(张三)∧ISSTUDENT(李四)这里，ISSTUDENT(x)是一个谓词，表示x是学生。对规则性知识，一阶谓词逻辑表示法通常用蕴涵符号（→）连接形成的谓词公式（即蕴涵式）来表示。例如：对于规则“如果x，则y”，可以用下列的谓词公式表示：x→y7.4知识表示的方法（3）根据所要表达的知识的语义，用适当的连接符号将各个谓词连接起来，形成谓词公式。user(Li,201)，user(Wang,202)，user(Zhao,203)，user(Zhang,204)

→telephone(590,201)，telephone(591,202)，telephone(592,203)telephone(593,204)（1）定义谓词及个体，确定每个谓词及个体的确切含义。租户：user。电话号码：telephone。（2）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。租户与对应的房号：(Li,201)，(Wang,202)，(Zhao,203)，(Zhang,204)。房号与对应的电话号码：(590,201)，(591,202)，(592,203)，(593,204)人类智能可识别的知识一阶谓词逻辑表示法进行知识表示的过程人工智能可识别的知识表示7.4知识表示的方法产生式表示法适合表示规则性知识和事实性知识。P→Q或者：IFPTHENQ如果前提P被满足，则可推出结论Q或执行Q所规定的操作。格式含义举例1：表示规则性知识举例2：表示事实性知识7.4知识表示的方法框架表示法：框架是一种描述对象属性的数据结构。格式举例1：表示教师的数据结构举例2：表示教职工的数据结构7.4知识表示的方法框架表示法之框架网络：用框架名作为槽值，建立框架间的横向联系，用继承槽建立框架间的纵向联系。像这样具有横向与纵向联系的一组框架称为框架网络。框架网络示例如下图所示。框架系统中求解问题的核心思想是匹配与填槽。小结：框架表示法的基本过程框架表示法7.4知识表示的方法“动物能吃、能运动；鸟是一种动物，鸟有翅膀、会飞；鱼是一种动物，鱼生活在水中、会游泳”。“狗能吃，会跑”语义网络表示法多元关系网络知识含义一元关系网络知识含义7.4知识表示的方法可表示事件和动作的语义网络可表示情况和动作的语义网络“小黑这只燕子从春天到秋天一直占有一个巢”。例如：“我给他一本书作为礼物”。语义网络表示法知识含义知识含义7.4知识表示的方法脚本表示法使用一种特定的编程语言或脚本语言来表示实体、属性和关系。脚本表示法的特点：制作一杯咖啡的过程被分解为了一系列的原子动作，这些动作按照特定的顺序组织起来，形成了一个完整的制作咖啡的流程。这种方法使得知识表示既清晰又易于理解，特别适合于表示那些步骤固定、流程化的操作或活动。举例：制作一杯咖啡定义原子动作定义进入条件、角色、道具、使用原子动作表示场景，明确结局Part03知识表示的应用场景7.5知识表示的应用场景知识图谱技术最先应用于搜索，最初由谷歌提出。（1）语义搜索：实现Web从网页链接向概念链接转变，支持用户按主题而不是字符搜索。（2）关系搜索：获取两个实体之间的关系，例如公司之间的关系、人物之间的关系等。（3）结构化展现：以图形化的方式向用户展示经过分类整理的结构化知识，从而使用户从人工过滤网页寻找答案的模式中解脱出来。场景1：搜索7.5知识表示的应用场景从具体应用场景来看，当前智能对话系统应答的典型内容有三种：（1）任务型（2）问答型（3）闲聊型场景2：智能对话系统7.5知识表示的应用场景（1）知识图谱问答（2）表格问答（3）文本问答（4）社区问答问答型机器人的知识来源7.5知识表示的应用场景基于知识图谱的商品推荐7.5知识表示的应用场景辅助信贷审核可以基于知识图谱数据进行统一查询，全面掌握客户信息，避免由于系统、数据等孤立造成的信息不一致导致信用重复使用、信息不完整等问题。7.5知识表示的应用场景中医药知识平台可以针对中医药知识体系进行系统梳理、建模和展示；以图形可视化方式展示核心概念之间的关系；辅助中医专家厘清学术发展脉络，浏览中医知识，发现知识点之间的联系。与阅读文献等手段相比，中医药知识平台可大幅度节约知识检索获取时间。7.5知识表示的应用场景建立知识图谱，用于识别老虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、鸵鸟、企鹅、信天翁这七种动物的识别系统。如：识别下图中包含哪些动物？7.5知识表示的应用场景2、设计匹配过程根据系统规则库来检索动物已知的信息为动物特征：黑色斑点、长脖子、长腿、分泌乳汁、有蹄。这是什么动物？1、获取知识表示库3、程序运行结果探索与思考（1）知识怎么被表示？（2）为什么不同阶段会有不同的知识表示概念模型产生？（3）知识表示在人工智能发展过程中有哪些作用？本章总