人工智能课件2[1].1--概述.ppt

1、2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,1,第2章 知识表示,2.1 概 述,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,2,知识表示是智能系统的重要基础，是人工智能中最活跃的研究部分之一。,为了使计算机具有智能，使它能模拟人类的智能行为，就必须使它具有知识。但知识是需要用适当的模式表示出来才能存储到计算机中去的，因此关于知识的表示问题就成为人工智能中一个十分重要的研究课题。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,3,知识的表示方法主要分为 非结构化方法，包括逻辑方法和产生式方法 结构化方法，包括语义网络和框架表示等。,信息科学有机体系的分支学科： 信息获取(感知与表示)、 信息传输(通信

2、与存储)、 信息处理(计算与认知)、 信息再生(综合与决策)、 信息执行(控制与显示),知识成为由信息到智能的中介。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,4,本章主要内容 概述 谓词逻辑 产生式系统 框架表示 语义网络 面向对象表示等等。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,5,2.1 概述,2.1.1 知识及其相关的概念 数据是事物、概念或指令的一种形式化的表示形式，以适合于人工或自然方式进行通信、解释或处理。 信息是数据所表达的客观事实，数据是信息的载体，与具体的介质和编码方法有关。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,6,知识是经过加工的信息，它包括事实、信念和启发式规

3、则。,事实：是关于对象和物体的知识。 规则：是有关问题中与事物的行动、动作相联系的因果关系的知识。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,7,注意： 知识是人通过实践，认识到的客观世界的规律性的东西。 知识在信息的基础上增加了上下文信息，提供了更多的意义，因此也就更加有用和有价值。 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。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,8,以知识的作用范围来划分：知识可以分为常识性知识和领域性知识。,2.1.2 知识的分类,常识性知识是通用性知识，是人们普遍了解的知识，可用于所有的领域。 领域性知识是面向某个具体领域的知识，

4、是专业性知识，只有相应专业领域的人员才能掌握并用来求解领域内的有关问题。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,9,就知识的作用及表示来划分：可分为事实性知识、规则性知识、控制性知识和元知识。,事实性知识是指有关领域内的概念、事实、事物的属性、状态及其关系的描述，包括事物的分类、属性、事物间关系、科学事实、客观事实等。常以“是”的形式出现。事实性知识是静态的、可为人们共享的、可公开获得的、公认的知识，在知识库中属低层的知识。 规则性知识是指有关问题中与事物的行动、动作相联系的因果关系知识，这种知识是动态的、变化的。常以“如果，则”的形式出现。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,10

5、,就知识的作用及表示来划分：可分为事实性知识、规则性知识、控制性知识和元知识。,控制性知识是用控制策略表示问题的知识，包含有关部门各种处理过程、策略和结构的知识，常用来协调整个问题求解的过程。 元知识是指有关知识的知识，是知识库中的高层知识，包括怎样使用规则、解释规则、校验规则、解释程序结构等知识。,说明：元知识与控制知识是有重叠的，对一个大的程序来说， 以元知识或者元规则形式体现控制知识更为方便，因为元知识存在于知识库中，而控制知识常与程序结合在一起出现，从而不容易修改。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,11,按知识的确定性划分：知识可分为确定知识和不确定知识确定知识。,按照人类的

6、思维及认识方法来分：可分为逻辑性知识和形象性知识。,逻辑性知识是反映人类逻辑思维过程的知识，这种知识一般都具有因果关系及难以精确描述的特点。 形象思维知识是人类思维的另一种方式，通过形象思维所获得的知识称为形象性知识。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,12,从计算机程序组织来看，一个智能系统可以看成是三级结构：数据级、知识库级、控制级。,数据级是关于求解的特殊问题及其当前状态的陈述性知识。 知识库级是具体领域问题求解的知识，它常常是一种过程，说明怎样操纵数据去达到问题求解，反映动作的过程。 控制级是过程性知识的控制策略，相应于控制性知识或元知识。,2020/8/7,中国矿业大学计算机

7、学院,13,知识表示就是研究用机器表示上述这些知识的可行性、有效性的一般方法，可以看作是将知识符号化，即编码成某种数据结构，并输入到计算机的过程和方法。 知识表示=数据结构+处理机制,2.1.3 知识表示,知识表示的方法很多，按照人们从不同角度进行探索以及对问题的不同理解，知识表示方法可分为陈述性知识表示和过程性知识表示两大类。但两者的界限又不十分明显,也难以分开。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,14,(1)陈述性知识表示 含义：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，知识表示就是将对象的有关事实“陈述”出来，并以数据的形式表示。这类表示法将知识表

8、示与知识的运用(推理)分开处理，在表示知识时，并不涉及如何运用知识的问题， 是一种静态的描述方法。 优缺点：陈述性知识表示模式的优点是灵活简洁，每个有关事实仅需存储一次，演绎过程完整而确定，系统的模块性好。其缺点是工作效率低,推理过程不透明,不易理解。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,15,(2)过程性知识表示 含义：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”，这一“过程”就是求解程序。它将知识的表示与运用( 推理 )相结合，知识就寓于程序之中，是一种动态的描述方法。 优缺点：过程性知识表示模式的优点是推理过程直接、清晰，有利于模块化，

9、易于表达启发性知识和默认推理知识，实现起来效率高。其缺点是不够严格，知识间有交互重叠，灵活性差，知识的增、删极不方便。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,16,2.1.4 知识-策略-智能,策略就是关于如何解决问题的政策方略，包括在什么时间、什么地点、由什么主体采取什么行动、达到什么目标、注意什么事项等等一整套完整而具体的行动计划规划、行动步骤、工作方式和工作方法。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,17,在给定的问题-问题环境-主体目的的条件下，智能就是有针对性地获取问题-环境的信息，恰当地对这些信息进行处理以提炼知识达到认知，在此基础上，把已有的知识与主体的目的信息相结合，

10、合理地产生解决问题的策略信息，并利用所得到的策略信息在给定的环境下成功地解决问题达到主体的目的。,“智能”应当理解为：,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,18,4个要素包括 信息 知识 策略 行为 4个能力包括 获取有用信息的能力 由信息生成知识(认知)的能力 由知识和目的生成策略(决策)的能力 实施策略取得效果(施效)的能力,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,19,信息、知识、智能之间的关系： 信息是基本资源； 知识是对信息进行加工所得到的抽象化产物； 策略是由客体信息和主体目标演绎出来的智慧化身， 智能是把信息资源加工成知识、进而把知识激活成解决问题的策略并在策略信息引导下

11、具体解决问题的全部能力。,信息、知识、智能关系，正好符合人类自身认识世界和优化世界活动过程中由信息生成知识、由知识激活智能的过程 总结：信息经加工提炼而成知识，知识被目的激活而成智能。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,20,智能中的“信息-知识-策略”关系,获取信息的功能由感觉器官完成， 传递信息的功能由神经系统完成，处理信息和再生信息的功能由思维器官完成，施用信息的功能由效应器官完成。,2020/8/7,中国矿业大学计算机学院,21,2.1.5 AI对知识表示方法的要求,(1)表示能力，要求能够正确、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