人工智能导论第4版-课件全套 关景新 第1-14章-绪论 -争论和展望

第一章绪论人工智能导论1.1人工智能的概念1.2人工智能的产生和发展1.3人工智能的主要学派1.4人工智能的主要研究内容1.5人工智能的主要应用领域第1章绪论

1.1人工智能的概念1.2人工智能的产生和发展1.3人工智能的主要学派1.4人工智能的主要研究内容1.5人工智能的主要应用领域第1章绪论人工智能(ArtificialIntelligence，简记为AI)是当前科学技术迅速发展及新思想、新理论、新技术不断涌现的形势下产生的一个学科，也是一门涉及数学、计算机科学、哲学、认知心理学和心理学、信息论、控制论等学科的交叉和边缘学科。本章的主要任务是讨论智能、人工智能的基本概念，并对人工智能的发展历史、研究内容、研究途径及应用领域进行简要的讨论。1.1人工智能的概念现代人工智能（ArtificialIntelligence，简称AI），一般认为起源于美国1956年夏季的达特茅斯会议，会议上JohnMcCarthy第一次提出了“ArtificialIntelligence”这个词。约翰•麦卡锡（JohnMcCarthy）人工智能之父首次提出AI的概念LISP语言的发明人1.1人工智能的概念1.1.1智能的定义什么是智能？智能的本质是什么？自然界四大奥秘：物质的本质、宇宙的起源、生命的本质、智能的发生。对智能还没有确切定义，影响较大的观点为：(1)思维理论：智能的核心是思维；(2)知识阈值理论：智能就是在巨大的搜索空间中迅速找到一

个满意解的能力；(3)进化理论：核心是用控制取代表示。1.1.1智能的定义“智能”是知识和智力的总和知识是一切智能行为的基础，智力是获取知识并运用知识求解问题的能力。智能具有下列特征：(1)感知能力：人们通过感知器官感知外部世界的能力；(2)记忆和思维能力：人脑最重要的功能，也是人类智能最主要的表现形式；(3)学习和自适应能力：人类的本能；(4)行为能力：人们对感知到外界信息做出动作反应的能力。1.1.2人工智能的定义人工智能的一个比较流行的定义，也是该领域较早的定义，是由当时麻省理工学院的麦卡锡在1956年的达特矛斯会议上提出的：“人工智能就是要让机器的行为看起来就像是人所表现出的智能行为一样”。总体来讲，目前对人工智能的定义大多可划分为四类，即机器“类人行为”、“类人思维”、“理性思维”和“理性行为”。1950年，阿兰•图灵(AlanTuring)提出图灵测试，为智能提供一个满足可操作要求的定义。图灵测试用人类的表现来衡量假设的智能机器的表现，这无疑是评价智能行为的最好且唯一的标准。1.1.2人工智能的定义图灵测试的基本过程1.1.2人工智能的定义图灵称为“模仿游戏”的测试是这样进行的:将一个人与一台机器置于一间房间中，而与另外一个人分隔开来，并把后一个人称为询问者。询问者不能直接见到屋中任一方，也不能与他们说话，因此，他不知道到底哪一个实体是机器，只可以通过一个类似终端的文本设备与他们联系。然后，让询问者仅根据通过这个仪器提问收到的答案辨别出哪个是计算机，哪个是人。如果询问者不能区别出机器和人，那么根据图灵的理论，就可以认为这个机器是智能的。1.1.2人工智能的定义一台机器要通过图灵测试，它需要有下面的能力：自然语言处理实现用自然语言与计算机进行交流知识表示存储它知道的或听到的、看到的自动推理能根据存储的信息回答问题，并提出新的结论机器学习能适应新的环境，并能检测和推断新的模式计算机视觉可以感知物体机器人技术可以操纵和移动物体给出了一个客观的智能概念，就是根据对一系列特定问题的反应来决定是否是智能体的行为。这为判断智能提供了一个标准，从而避免了有关人工智能“真正”特征的必然争论；这项实验使我们免于受到诸如以下目前无法回答的问题的牵制：计算机使用的内部处理方法是否恰当，或者机器是否真地意识到其动作；通过使询问者只关注回答问题的内容，消除了有利于生物体的偏置。1.1.2人工智能的定义图灵测试的重要特征：人工智能（AI）是一门正在发展中的综合性前沿学科，它由计算机科学、控制论、信息论、神经生理学、心理学、语言学等多种学科相互渗透而发展起来。人工智能研究的近期目标是：使现有的计算机不仅能做一般的数值计算及非数值信息的数据处理，而且能运用知识处理问题，能模拟人类的部分智能行为。人工智能的长期目标是：实现人类水平的机器智能。1.1.2人工智能的定义1.1人工智能的概念

1.2人工智能的产生和发展1.3人工智能的主要学派1.4人工智能的主要研究内容1.5人工智能的主要应用领域第1章绪论孕育期20世纪50年代中期以前萧条波折期20世纪60年代中期至70年代中期稳步增长期20世纪80年代中期至今形成及第一个兴旺期20世纪50年代中期至60年代中期第二个兴旺期20世纪70年代中期至80年代中期1.2人工智能的产生和发展1.2.1孕育期(20世纪50年代中期以前)人工智能的孕育期大致可以认为是1956年以前的时期。这个时期的主要成就是数理逻辑、自动机理论、控制论、信息论、神经计算、电子计算机等学科的建立和发展，为人工智能的诞生准备了理论和物质的基础。亚里斯多德（公元前384-322）：古希腊伟大的哲学家和思想家，创立了演绎法。他提出的三段论至今仍然是演绎推理的最基本出发点。培根（1561-1626）：美国哲学家，系统地提出归纳法，并强调知识的作用“知识就是力量”。1.2.1孕育期(20世纪50年代中期以前)莱布尼茨(1646—1716)：德国数学家和哲学家，把形式逻辑符号化，奠定了数理逻辑的基础。维纳(1874-1956)：美国著名数学家、控制论创始人。1948年创立了控制论。从理论上指出所有智能活动都是反馈机制的结果，而反馈机制是有可能用机器模拟的；控制论对人工智能的影响，形成了行为主义学派。1.2.1孕育期(20世纪50年代中期以前)图灵(1912—1954)：英国数学家，1936年创立了自动机理论亦称图灵机，证明了使用一种简单的计算机机制从理论上能够处理所有问题；1950年在其著作《计算机器与智能》中首次提出“机器也能思维”，被誉为“人工智能之父”。1955年年末，纽厄尔和西蒙编写了一个名为“逻辑专家”的程序，被许多人认为是第一个人工智能程序。它将问题表示成一个树形模型，然后选择最可能得到正确结论的那一支来求解问题。AI诞生于一次历史性的聚会——达特茅斯会议1.2.2形成及第一个兴旺期(20世纪50年代中期至60年代中期)1956年夏季，由美国学者麦卡锡、明斯基、朗彻斯特和香农共同发起，在美国达特茅斯大学举办了一次长达2个多月的研讨会，讨论用机器模拟人类智能的问题。会上，首次使用了“人工智能”这一术语。这是人类历史上第一次人工智能研讨会，标志着人工智能学科的诞生，具有十分重要的历史意义。1956年夏出席达特茅斯会议的部分代表于50年后重逢1.2.2形成及第一个兴旺期(20世纪50年代中期至60年代中期)2006，AI50周年会议（美国）莫尔，麦卡锡，明斯基，塞尔夫里奇，索罗蒙夫之后十多年间，人工智能研究迅速发展1.2.2形成及第一个兴旺期(20世纪50年代中期至60年代中期)1957年CMU开始研究一种不依赖于具体领域的通用解题程序GPS(GeneralProblemSolver)。GPS的研究前后持续了10年，最后的版本发表于1969年。1960年MIT麦卡锡设计了LISP程序设计语言，适合字符串处理，该语言成为人工智能研究所用语言的基础。MIT使用LISP开发了几个问答系统：博布罗D.Bobrow开发了解决用英文书写的代数应用问题的STUDENT系统；拉斐尔B.Rapha1开发了能够存储知识并回答问题的语义信息检索系统SIR。1965年鲁滨逊机械地证明给定的逻辑表达式的方法，它被称为归结原理，对后来的自动定理证明和问题求解的研究产生了很大的影响。现在有名的程序设计语言PROLOG也是以归纳原理为基础的。1969年召开了第一届国际人工智能联合会议，此后每两年召开一次。过高预言的失败，给AI造成重大伤害1.2.3萧条波折期(20世纪60年代中期至70年代中期)“20年内，机器将能做人所能做的一切。”

——西蒙，1965“在3～8年时间里，我们将研制出具有普通人智力的计算机。这样的机器能读懂莎士比亚的著作，会给汽车上润滑油，会玩弄政治权术，能讲笑话，会争吵。……它的智力将无以伦比。”

——明斯基，1977过高预言的失败，给AI造成重大伤害1.2.3萧条波折期(20世纪60年代中期至70年代中期)塞缪尔的跳棋程序打败了州冠军后并没有进一步打败全国冠军，以1比4告负。消解法能力有限，当用消解法证明两个连续函数之和还是连续函数，推导10万步也还没有推出来。把“心有余而力不足”(Thespiritiswillingbutthefleshisweak)的英语句子翻译成俄语，再翻译回来时竟变成了“酒是好的，肉变质了”。英国剑桥大学数学家詹姆士按照英国政府的旨意，发表一份关于人工智能的综合报告，声称人工智能即使不是骗局也是庸人自扰。这种情况使英国、美国政府撤销了所有对于学术翻译项目的资助。甚至在人工智能研究方面颇有影响的IBM公司也取消了该公司所有的人工智能研究项目。人工智能在世界范围内陷入困境，处于低潮。1.2.3萧条波折期(20世纪60年代中期至70年代中期)1968年，第一个成功的专家系统DENDRAL投入使用；1969年，成立国际人工智能联合会IJCAI；1970年，国际性人工智能杂志ArtificialIntelligence(AI)创刊；1972年，马塞大学PROLOG系统问世，斯坦福大学MYCIN研制成功；1974年，明斯基提出框架理论；1975年，肖特利夫提出并在IMYCIN中应用了不精确推理；1976年，杜达提出并在PROSPECTOR中应用了贝叶斯方法。但是，这个时期还是得到了一些重要成果：1.2.4第二个兴旺期(20世纪70年代中期至80年代中期)经过认真地反思、总结前一时期的经验和教训，费根鲍姆重新举起了培根的旗帜：“知识就是力量!”。从此，人工智能的研究又迎来了蓬勃发展的新时期，即以知识为中心的时期。1970年初到1979年计算机视觉方面，为机器人研究积木和室内景物的识别方法，还处理机械零件、室外景物、医学用相片等对象所使用的视觉信息。在机器人控制方面，人工智能通过触觉信息和受力信息来控制机械手的速度和力度。自然语言研究方面，受威诺格拉德研究的影响，人们把重点放在处理较大范围的自然语言。1.2.4第二个兴旺期(20世纪70年代中期至80年代中期)在自然语言理解和计算机视觉领域，明斯基考查了知识表示和使用方法的各种实现方法，于1975年提出名为“框架”的知识表示方法，作为各种方法共同的基础。出现了适合使用框架的程序设计语言FRL。知识工程领域同样以知识利用为中心，1973年费根鲍姆在斯坦福大学开始研究启发式程序设计计划HPP。与费根鲍姆等人协作，肖特利夫用3年时间完成了MYCIN系统的研究。1977年第五届人工智能国际会议上，费根鲍姆提议使用“知识工程（KnowledgeEngineering）”，处理专家知识的知识工程和利用知识工程的应用系统（专家系统）大量涌现。专家系统可以预测在一定条件下某种解的概率。1.2.4第二个兴旺期(20世纪70年代中期至80年代中期)进入20世纪80年代人工智能的各种成果已经作为实用产品出现，最早是工厂自动化中的计算机视觉、产品检验、集成电路芯片的引线焊接等方面的应用。典型的人工智能产品最早为LISP机。各种程序设计语言和作为人机接口的自然语言软件(英语)、CAI(ComputerAidedInstruction)、具有视觉的机器人等都被商品化。随着专家系统应用的不断深入，专家系统自身存在的知识获取难、知识领域窄、推理能力弱、智能水平低、没有分布式功能、实用性差等问题逐步暴露。1992年FGCS正式宣告失败。1.2.4第二个兴旺期(20世纪70年代中期至80年代中期)这时期，人工智能的发展涉及两个问题：交互(Interaction)问题，即传统方法只能模拟人类深思熟虑的行为，而不包括人与环境的交互行为；扩展(ScalingUp)问题，即大规模问题，传统人工智能方法只适合建造领域狭窄的专家系统，不能把这种方法简单地推广到规模更大、领域更广的复杂系统。这些计划的失败对人工智能的发展是一个挫折。于是到了20世纪80年代中期，人工智能特别是专家系统热大大降温，进而导致了一部分人对人工智能前景持悲观态度，甚至有人提出人工智能的冬天已经来临。1.2.5稳定增长期(20世纪80年代中期至今)20世纪80年代中期的降温并不意味着人工智能研究停滞不前或遭受重大挫折，因为过高的期望未达到是预料中的事，不能认为是挫折。自那以来，人工智能研究便呈稳健的线性增长，而人工智能技术的实用化进程也逐步成熟。20世纪90年代以来，随着计算机网络、通信技术的发展，关于智能体(Agent)的研究成为人工智能的热点：1993年肖哈姆(Y.Shoham)提出了面向智能体的程序设计；1995年罗素(S.Russell)和诺维格(P.Norvig)出版《人工智能》；斯坦福大学计算机系的海斯·罗斯(R.B.Hayes)在IJCAI1995的特约报告中谈到“智能体既是人工智能最初的目标，也是人工智能最终的目标。”1.2.5稳定增长期(20世纪80年代中期至今)数据量激增推动了人工智能进一步发展，从推理、搜索升华到知识获取阶段后，又一次进化到了机器学习阶段。1996年，人们已经系统定义了机器学习，主要研究对象是人工智能，特别是在经验学习中如何改进具体算法的性能；1997年，机器学习被进一步定义为“一种能够通过经验自动改进计算机算法的研究”，数据是载体，智能是目标，机器学习是从数据通往智能的技术途径。Boosting、支持向量机SVM、集成学习和稀疏学习；2006年多伦多大学杰弗里·辛顿(G.Hinton)教授在前向神经网络的基础上提出了深度学习；随着深度学习的兴起，人工智能迎来了它的第三波发展热潮。但深度学习绝对不是人工智能领域的唯一解决方案，二者之间无法画上等号。1978年国家计划“智能模拟”开始；1984年召开智能计算机及其系统的全国学术讨论会；1986年起智能计算机系统、智能机器人和智能信息处理(含模式识别)等重大项目被列入国家高技术研究计划；1993年起，智能控制和智能自动化等项目被列入国家科技攀登计划；1981年起，国内相关学术团体相继成立；1987年《模式识别与人工智能》杂志创刊；1989年首次召开了中国人工智能联合会议CJCAI；中国的人工智能研究起步较晚：1.2.6中国的人工智能发展中国科学家在人工智能领域取得了一些在国际上有影响的创造性成果，如吴文俊院士关于几何定理证明的“吴氏方法”；2006年人工智能国际会议在北京召开，系统总结了50年来人工智能发展的成就和问题，探讨了未来研究的方向。会议期间，中国人工智能学会提出了以“高等智能”为标志的研究理念和纲领；2015年中国人工智能学会创办中国人工智能大会CCAI；1.2.6中国的人工智能发展2016年3月国务院发布《国家经济和社会发展第十三个五年规划纲要(草案)》，人工智能概念进入“十三五”重大工程；2016年5月国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、中央网信办发布《“互联网+”人工智能三年行动实施方案》；2017年3月在十二届全国人大五次会议的政府工作报告中，“人工智能”首次被写入政府工作报告；2017年7月国务院发布《新一代人工智能发展规划》；2018年1月18日“2018人工智能标准化论坛”发布了《人工智能标准化白皮书(2018版)》；人工智能自2016年起进入国家战略地位，国家相关支持政策进入爆发期：1.2.6中国的人工智能发展2018年9月17日，世界人工智能大会在上海开幕，习近平致信祝贺：“新一代人工智能正在全球范围内蓬勃兴起，为经济社会发展注入了新动能，正在深刻改变人们的生产生活方式。希望与会嘉宾围绕‘人工智能赋能新时代’这一主题，深入交流、凝聚共识，共同推动人工智能造福人类。”1.2.6中国的人工智能发展人工智能作为一项基本技术，在国家相关政策的支持下正在被全面推进和高质量发展，为大力提高经济社会发展智能化水平、有效增强公共服务和城市管理能力做出努力。1.1人工智能的概念1.2人工智能的产生和发展

1.3人工智能的主要学派1.4人工智能的主要研究内容1.5人工智能的主要应用领域第1章绪论由于人们对“智能”本质的不同理解和认识，形成了人工智能研究的不同途径。逐步形成了符号主义、连接主义和行为主义三大学派。又称为逻辑主义、心理学派或计算机学派是基于物理符号系统假设和有限合理性原理的人工智能学派符号主义又称为仿生学派或生理学派，是基于神经网络和网络间的连接机制与学习算法的人工智能学派连接主义又称为进化主义或控制论学派，是基于控制论和“动作−感知”控制系统的人工智能学派行为主义1.3人工智能的主要学派1.3.1符号主义学派符号主义又称：逻辑主义、心理学派或计算机学派原理：基于物理符号系统假设和有限合理性原理起源：源于数理逻辑/逻辑推理研究方法：以符号处理为核心，通过符号处理来模拟人类求解问

题的心理过程主张：知识是信息的一种形式，是构成智能的基础用逻辑的方法来建立人工智能的统一理论体系12345678900010110010110001ABCDEFG…LMNOPQS…WXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz+－×÷／＝≤≥＜＞→∧∨∩∪符号主义的代表性成果：1957年纽厄尔和西蒙等人研制的称为逻辑理论机的数学定理证明程序(LogicTheorist，LT)，成功说明了可以用计算机来研究人的思维过程，模拟人的智能活动。符号主义诞生的标志：1956年夏季的那次历史性聚会，符号主义者最先正式采用“人工智能”这个术语。1.3.1符号主义学派符号主义主要代表人物有纽厄尔、西蒙、尼尔森(N.J.Nilsson)等。主要特征:立足于逻辑运算和符号操作，适合于模拟人的逻辑思维过程，解决需要逻辑推理的复杂问题；知识可用显示的符号表示，在已知基本规则的情况下，无需输入大量的细节知识；便于模块化，当个别事实发生变化时，易于修改；能与传统的符号数据库进行连接；可对推理结论进行解释，便于对各种可能性进行选择。缺点：可以解决逻辑思维问题，但对于形象思维难以模拟，信息在表示成符号后，在处理或转换过程中，信息有丢失的情况发生。1.3.1符号主义学派连接主义又称：仿生学派或生理学派原理：基于神经网络和网络间的连接机制与学习算法起源：源于仿生学，特别是人脑模型的研究研究方法：以网络连接为基础的连接主义是近年来研究比较多的

一种方法，属于非符号处理范畴主张：应注重结构模拟，即模拟人的生理神经网络结构，并且功能、结构与智能行为是密切相关的，不同的结构表现出不同的功能和行为。1.3.2连接主义学派连接主义的代表性成果：1943年麦卡洛克(W.S.McCulloch)和皮茨(W.Pitts)提出的一种神经元的数学模型，即M-P模型，并由此组成一种前馈网络;1982年约翰·霍普菲尔德(J.Hopfield)提出用硬件模拟神经网络;1986年鲁梅尔哈特(D.Rumelhart)等人提出多层网络中的反向传播BP算法。神经网络理论和技术研究的不断发展，并在图像处理、模式识别等领域的重要突破，为实现连接主义的智能模拟创造了条件。1.3.2连接主义学派主要特征:通过神经元之间的并行协作实现信息处理，处理过程具有并行性、动态性、全局性；可以实现联想的功能，便于对有噪声的信息进行处理；可以通过对神经元之间连接强度的调整实现学习和分类等；适合模拟人类的形象思维过程；求解问题时，可以较快的得到一个近似解。缺点：不适合于解决逻辑思维；体现结构固定和组成方案单一的系统也不适合多种知识的开发。1.3.2连接主义学派行为主义又称：进化主义或控制论学派原理：基于控制论和“动作−感知”控制系统起源：源于控制论主张：（1）人的本质能力是在动态环境中的行走能力、对外界事物的感知能力、维持生命和繁衍生息的能力，正是这些能力对智能的发展提供了基础。智能行为只能在与环境的交互下表现出来。（2）机器由蛋白质还是各种半导体器件构成无关紧要，智能行为是由所谓的“亚符号处理”即“信号处理”而不是“符号处理”产生的。1.3.3行为主义学派连接主义的代表性成果：行为主义的代表性成果是布鲁克斯研制的机器虫。在1991年和1992年，布鲁克斯提出了不需要知识表示的智能和不需要推理的智能。用一些相对独立的功能单元，分别实现避让、前进、平衡等基本功能，组成分层异步分布式网络，取得了一定的成功，特别是为机器人的研究开创了一种新的方法。1.3.3行为主义学派主要特征:智能取决于感知和行动，应直接利用机器对环境作用，以环境对作用的响应为原型；智能行为只能在现实世界中，通过与周围环境交互而表现出来；人工智能可以像人类智能一样逐步进化，分阶段发展并增强。1.3.3行为主义学派总之，以上3种人工智能学派将长期共存和合作，取长补短，并走向融合和集成，共同为人工智能的发展做出贡献。符号主义连接主义行为主义1.1人工智能的概念1.2人工智能的产生和发展1.3人工智能的主要学派

1.4人工智能的主要研究内容1.5人工智能的主要应用领域第1章绪论人工智能是一门新兴的边缘学科，是自然科学和社会科学的交叉学科，吸取了自然科学和社会科学的最新成就，以智能为核心，形成了具有自身研究特点的新体系。1.4人工智能的主要研究内容知识表示人类的智能活动过程主要是一个获得并运用知识的过程，知识是智能的基础。人们通过实践，认识到客观世界的规律性，经过加工、整理、解释、挑选和改造而形成知识。为了使机器具有智能，使它能模拟人类的智能行为，就必须使它具有适当形式表示的知识。“知识表示”实际上是对知识的一种描述，或者是一组约定，是机器可以接受的用于描述知识的数据结构。知识表示是研究机器表示知识的可行的、有效的、通用的原则和方法。知识表示问题一直是人工智能研究中最活跃的部分之一。目前，常用的知识表示方法有逻辑模式、产生式系统、框架、语义网络、状态空间、面向对象、连接主义等。1.4人工智能的主要研究内容推理推理是人工智能中的最基本问题之一。所谓推理，是指按照某种策略，从已知事实出发，利用知识推出所需结论的过程。根据所用知识的确定性，机器推理可以分为确定性推理和不确定性推理，确定性推理是指推理所使用的知识和推出的结论都是可以精确表示的，其真值要么为真，要么为假，推理的理论基础是数理逻辑；不确定性推理是指推理所使用的知识和推出的结论可以是不确定的，不确定性是对非精确性、模糊性和非完备性的统称，理论基础是非经典逻辑和概率等。1.4人工智能的主要研究内容搜索与规划搜索是指为了达到某个目标，不断寻找推理路线，以引导和控制推理，使问题得以解决的过程。根据问题的表示方式，搜索可以分为状态空间搜索、与/或树搜索，状态空间搜索是一种用状态空间法求解问题的搜索方法；与/或树搜索是一种用问题规约法求解问题的搜索方法。规划是一种重要的问题求解技术，是从某个特定问题状态出发，寻找并建立一个操作序列，直到求得目标状态为止的一个行动过程的描述。规划更侧重问题求解过程，比较完整的规划系统是斯坦福研究所的问题求解系统STRIPS，它是一种基于状态空间和F规则的规划系统。1.4人工智能的主要研究内容机器学习(MachineLearning，ML)是机器获取知识的根本途径，也是机器具有智能的重要标志，是人工智能研究的核心问题之一。目前，机器学习领域的研究工作主要围绕以下3方面进行：面向任务的研究：研究和分析改进一组预定任务的执行性能的学习系统；认知模型：研究人类学习过程并进行计算机模拟；理论分析：从理论上探索各种可能的学习方法和独立于应用领域的算法。机器学习1.4人工智能的主要研究内容机器学习有不同的分类方法，如果按照对人类学习的模拟方式，机器学习可以分为符号学习和神经学习等。符号学习：从功能上模拟人类学习能力的机器学习方法，是一种基于符号主义学派的机器学习观点，根据学习策略及学习中所使用推理的方法，符号学习可以分为记忆学习、演绎学习和归纳学习；神经学习：也称为连接学习，是一种基于人工神经网络的学习方法，在神经系统中，神经元既是学习的基本单位，也是记忆的基本单位，神经学习有多种分类方法，比较典型的有感知器学习、BP网络学习和Hopfield网络学习等。知识发现和数据挖掘：通过综合运用统计学、机器学习和专家系统等多种学习手段和方法，从数据库中提炼和抽取知识，从而可以揭示出蕴含在这些数据背后的客观世界的内在联系和本质原理，实现知识的自动获取。机器学习1.4人工智能的主要研究内容1.1人工智能的概念1.2人工智能的产生和发展1.3人工智能的主要学派1.4人工智能的主要研究内容

1.5人工智能的主要应用领域第1章绪论专家系统模式识别自然语言处理智能决策支持系统神经网络自动定理证明博弈分布式人工智能与Agent智能检索机器人学机器视觉进化计算模糊计算人工心理、人工情感和人工生命生成式人工智能大模型1.5人工智能的主要应用领域人工智能是研究可以理性地进行思考和执行动作的计算模型的学科，是人类智能在机器上的模拟。人工智能作为一门学科，经历了孕育、形成和发展几个阶段，还在不断发展。人工智能的主要研究的学派有符号主义、连接主义和行为主义。本章小结第二章知识表示人工智能导论2.1知识表示概述2.2一阶谓词逻辑表示法2.3产生式表示法2.4语义网络表示法2.5框架表示法2.6脚本表示法2.7面对对象的知识表示2.8小结第2章知识表示2.1.1知识的概念2.1.2知识表示的概念2.1知识表示概述按知识的作用及表示来划分事实性知识规则性知识控制性知识元知识按知识的作用范围划分常识性知识领域性知识按知识的确定性划分确定知识不确定知识按人类的思维及认识方法划分逻辑性知识形象性知识2.1.1知识的概念知识表示就是研究用机器表述上述知识的可行性、有效性的一般方法，可以看成将知识符号化，即编码成某种数据结构，并输入到计算机的过程和方法，即：知识表示=数据结构+处理机制对知识表示的要求：A表示能力B可理解性C便于知识的获取D便于搜索E便于推理2.1.2知识表示的概念2.知识表示的分类：陈述性知识表示主要用来描述事实性知识，它告诉人们，所描述的客观事物涉及的“对象”是什么。过程性知识表示主要用来描述规则性知识和控制结构知识，它告诉人们“怎么做”，其知识表示的形式是一个“过程”，这个“过程”就是求解程序。2.1.2知识表示的概念3.人工智能对知识表示的要求：合适的知识表示方法可以使复杂的问题迎刃而解。一般，人工智能对知识表示有如下要求。①表示能力：能够正确、有效地将问题求解所需要的各类知识都表示出来。②可理解性：所表示的知识应易懂、易读。③便于知识的获取：使得智能系统能够渐进地增加知识，逐步进化。④便于搜索：表示知识的符号结构和推理机制应支持对知识库的高效搜索，使得智能系统能够迅速地感知事物之间的关系和变化，同时很快地从知识库中找到有关知识。⑤便于推理：能够从已有的知识中推出需要的答案和结论。2.1.2知识表示的概念2.2.1命题2.2.2谓词2.2.3谓词公式2.2.4谓词逻辑表示2.2.5谓词逻辑表示法的特点2.2一阶谓词逻辑表示法命题：具有真假意义的陈述句。原子命题：不能分解成更简单的陈述语句。复合命题：由连接词、标点符号和原子命题等复合构成的命题。命题逻辑：研究命题和命题之间关系的符号逻辑系统。命题常量：一个命题标识符表示确定的命题。命题变元：命题标识符只表示任意命题的位置标志。2.2.1命题语法命题变元：True（T）和False（F）。命题符号：P、Q、R、T等。连接词：﹁、∨、∧、→、。括号：（）。语义(连接词)（1）﹁：“否定”（Negation）﹁Q:“非Q”（2）∨：“析取”（disjunction）P∨Q:“P或Q”（3）∧：“合取”（Conjunction）P∧Q:“P与Q”2.2.1命题（4）→：“条件”（Condition）P

→Q:“如果P，那么Q”（5）

：“双条件”（Bicondition）

P

Q:“P当且仅当Q”表2.1连接词真值表2.2.1命题谓词逻辑：根据对象和对象上的谓词（对象的属性和对象之间的关系）。通过使用连接词和量词来表示世界。（1）函数符号与谓词符号若函数符号f中包含的个体数目为n,则称f为n元函数符号。若谓词符号P中包含的个体数目为n，则称P为n元谓词符号。2.2.2谓词（2）谓词的阶

如果谓词P中的所有个体都是个体常量、变元、或函数，则该谓词为一阶谓词。如果谓词P中某个个体本身又是一个一阶谓词，则称P为二阶谓词。2.2.2谓词谓词公式

在一阶谓词逻辑中，称Teacher(father(Wang))中的father(Wang)为项，项可定义如下。（1）单独一个个体是项(包括常量和变量)。（2）若f是n元函数符号，而t1,t2,…,tn是项，则f(t1,t2,…,tn)是项。（3）任何项仅由规则（1）（2）所生成。定义2.1项可递归定义如下：2.2.3谓词公式若P为n元谓词符号，t1,t2,…,tn都是项，则称P(t1,t2,…,tn)

为原子公式，简称原子。在原子中，若t1,t2,…,tn都不含变量，则P(t1,t2,…,tn)是命题。

注意：谓词逻辑可以由原子和5种逻辑连接词，再加上量词来构造复杂的符号表达式。这就是所谓的谓词逻辑中的公式。定义2.22.2.3谓词公式（1）原子谓词公式是合式公式(也称为原子公式)。（2）若P、Q是合式公式，则(﹁P)、(P∧Q)、(P∨Q)、(P→Q)、(P↔Q)也是合式公式。（3）若P是合式公式，x是任一个体变元，则(∀x)P、(∃x)P也是合式公式。（4）任何合式公式都由有限次应用（1）（2）（3）来产生。

定义2.3一阶谓词逻辑的合式公式（可简称公式）可递归定义如下：2.2.3谓词公式（1）为每个个体常量指派D中的一个元素。（2）为每个n元函数指派一个从Dn

到D的映射。（3）为每个n元谓词指派一个从

Dn

到{T,F}的映射。则称这些指派为公式P在D上的一个解释。定义2.4设D为谓词公式P的非空个体域，若对P中的个体常量、函数、谓词按如下规定赋值：2.2.3谓词公式

适合于表示事物的状态、属性、概念等事实性知识，也可以用来表示事物间具有确定因果关系的规则性知识。对事实性知识对规则性知识谓词逻辑2.2.4谓词逻辑表示谓词公式表示知识的一般步骤：030102定义谓词及个体，确定每个谓词及个体的确切含义；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；根据所要表达的知识的语义，用适当的连接符将各个谓词连接起来形成谓词公式。2.2.4谓词逻辑表示第一步：定义谓词如下。

BCity(x)：x是一个美丽的城市HCity(x)：x是一个沿海城市Boy(x)：x是男孩Girl(x)：x是女孩High(x，y)：x比y长得高2.2.4谓词逻辑表示例2.2用谓词逻辑表示下列知识：武汉是一个美丽的城市，但它不是一个沿海城市。如果马亮是男孩，张红是女孩，则马亮比张红长的高。第二步：将这些个体代入谓词中。BCity(wuhan)，HCity(wuhan)，Boy(mal)，Girl(zhangh)，High(mal，zhangh)第三步：根据语义，用谓词连接符将他们连接起来，得到表示上述知识的谓词公式。BCity(wuhan)∧¬HCity(wuhan)(Boy(mal)∧Girl(zhangh))→High(mal，zhangh)2.2.4谓词逻辑表示例2.2用谓词逻辑表示下列知识：武汉是一个美丽的城市，但它不是一个沿海城市。如果马亮是男孩，张红是女孩，则马亮比张红长的高。1可以保证其演绎推理结果的正确性，可以较精确地表达知识2它的表现方式和人类自然语言非常接近3拥有通用的逻辑演算方法和推理规则4如果对逻辑的某些外延扩展后，则可把大部分精确性知识表达成一阶谓词逻辑的形式5用它表示的知识易于模块化，便于知识的增删及修改，便于在计算机上实现严密性自然性通用性知识易于表达易于实现2.2.5谓词逻辑表示的特点一阶谓词逻辑表示法的优点：2.2.5谓词逻辑表示的特点一阶谓词逻辑表示法的缺点：效率低由于推理是根据形式逻辑进行的，把推理演算和知识含义截然分开，抛弃了表达内容所含的语义信息，往往是推理过程太冗长，降低系统效率。另外，谓词表示越细，表示越清楚，推理越慢、效率越低。灵活性差不便于表达和加入启发性知识和元知识。不便于表达不确定性的指示，但人类的知识大都具有不确定性和模糊性，这使得它表示知识的范围受到了限制。组合爆炸在其推理过程中，随着事实数目的增大及盲目地使用推理规则，有可能产生组合爆炸。2.3.1产生式表示的基本方法2.3.2产生式系统的基本结构2.3.3产生式系统的分类2.3.4产生式表示法的特点2.3产生式表示法1943年，美国数学家波斯特（E.Post）首先提出。

1972年，纽厄尔和西蒙在研究人类的认知模型中开发了基于规则的产生式系统。产生式系统表示推理和行为的过程用产生式规则表示，所以又被称为基于规则的系统。2.3产生式表示法

产生式通常用于表示具有因果关系的知识，其基本形式是：P→Q或者IFPTHENQ

其中，P是产生式的前提，用于指出该产生式是否是可用的条件；Q是一组结论或操作，用于指出前提P所指示的条件被满足时，应该得出的结论或应该执行的操作。2.3.1产生式表示法的基本方法

确定性规则知识的产生式表示

基本形式：

或者：IFPTHENQ2.

不确定性规则知识的产生式表示

基本形式：P→Q（可信度）

或者：

IFPTHENQ

（置信度）2.3.1产生式表示法的基本方法3.确定性事实性知识的产生式表示三元组表示：（对象，属性，值）

或者：（关系，对象1，对象2）4.不确定性事实性知识的产生式表示四元组表示：（对象，属性，值，置信度）

或者：（关系，对象1，对象2，置信度）2.3.1产生式表示法的基本方法产生式系统的基本结构规则库综合数据库推理机2.3.2产生式系统的基本结构1.规则库2.综合数据库

规则库:用于描述相应领域内知识的产生式集合。

综合数据库(事实库、上下文、黑板等)：用于存放输入的事实、从外部数据库输入的事实以及中间结果（事实）和最后结果的工作区。2.3.2产生式系统的基本结构3.推理机推理机:用来控制和协调规则库与综合数据库的运行，包含了推理方式和控制策略。控制策略：作用就是确定选用什么规则或如何应用规则。通常从选择规则到执行操作分3步完成：匹配、冲突解决和操作。2.3.2产生式系统的基本结构

2.3.3产生式系统的分类2.3.4产生式系统的特点（1）清晰性（2）模块性（3）自然性产生式表示法的优点（1）难以扩展（2）规则选择效率较低产生式表示法的缺点例2.6：动物识别系统——识别虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、鸵鸟、企鹅、信天翁等七种动物的产生式系统。2.3.4产生式系统的特点规则库：R1：

IF该动物有毛发

THEN该动物是哺乳动物R2：

IF该动物有奶

THEN该动物是哺乳动物R3：

IF该动物有羽毛

THEN该动物是鸟R4：

IF该动物会飞

AND会下蛋

THEN该动物是鸟R5：

IF该动物吃肉

THEN该动物是食肉动物R6：

IF该动物有犬齿

AND有爪

AND眼盯前方

THEN该动物是食肉动物R7：IF该动物是哺乳动物

AND有蹄

THEN该动物是有蹄类动物R8：IF该动物是哺乳动物

AND是反刍动物

THEN该动物是有蹄类动物2.3.4产生式系统的特点R9：IF该动物是哺乳动物

AND是食肉动物

AND是黄褐色

AND身上有暗斑点THEN该动物是金钱豹

R10：IF该动物是哺乳动物

AND是食肉动物

AND是黄褐色

AND身上有黑色条纹THEN该动物是虎

R11：IF该动物是有蹄类动物AND有长脖子AND有长腿

AND身上有暗斑点THEN该动物是长颈鹿

R12：IF该动物有蹄类动物AND身上有黑色条纹

THEN该动物是斑马R13：IF该动物是鸟

AND有长脖子AND有长腿

AND不会飞

AND有黑白二色

THEN该动物是鸵鸟R14：IF该动物是鸟

AND会游泳AND不会飞

AND有黑白二色

THEN该动物是企鹅

R15：IF该动物是鸟

AND善飞

THEN该动物是信天翁2.3.4产生式系统的特点先根据一些比较简单的条件，如“有毛发”“有羽毛”“会飞”等，对动物进行比较粗的分类，如“哺乳动物”“鸟类”等，然后随着条件的增多，逐步缩小分类范围，最后给出分别识别7

种动物的规则。当已知的事实不完全时，虽不能推出最终结论，但可以得到分类结果。当需要增加对其他动物（如牛、马等）的识别时，规则中只需要增加关于这些动物个性方面的知识。由上述规则容易形成各种动物的推理链。

识别动物基本想法：这样做的优点：2.3.4产生式系统的特点例如：虎及长颈鹿的推理过程如图所示2.3.4产生式系统的特点2.4.1语义网络的基本概念2.4.2语义网络的基本语义关系2.4.3语义网络表示知识的方法2.4.4语义网络的推理过程2.4.5语义网络表示法的特点

2.4语义网络表示法1968年，奎林（J.R.Quillian）在研究人类联想记忆时首先提出。1972年，西蒙在他的自然语言理解系统中采用了语义网络表示法。1975年，亨德里克（G.G.Hendrix）对全称量词的表示提出了语义网络分区技术。

2.4语义网络表示法语义网络是一种通过概念及其语义联系（或语义关系）来表示知识的有向图，其中结点和弧必须带有标注。BA语义基本结构

从结构上来看，语义网络一般由一些最基本的语义单元组成。这些最基本的语义单元被称为语义基元，可用如下三元组来表示为：(结点1,弧,结点2)2.4.1语义网络的基本概念

类属关系

类属关系是指具有共同属性的不同事物间的分类关系、成员关系或实例关系，它体现的是“具体与抽象”“个体与集体”的层次分类。常用的类属关系有：AKO(A-Kind-of)

：表示某一个事物是另一个事物的一种类型。AMO(A-Member-of)：表示某一个事物是另一个事物的成员。ISA(Is-a)：

表示某一个事物是另一个事物的实例。2.4.2语义网络的基本语义关系2.包含关系

包含关系也称为聚集关系，是指具有组织或结构特征的“部分与整体”之间的关系，它和类属关系的最主要的区别就是包含关系一般不具备属性的继承性。常用的包含关系有：Part-of：表示一个事物是另一个事物的一部分Member-of

：表示某一个事物是另一个事物的成员。ISA(Is-a)

：表示某一个事物是另一个事物的实例。包含关系实例轮胎汽车Part-of2.4.2语义网络的基本语义关系3.属性关系属性关系是指事物和其属性之间的关系。常用的属性关系有：Have：表示某一个节点具有另一个节点所描述的属性。Can：表示某一个节点能做另一个节点的事情。翅膀鸟Have电视节目电视机Can属性关系实例2.4.2语义网络的基本语义关系4.时间关系时间关系是指不同事件在其发生时间方面的先后关系，节点间的不具备属性继承性。常用的时间关系有：Before：表示某一个事件在另一个事件之前发生。After：表示某一个事件在另一个事件之后发生。Before王芳毕业黎明毕业时间关系实例2.4.2语义网络的基本语义关系5.位置关系

位置关系是指不同事物在位置方面的关系。节点间的不具备属性继承性。常用的位置关系有：Located-on:

表示某一物体在另一物体之上。Located-at:表示某一物体在某一位置。Located-under:表示某一物体在另一物体之下。Located-inside:表示某一物体在另一物体之中。Located-outside:表示某一物体在另一物体之外。桂子山华中师范大学Located-at位置关系实例2.4.2语义网络的基本语义关系6.相近关系

相近关系，又称相似关系，是指不同事物在形状、内容等方面相似和接近。常用的相近关系有：

Similar-to：表示某一事物与另一事物相似。

Near-to：表示某一事物与另一事物接近。狼狗Similar-to相近关系实例2.4.2语义网络的基本语义关系7.因果关系

因果关系是指由于某一事件的发生而导致另一事物的发生，适合表示规则性知识。常用的因果关系有：If-then：表示“如果……，那么……”

小明骑自行车上班天晴If-then因果关系实例2.4.2语义网络的基本语义关系8.组成关系

组成关系是一种一对多的联系，用于表示某一事物由其它一些事物构成。常用的组成关系有：

Composed-of：表示联系所连接的节点间不具备属性继承性。组成关系实例2.4.2语义网络的基本语义关系1.事实性知识的表示通常把有关一个事物或一组相关事物的知识用一个语义网络来表示果树叶苹果树树AKOHAVEAKO根HAVE有关苹果树的语义网络2.4.3语义网络表示知识的方法2.情况、动作和事件的表示

情况的表示：在用语义网络表示那些不及物动词表示的语句或没有间接宾语的及物动词表示的语句时，如果该语句的动作表示了一些其它情况，如动作作用的时间等，则需要增加一个情况节点用于指出各种不同的情况。带有情况节点的语义网络归还图书情况2006年6月AKOObjectBefore2.4.3语义网络表示知识的方法

动作的表示：有些表示知识的语句既有发出动作的主体，又有接受动作的客体。在用语义网络表示这样的知识时，可以增加一个动作节点用于指出动作的主体和客体。带有动作节点的语义网络送给书校长李老师主体客体2客体12.4.3语义网络表示知识的方法

事件的表示：

如果要表示的知识可以看成是发生的一个事件，那么可以增加一个事件节点来描述这条知识。带有事件节点的语义网络足球赛体育比赛中国国家足球队3：2主队AKO结局日本国家足球队客队2.4.3语义网络表示知识的方法3.连词和量词的表示合取与析取的表示：当用语义网络来表示知识时，为了能表示知识中体现出来的“合取与析取”的语义联系，可通过增加合取节点与析取节点来表示。只是在使用时要注意其语义，不应出现不合理的组合情况。2.4.3语义网络表示知识的方法具有合取与析取关系的语义网络参观者人ISA部分部分部分部分与或或男女

年老

年轻ABCD状态状态状态状态2.4.3语义网络表示知识的方法

存在量词与全称量词的表示：在用语义网络表示知识时，对存在量词可以直接用“是一种”、“是一个”等语义关系来表示。对全称量词可以采用亨德里克提出的语义网络分区技术来表示，也称为分块语义网络，以解决量词的表示问题。具有全称变量的语义网络(分块语义网络)GS学生学习外语G是一种是一种主体客体是一个FSRP2.4.3语义网络表示知识的方法01确定问题所有对象和个对象的属性02确定所讨论对象间的关系03根据语义网络中所涉及的关系，对语义网络中的节点及弧进行整理，包括增加节点、弧和归并节点等04将各对象作为语义网络的一个节点，而各对象间的关系作为网络中各节点的弧，连接形成语义网络2.4.3语义网络表示知识的方法用语义网络表示知识的步骤（1）猪和羊都是动物；（2）猪和羊都是哺乳动物；（3）野猪是猪，但生长在森林中；（4）山羊是羊，头上长着角；（5）绵羊是一种羊，它能生产羊毛。2.4.3语义网络表示知识的方法例2.7把下列命题用一个语义网络表示出来:AKOAKOHAVEHAVELocated-at山羊动物羊猪绵羊野猪哺乳动物头上有角羊毛森林AKOAKOAKOAKO2.4.3语义网络表示知识的方法例2.8用语义网络表示下列知识：教师张明在本年度第二学期给计算机应用专业的学生讲授“人工智能”这一门课程。2.4.3语义网络表示知识的方法继承推理2.4.4语义网络的推理过程把对事物的描述从抽象节点传递到具体节点。通过继承可以得到所需节点的一些属性值，它通常是沿着ISA、AKO、AMO等继承弧进行的。继承的一般过程为：建立节点表检查表中的第一个是否有继承弧重复检查表中的第一个是否有继承弧语义网络问题的求解一般是通过匹配来实现的。所谓匹配就是在知识库的语义网络中寻找与待求问题相符的语义网络模式。其主要过程为：根据问题的要求构造网络片断，该网络片断中有些节点或弧为空，标记待求解的问题（询问处）。根据该语义网络片断在知识库中寻找相应的信息。当待求解的语义网络片断和知识库中的语义网络片断相匹配时，则与询问处（也就是待求解的地方）相匹配的事实就是问题的解。2.4.4语义网络的推理过程匹配推理结构性AB联想性C自索引性E非严格性语义网络表示法的特点D自然性2.4.5语义网络表示法的特点2.5.1框架结构2.5.2框架表示2.5.3框架表示的推理过程2.5.4框架表示法的特点2.5框架表示法1975年，美国明斯基提出了框架理论：人们对现实世界中各种事物的认识都是以一种类似于框架的结构存储在记忆中的。框架表示法：一种结构化的知识表示方法，已在多种系统中得到应用。

2.5框架表示法框架（frame）：一种描述所论对象（一个事物、事件或概念）属性的数据结构。一个框架由若干个被称为“槽”（slot）的结构组成，每一个槽又可根据实际情况划分为若干个“侧面”（faced）。一个槽用于描述所论对象某一方面的属性。一个侧面用于描述相应属性的一个方面。槽和侧面所具有的属性值分别被称为槽值和侧面值。2.5.1框架结构<框架名>

槽名1:侧面名11值11

侧面名12

值12

:

:

侧面名1m值1m

槽名2:侧面名21值21

侧面名22值22

:

:

侧面名2m值2m:

:

槽名n:

侧面名n1值n1

侧面名n2值n2::

侧面名nm值nm

约

束:约束条件1

约束条件2:

约束条件n2.5.1框架结构例如，要用框架来描述“优质商品”这一概念。框架名：<优质商品>商品名称:红桃K生产厂商：

红桃K集团生产日期：1998年6月17日获奖情况：

省级颁奖单位：

湖北省卫生厅获奖时间：2000年5月2.5.1框架结构常用的、用来表示对象间关系的槽名：ISA槽：ISA槽用于指出对象间抽象概念上的类属关系。其直观意义是“是一个”，“是一种”，“是一只”……。在一般情况下，用ISA槽指出的联系都具有继承性。

AKO槽：AKO槽用于具体地指出对象间的类属关系。其直观意义是“是一种”。当用它作为某下层框架的槽时，就明确地指出了该下层框架所描述的事物是其上层框架所描述事物中的一种，下层框架可继承上层框架中值或属性。2.5.1框架结构常用的、用来表示对象间关系的槽名：Instance槽：Instance槽用来表示AKO槽的逆关系。当用它作为某上层框架的槽时，可在该槽中指出它所联系的下层框架。用Instance槽指出的联系都具有继承性，即下层框架可继承上层框架中所描述的属性或值。

Part-of槽：

Part-of槽用于指出部分和全体的关系。当用其作为某框架的一个槽时，槽中所填的值称为该框架的上层框架名，该框架所描述的对象只是其上层框架所描述对象的一部分。2.5.1框架结构框架名：<教师>类属：<知识分子>工作：范围：（教学，科研）

缺省：教学性别：（男，女）学历：（中专，大学）类别：（<小学教师>，<中学教师>，<大学教师>）例2.9教师框架2.5.2框架表示框架名：<大学教师>类属：<教师>学位：范围：（学士，硕士，博士）

缺省：硕士专业：<学科专业>职称：范围：（助教，讲师，副教授，教授）

缺省：讲师水平：范围：（优，良，中，差）

缺省：良例2.10大学教师框架2.5.2框架表示框架名：<教师-1>职称：副教授

类属：<大学教师>部门：计算机系

姓名：张宇

研究方向：计算机软件与理论

性别：男

工作：参加时间：2000年7月

年龄：32

工龄：当前年份-2000职业：<教师>工资：<工资单>2.5.2框架表示例2.11具体教师框架“今天，一次强度为里氏8.5级的强烈地震袭击了下斯洛文尼亚（LowSlabovia）地区，造成25人死亡和5亿美元的财产损失。下斯洛文尼亚地区主席说：多年来，靠近萨迪壕金斯断层的重灾区一直是一个危险地区。这是本地区发生的第3号地震。”2.5.2框架表示例2.12将下列一则地震消息用框架表示：地震消息用框架如下图所示。框架名：<第3号地震>地点：LowSlabovia时间：今天伤亡人数：25财产损失：5亿美元震级：8.5级断层：萨迪壕金斯2.5.2框架表示第3号地震

LowSlabovia

今天

25

5亿美元

8.5级萨迪壕金斯时间地点伤亡人数财产损失震级断层2.5.2框架表示该框架也可以用下图表示。默认推理在框架网络中，各框架之间通过ISA链（槽）构成半序的继承关系。在填槽过程中，如果没有特别的说明，子框架的槽值将继承父框架相应的槽值，称为默认推理。匹配按某种评价原则，对预选的框架进行评价，以决定最后接受或放弃预选的框架，即在框架引导下的推理。2.5.3框架表示的推理过程继承性01自然性03结构化02推理灵活多变042.5.4框架表示法的特点2.6脚本表示法脚本的定义在人们的日常生活中，经常会遇到很多常识性的知识以一种叙事体的形式表达，这种叙事体表示的知识涉及的面比较广，关系也较复杂，很难将其以形式化的方法表示而交给计算机处理。为了解决这一问题，提出了一种知识表示方法——脚本表示法（ScriPts）脚本INCEST：表示把某物放入体内，如吃饭、喝水PROPEL：表示对某一对象施加外力，如推、压、拉等。CRASP：表示行为主体控制某一对象，如抓起某件东西，扔掉某件东西等。EXPEL：表示把某物排出体外，如撒尿、呕吐等。PTRANS：表示某一物理对象物理位置的改变，如某人从一处走到另一处，其物理位置发生了变化。MOVE：表示行为主体移动自己身体的某一部位，如抬手、蹬脚、弯腰等。11种动作原语2.6脚本表示法ATRANS：表示某种抽象关系的转移。如当把某物交给另一人时，该物的所有关系即发生了转移。MTRANS：表示信息的转移，如看电视、窃听、交谈、读报等。MBUILD：表示由已有的信息形成新信息，如由图、文、声、像形成的多媒体信息。SPEAK：表示发出声音，如唱歌、喊叫、说话等。ATTEND：表示用某个感觉器官获取信息，如用眼睛看某种东西或用耳朵听某种声音。11种动作原语2.6脚本表示法给出在脚本中所描述事件的前提条件进入条件是一些用来表示在脚本所描述事件中可能出现的有关人物的槽角色是一些用来表示在脚本所描述事件中可能出现的有关物体的槽道具用来描述事件发生的真实顺序。一个事件可以由多个场景组成，而每个场景又可以是其他的脚本场景给出在脚本所描述事件发生以后所产生的结果结果脚本的组成2.6脚本表示法脚本：餐厅（1）进入条件：①顾客饿了，需要进餐；②顾客有足够的钱。（2）角色：顾客、服务员、厨师、收银员、礼仪小姐。（3）道具：食品、桌子、菜单、钱。（4）场景

场景1：进入

①

PTRANS

顾客走进餐厅。

餐厅脚本2.6脚本表示法场景2：找座①ATTEND

寻找桌子；②PTRANS

走到确定的桌子旁；③MOVE

在桌子旁坐下。

场景3：点菜①ATRANS

服务员给顾客菜单；

②MBUILD

顾客点菜；

③ATRANS顾客把菜单还给服务员。

餐厅脚本2.6脚本表示法场景4：等待①MTRANS

服务员告诉厨师顾客所点的菜；②DO

厨师做菜（通过调用“做菜”的脚本来实现）。场景5：吃饭①TRANS

厨师把做好的菜给服务员；②ATRANS

服务员把菜送给顾客；③INCEST

顾客吃菜。场景6：接受账单①