第三章1-知识和知识表示1-r

1、知识和知识表示, 2,知识与知识表示,知识：是什么？ 如何表示？, 3,知识,数据一般指单独的事实，是信息的载体，只有在一定的上下文中，数据项才有意义，如数字10 信息由符号组成，并赋予了一定的意义，如10度 知识也由符号组成，但还包括符号之间的关系以及处理这些符号的规则,知识是随着时间的变化而动态变化的，新的知识可以根据规则和已有的知识推导出来。 可以认为，知识是经过加工的信息，包括事实、信念和启发式规则, 4,1 知识的定义 知识是人们在改造客观世界的过程中积累起来的经验及其总结升华的产物,Feigenbaum: 知识是经过消减、塑造、解释和转换的信息 Bernstein: 知识是由特定领

2、域的描述、关系和过程组成的 Hayes-roth: 知识是事实、信念和启发式规则,从知识库的观点看，知识是某领域中所涉及的各有关方面的一种符号表示, 5,3 知识的分类,从知识的内容看：原理性知识和方法性知识 从知识的形式看：显式知识和隐式知识 从知识的性质看：理论性知识和经验性知识,根据知识表达的内容，可以将知识简单地分为： 事实性知识 过程性知识 元知识, 6,尽管知识在人脑中的表示、存储和使用机理仍然是一个尚待揭开的迷，但以形式化的方式表示知识并供计算机自动处理，已经发展为较成熟的技术知识表示技术, 7,一 知识原则,里南（D.B.Lenat）和费根鲍姆（E.A.Feigenbaum）于

3、IJCAI-10(第十届国际人工智能会议)提出了所谓的 知识原则：,一个系统展示高级的智能理解和行为，主要是因为拥有应用领域特有的知识：概念、事实、表示、方法、模型、隐喻和启发式, 8,知识门槛,系统拥有的知识和其性能的关系如图所示：, 9,（1）使能门槛W 指知识量超过该门槛时，系统就拥有了为执行任务所需的最低限度知识。 （2）胜任门槛C 随着知识量的增加，系统提高性能，并在到达C点时成为某应用领域中求解问题的专家，胜任只有专家才能解决的问题求解任务 （3）全能门槛E 到了这个门槛，由于知识量的空前增加（丰富），使系统能解决该应用领域内的几乎所有问题，成为全能专家, 10,60年代和70年代

4、初，许多学者致力于搜索与推理方法的研究 80年代出现众多的专家系统 系统的能力主要由知识库中包含的领域特有的知识来决定,若知识全由推理规则表示，达到C级，只需50-1000条规则, 11,二 知识表示的作用,知识表示就是研究用机器表示知识的 可行性、有效性的一般方法 可以看作是将知识符号化并输入到计算机的过程和方法, 12,知识表示=数据结构+处理机制 数据结构用于存储要解决的问题、可能的中间解答和最终解答以及解决问题涉及之世界的描述 存储这些描述的数据结构，称为符号结构。 只有符号结构，还需要有处理机制，系统才会体现出知识。 例如，汽车遇到红灯停下, 13,三 知识表示的功能,不同的活动需要

5、不同的知识表示方式，有两种选择： 以统一的表示方式表示所有的知识 以不同的方式，表示特性不同的知识, 14,四 知识表示的性能,为了实现以上表示功能，伍兹（Woods）提出应从两个方面评价知识表示的性能，包括表示的充分性和表示法效用：,1. 表示的充分性,意指作重要区分和避免不必要区分的能力 只有具备表示的充分性，知识表示系统才能恰当地描述问题求解涉及的事物，以及智能体对于外部世界的信念、目的和猜测等, 15,2. 表示法效用 表示法效用指：表示知识的元素和处理这些元素的操作应能有效地支持使用知识的推理活动,（1）概念效率 指知识表示方式应能有利于知识库以自然的方式吸收随意的新知识，新知识的加

6、入和老知识的更新不会引起知识库发生大的变化 为提高概念效率，要求表示知识的符号结构（元素及元素的组合）具有语义清晰、一致和简洁的特点，并易于修改, 16,（2）计算效率 主要指推理的有效性，如推理的速度、结论的正确性和有效性等。 要兼顾概念效率和计算效率往往是困难的，因为前者要求表示知识的符号结构与知识的获取和知识库维护相容，而后者则要求与推理机相容, 17,衡量知识表示性能的这两个方面区分开来是十分重要的 知识表示的这两个方面的性能是相互制约的，往往提高一个方面的性能要求以牺牲另一方面的性能为代价。 设计一种表示方式时，应根据应用环境和问题特征，对知识表示的这两个方面的性能作取舍权衡，以能否

7、满足需求为最实用的评价准则，否定绝对的性能比较准则。, 18,五 基本的知识表示方式,常见的知识表示方式可以归纳为三类：一阶谓词逻辑、产生式表示、结构化表示,1 一阶谓词逻辑,2 产生式表示,应用产生式表示的系统（称为产生式系统）由规则库、综合数据库和控制子系统三个部分组成, 19,规则库是称为产生式的规则集合 综合数据库记载问题求解的初始状态和中间结果 控制子系统执行识别-行动循环，并在每一循环中选择激活（条件部分满足）的规则和执行规则右部拟定的动作, 20,3 结构化表示,语义网络和框架表示方式 由于这两种方式表示知识的符号结构是节点和框架，它们均由一组slots（槽）构成，用于集中表示对