第4章知识获取和知识库管理

知识的计算机表示：产生式表示、谓词逻辑表示、语义网 络表示、框架表示等。
知识工程师是知识获取的主体，必须通过各种努力来 抽取并表示所需要的知识。其基本方法是： 交谈 试验 数据采集 分析、归纳
第4章 不确定性推理
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4.1 知识获取概述
通常，知识源的知识并不以一种现成的表示形式而存 在。所以，知识工程师通常采用的知识获取方法是：
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4.1 知识获取获取
4.1.3 知识获取的困难

对于知识工程师而言，建造一个新的专家系统，相当于 学习一门新的专业。尽管知识工程师具备宽广的知识源， 但为了建立一个特定领域的ES，他们必须在领域专家的 指导下，翻阅、检索大量文献、资料，从中抽取与问题 有关的领域共性知识。
有可能发现形式化阶段所确定的推理模式、知识表 示和数据结构相互间不匹配。因此需要知识工程师 与专家配合，消除整体上的不一致性。

注：原型系统开发是非常重要的步骤。
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4.2 知识获取的基本过程
4.2.5 测试阶段 原型系统生成后，为了估计系统的性能以及系统 赖以实现的表示方法，应通过不同的实例来测试ES的 知识库和推理机的弱点。有经验的知识工程师将会从 专家引出一些问题。这些问题可能是向系统性能的挑 战（对系统性能的改进意见）。将彻底暴露系统的严 重缺点和错误。 通常，导致系统性能方面问题的主要因素有： 输入输出特征 推理规则 控制策略 测试实例
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4.2 知识获取的基本过程
知识工程师与领域专家密切合作，通过反复交谈和 讨论，确定要解决的问题及相关事宜。需要确定的具体 问题是：

哪类问题希望由ES求解？ 这些问题如何定义和说明？ 为解决这些问题，重要的子问题和子任务是什么？
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4.1 知识获取概述
对于知识获取，可用下图做直观说明。
知识源1
知识源2 …… 知识源n 知识源
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R1 知 R2 识 表 Rn 示 ……
抽取 转换
知 R1 识 R2 表 示 Rm …...
知识库1
知识库2 …… 知识库m 知识库
此外，知识工程师还要花费大量时间与精力，同领域专 家密切合作，获取属于专家个人的启发性知识。

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4.1 知识获取获取



实践表明，获取专家的启发性知识是十分困难的任 务，主要原因有： 知识表现失配。 具体地说，人类专家通常陈述知识的方法与ES采用 的知识表示方法不一致。 专家的启发性知识是不精确的。 专家的启发性知识往往隐含着近似、不确定、不充 分、不完全，甚至产生矛盾。目前，ES中表示不精确知 识的能力是十分有限的。 有些启发性知识表示的不可能性。 领域专家凭借多年总结和积累的实践经验，采用独 特的方法和有效的手段，去解决困难问题，但难以把这 些经验和策略方法显式的表达出来。“知其然，不知其 所以然”是知识工程师在知识获取中经常遇到的问题。
知识的正确性需要经过反复测试与调试，为了孤立 出形成问题解答的错误，可能需要跟踪包含着数百个事 实的几十种推理。
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4.1 知识获取概述
为了能观察到错误与其真实原因联系起来，必须 弄清知识与推理机控制策略之间的相互作用。而且， 除非知识各部分之间相互依赖关系是非常明了的，否 则，在修正一个观察到的错误时，在知识库中的修改 都可能引起新的错误，这些错误有可能降低ES的性能。
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4.2 知识获取的基本过程

ES的信息流是什么？ 能否把解答问题所需要的知识与验证问题解答的知识区 别和分离开来？ 在概念化阶段，需要知识工程师与专家进行密切配 合、反复磋商，因此，需要消耗大量时间，是知识获取 的重要阶段。在此阶段，要经过多次、反复的验证与修 改，需要把领域专家所研究的对象、概念及其相互关系 说明、表示清楚，并将信息流向表达清楚，这相当于知 识从知识源中抽取出来了。 在概念化阶段，应该建立一个用文字描述的ES，包 括知识库和推理机等。
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Uncertainty ReasoningLeabharlann 104.2 知识获取的基本过程
4.2.1 确定阶段 4.2.2 概念化阶段 4.2.3 形式化阶段 4.2.4 实现阶段 4.2.5 测试阶段 4.2.6 修改完善阶段 4.2.7 知识获取的简单实例
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ES解决问题所达到的目标是什么？ 解决问题需要那些资源？包括知识源、时间、设备、 经费等。
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4.2 知识获取的基本过程
4.2.2概念化阶段 在确定阶段已经提出了有关ES问题的关键概念和 关系。 在概念化阶段，要以更直接、明显的方式对上述 概念和关系进行描述和说明。通常知识工程师可以利 用框图的形式，更形象、更准确地阐述这些概念和相 互间的关系。


随着专家系统开发工具的使用，知识表示与推理机的研制 周期大大缩短，使得知识获取问题更为突出。 因此，知识 获取是专家系统乃至其他知识系统的一个“瓶颈”。
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4.1 知识获取概述
4.1.1 什么是知识获取

知识获取，是把用于求解专门领域问题的知识从拥有这些 知识的知识源中抽取出来，转换为特定的计算机表示。 知识源包括：人类专家的经验、教科书的知识、数据库的 内容，人的直觉，人对问题的认识等。
确定ES数据结构。
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4.2 知识获取的基本过程
4.2.4 实现阶段 实现阶段的主要任务有：

把形式化表示的知识，用系统可直接理解的表示形 式或语言形式具体描述出来，并用这种描述定义具 体的信息流和控制流，使之达到一种可执行的程度， 从而产生原型系统。
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4.2 知识获取的基本过程
4.2.3 形式化阶段 形式化阶段的任务有：

选择合适的知识表示模式，把概念化阶段分离出来的重 要概念、子问题及信息流特征等图形形式，更加正式的 表示出来； 明确问题求解过程的基本推理策略与推理方式；


理解ES问题领域的数据性质，包括数据获取方式、数据 的精确程度、数据的一致性程度和数据的完备程度；
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4.2 知识获取的基本过程
在概念化阶段，主要解决以下问题： 什么类型的数据可以利用。 哪些数据可以直接给出，哪些数据需要推导得出。 子任务及子任务的采用策略（如，是否有名字）。 是否具有可识别的假设？这些假设是否常用的？是否 为不完全假设？这些假设包括什么？ 在研究领域中，对象是如何损失的？ 能否画出ES的层次结构图，并标出因果关系、集合包 含的内容、部分与整体等关系？它们具有何种形式？ 在问题求解中涉及那些过程？它们的约束条件是什么？
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4.2 知识获取的基本过程
若性能由于表示的选择，产生某些故障，则这种选择 需要重新考虑，做出改变。这就是“重新设计”。需要用 新的表示，返回到形式化阶段，重新循环。 若问题根源在于概念化阶段或确定阶段的错误，则知 识工程师需要从知识获取的第一阶段，矫正在概念、关系 和过程的抽取和描述方面所产生的错误，重新进行循环。
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4.2 知识获取的基本过程
4.2.6 修改完善阶段 在建造ES过程中，修改和完善几乎是不断的过程， 包括： 概念的重新陈述； 表示的重新设计； 原型系统的精练。 对于原型系统的精练，常常循环反复地贯穿于实现 和测试阶段，以协调或校正规则及其控制结构，直至达 到期望的运行结果。 一旦ES的推理作用域稳定了，修改的结果应该在性 能上收敛。否则，就需要知识工程师对知识库进行比较 重大的修改了。
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4.1 知识获取概述
4.1.2 知识获取方法的分类 按照基于知识的数据本身在知识获取中的作用分类。 分为主动型知识获取和被动型知识获取两类。 按照基于知识的系统获取知识的工作方式分类。 分为非自动型知识获取和自动型知识获取两类。 按照知识获取的策略分类。 分为会谈式、案例分析式、机械照搬式、教学式（示教 式）、演绎式、归纳式、猜想验证式、反馈修正式、联 想式和条件反射式知识获取方法。

交谈：知识工程师直接与领域专家会话。把专家的专门知 识和经验抽象出来； 试验：知识系统对一定数量的问题进行试探性解答； 数据采集：对问题的基本特征、求解问题所采用的方法或 策略的记录，以及求解结果的收集与整理； 分析归纳：在交谈、试验、 数据采集的基础上，去粗取精， 去伪存真，归纳总结出用于问题求解的事实、过程和判定 规则。
概念化
概念
确认组织 知识的规则
测试
实现
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