人工智能之知识表达与知识库.ppt

1、人工智能原理，(符号计算科学)，人工智能原理，第3章：知识表达和知识库，第3章知识表示和知识库，第1章机器中的知识，第1节机器中的知识，第1节机器中的知识，第1.1节象征主义眼中的知识和思维，认为知识的表达是象征，或者更直接地说，知识是象征。思维是应用知识的过程，因此，思维的表现形式是符号计算，或者更直接地说，思维是符号计算。关于机器中的知识，1.2符号在PSS中表示符号，人脑是一个物理符号系统，而计算机也是一个物理符号系统。然而，人脑和计算机处理的符号是不同的。人脑处理的符号是自然语言符号，计算机处理的符号是数字0和1。两种不同的物理符号系统通常具有不同的符号系统，此外，它们的符号存储和操作

2、模式也不同。关于机器的知识，1.2符号表示PSS之间的符号转换，有两种物理符号系统：PSS01和PSS02。如果我们想用PSS02来模拟PSS01，我们需要将经过PSS01处理的符号转换成经过PSS02处理的符号。要将PSS01符号转换为PSS02符号，需要建立PSS01符号和PSS02符号之间的对应关系。1.3知识表达人脑机器的符号转换，知识表达也是符号表达，其中PSS01是人脑，PSS02是机器或计算机。换句话说，知识表达是将人脑中的符号转化为机器或计算机中的符号的过程，是建立人脑符号与机器符号之间对应关系的过程。关于机器中的知识，1.4知识表达的目的是让机器拥有知识。事实上，所谓的知识表

3、达就是知识的形式化。机器只能存储和利用形式知识。人工智能的任务之一是使机器或计算机拥有知识，记忆或存储知识。知识表达的目标：描述人脑处理的符号，即知识，并建立人脑中的知识与符号计算机中的符号之间的对应关系，以便于计算机记忆或存储、操作或计算、推理或思考知识。01关于机器中的知识，1.5符号计算科学中的知识表达来源于人脑到符号计算机，而符号计算科学中的知识表达并不面向数字计算机，因此知识并没有直接转化为数字0和1的编码形式。符号计算科学中的知识表达是面向符号计算机的知识表达，知识在符号计算机中转化为符号的编码形式。因此，符号计算科学中知识表达的目标是“建立人脑中的知识与符号计算机中的符号之间的对

4、应关系”，01关于机器中的知识，1.6从知识表达的角度划分知识，以及陈述性知识：关于事物和关系的概念和性质的知识。程序性知识：关于事物运动和发展及其运作的知识。元知识：关于知识、控制和操作知识的知识。符号计算中的知识表达将涉及描述性知识和过程性知识。元知识问题留给符号计算中的问题解决方法。关于机器中的知识，1.7从谓词逻辑的角度来看，知识表达知识表达推理，1 .知识，(1)人总是会死，(2)约翰是人，2 .表达，(1)人类(x)凡人(x)，(2)人类(约翰)，3 .推理，(2)结论：凡人(约翰)，即约翰正在死去，01关于机器中的知识，1.7两个重要的特征来自谓词逻辑的知识表达。从谓词逻辑的例子

5、中可以发现，知识表达方法应该具有两个重要的特征：(1)足够的知识表达能力：能够表达相关领域的所有知识。(2)有效的逻辑推理结构：所表达的知识是可用的。评价两种不同的知识表达方式，重要的依据在于它们的知识表达能力和所表达知识的可用性。01关于机器中的知识，1.8实践与思考，3-1符号计算学派眼中的思考是什么？3-2计算机处理的标志是什么？在你看来，人类大脑系统处理的符号是什么？3-3什么是象征性表达？什么是知识表达？3-4知识表达方法的主要特征是什么？3-5阐述了“知识表达是人脑系统处理的符号与符号计算机处理的符号之间的对应关系”这种说法的合理性或非合理性。02生产规则，第02节生产规则，2.1

6、生产概念生产，温斯顿认为，知识可以包装在一个叫做生产的基本形式。所谓生产，即生产或生产规则，即生产规则，具有很强的描述或表达描述性知识和过程知识的能力。02生产规则，2.2生产形式如果-那么结构，生产规则的基本形式是如果-那么结构，即，02生产规则，2.2生产形式如果-那么结构，生产系统是一个智能机器，一个所谓的“感知-行动代理”，每一个生产规则或生产规则都是一个微小的“感知-行动”子机制，其中，如果-那么结构可以表述为：0.02生产规则，2.2生产形式如果-那么结构，一个一般的生产规则可以表述为：0.02生产规则，2 所以我们在生产形式中规定了前提关系，02生产规则，2.2生产形式如果-那么

7、结构，因此，我们规定生产中的结论只包含一个不可分解的结论。02生产规则，2.2生产形式如果-那么结构，因此，我们定义一个标准生产规则为如下形式，其中前提之间的关系是“和”:02生产规则，2.2生产形式如果-那么结构，并且进一步，每个生产规则可以标准化为一个具有两个前提和一个结论的形式，其中两个如何标准化？02生产规则，2.3生产Lisp来表达动物学知识，我们有一小套关于动物的描述性知识，共有16条知识，其中每一条知识都是用自然语言来描述的。我们可以用产生式规则来表达动物知识集中自然语言描述的每一条知识。同时，我们可以用Lisp语言来表达这种产生式，即：02产生式规则，2.3产生式Lisp来表达

8、生态知识，(1)自然语言描述的知识： $ $，而前提和结论都被标准化为二元结构，如谓词对象如果再在Prule中没有实际意义，只能增加可读性。，02生产性规则，2.3生产性Lisp表达动物学知识，(1)知识01: k01“有毛的动物是哺乳动物”，02生产性规则，2.3生产性Lisp表达动物学知识，(1)知识02: k02“奶类动物是哺乳动物”，02生产性规则，2.3生产性Lisp能表达动物学知识，(1)知识03: k03“有毛的动物是鸟”，02生产性规则，2.3生产性Lisp能表达动物学知识，(1)知识04: k04“飞翔和蛋” 2.3生产性Lisp能表达动物学知识，(1)知识05: k05“食

9、肉哺乳动物是食肉动物”，02生产规则，2.3生产性Lisp能表达动物学知识，(1)知识06: k06“有牙齿、爪子和眼睛向前看的哺乳动物是食肉动物”，02生产规则，2.3生产性Lisp能表达动物学知识，(1)知识07: k07“有蹄哺乳动物是有蹄动物”，02生产规则，2.3生产性Lisp能表达动物学知识，(1)知识08:k00 2.3生产Lisp表达动物学知识，(1)知识09: k09“反刍有蹄动物是偶蹄动物”，02生产规则，2.3生产Lisp表达动物学知识，(1)知识10: k10“黄棕色深斑点食肉哺乳动物是猎豹”，02生产规则，2.3生产Lisp表达动物学知识，(1)知识11: k11“黄

10、棕色黑条纹食肉哺乳动物是老虎”，02生产规则，2.3生产Lisp表达动物学知识，(1)知识12:12 深斑点黄棕色有蹄动物是长颈鹿”，02生产规则，2.3生产Lisp来表达动物学知识，(1)知识13: k13“黑色条纹的有蹄动物是斑马”，02生产规则，2.3生产Lisp来表达动物学知识，(1)知识14: k14“长腿、长颈和黑白色不能飞的鸟是鸵鸟”，02生产规则，2.3生产Lisp来表达动物学知识， (1)知识15: K15“会游泳但不会飞的黑白鸟是企鹅”，02生产规则，2.3生产Lisp来表达动物学知识，(1)知识16: K16“飞鸟是海燕”，02生产规则，2.3生产Lisp来建立动物学知识

11、库，并且我们的动物知识集中的每一条知识Ki由一个产品组成。 实际上，每一个由Lisp实现的生产(规则)Prulei都是Lisp的“表”:02生产规则，2.3生产Lisp实现了生态知识库的建立。现在，构建一个生态知识库或生产规则库将是一个非常简单的任务。我们只需要汇编由Lisp描述的生产规则：动物学的动物知识库就像以Lisp原子为元素的Lisp表一样简单。当然，每个原子Prulei都有它自己的值，即Lisp表中描述的生产规则。2.4生产知识的产生和推理的可用性，生产是生产系统中的知识，而生产规则库是生产系统的知识库。生产系统是一个演绎系统，也就是说，一个从已知前提中推断未知结论的逻辑推理系统。生

12、产系统是将生产知识应用于逻辑推理活动的系统，是使用生产知识解决问题的系统。我们的动物学知识库，动物知识库，将应用于生产系统的逻辑推理活动。生产知识具有良好的可用性，这来自于生产规则的适当推理结构。02生产规则，2.4生产知识的可用性正向推理：中间结论，中间结论，中间结论，最终结论，正向推理：从已知前提，已知前提，生产规则，生产规则推断未知结论，并解决：“这是什么动物？”一类特殊疑问句。，02生产规则，2.4生产知识的可用性反向推理：过渡前提，过渡前提，过渡前提，已知前提，反向推理：通过既定目标，既定目标，反向生产，反向生产，反向生产搜索前提条件，回答：“这是老虎吗？”一类一般疑问句。3-6生产

13、概念的含义是什么？在你看来，生产有足够的知识表达能力吗？在你看来，生产性表达的知识可用吗？02生产规则，2.5实践与思考，03语义网，03语义网，03语义网，3.1语义网的基本特征和要素，一种有向图，这是Quillian 1968提出的一种知识表达方法。语义网络是一种有向图，其基本元素是：(1)节点：描述事物；(2)(有向)弧：描述事物之间的关系。03语义网络、3.2语义网络的节点和弧is_a和is _ e。一般来说，语义网络中的节点和弧可以随意定义，由设计者根据任务需求来定义。在动物知识的语义网络中，我们定义了：节点：事物的名称，事物的动作，黑与白，事物的本质，弧：事物的本质是什么，事物是什

14、么，事物能做什么，事物擅长什么，事物不能做什么，03语义网络，3.2语义网络的节点和弧是_a和is_e，然而，语义网络中有两个基本的和共同的有向弧：这意味着nA是nB的一个子类， 03语义网络、3.2节点和弧是语义网络的a和e，这意味着nA是nB、03语义网络、3.3语义网络和知识表达“John punched Tom”的一个元素。 我们现在知道的是：(1)约翰是一名雇员，(2)汤姆是一名经理，(3)经理和雇员都是人，(4)汤姆是约翰的领导，(5)一个恶性事件发生，(6)事件的内容：一个人打另一个人，(7)事件地点：汤姆的办公室，(8)拳击手：约翰，(9) (10)拳击位置：汤姆的脸；(11)事件原因：汤姆要约翰下岗，03语义网，3.3语义网和知识表达“约翰揍了汤姆”，事件，03语义网，3.4语义网。Lisp实现最小语义网络。像产品一样，语义网络很容易用Li