知识与知识表示118页PPT
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第二章 知识的表示
框架表示法
例：假冒伪劣商品登记框架 <假冒伪劣商品 假冒伪劣商品> 假冒伪劣商品 商品名称： 商品名称： 生产厂家： 生产厂家： 出售商店： 出售商店： 处罚： 处理方式： 处罚： 处理方式： 处罚依据： 处罚依据： 处罚时间：单位（ 处罚时间：单位（年，月，日） 经办部门： 经办部门：
框架表示法
R语义关系 语义关系
节点
节点
语义网络表示法
事实性知识的语义网络表达 例1： ：
吃肉 跑得快 猎狗 Ako 有毛 狗 有尾 有生命 Ako 动物 运动 会吃
•类属联系 类属联系 •属性联系 属性联系
能狩猎
例2：胡途今年 岁，是思源公司的经理，该公司位于朱雀大街上 ：胡途今年35岁 是思源公司的经理，
框架网络：由多个框架及其它们纵向 上下继承）、横向的联 上下继承）、 框架网络：由多个框架及其它们纵向(上下继承）、横向的联 系构成的知识系统 例：某校师生员工的框架
师生员工的框架 学生的框架 计算机系学生的框架 … 机械系学生的框架 学生1 … 学生n
教职工的框架 教师的框架 职员的框架 工人的框架 教师1 … 教师n
框架表示法
框架的形式： 框架的形式： <框架名 框架名> 框架名 槽名(Slot)1：侧面 槽名 ：侧面(Facet)名1： 值1： 名 ： ： … 侧面名m1: 侧面名 值m1: …… 槽名n： 侧面名1： 槽名 ： 侧面名 ： 值1： ： … 侧面名mn: 侧面名 值mn: 约束： 约束条件1： 约束： 约束条件 ： … 约束条件n： 约束条件 ： 值可以是：数值，字符串，布尔值，动作，过程， 值可以是：数值，字符串，布尔值，动作，过程，另一框架名
框架表示法
表示特点： 表示特点： 结构性：内部结构， 结构性：内部结构，复杂关系 继承性：减少冗余， 继承性：减少冗余，保证一致性 自然性: 自然性 符合人类认识事物的规律 不善于表达过程性知识
《知识表示》PPT课件
1）逻辑表示是说明型表示，和其它知识表示形式相比，它是一种接近于自然语言的
形式语言，使得句子很容易被人们理解。
2）谓词逻辑能很准确地表示知识。
3）它拥有通用的逻辑演算方法和推理规则，并保证推理过程的完全性。
4）模块性能较好，谓词逻辑表示方法可以把知识分成小单元，用模块的形式来储存。
另一方面，这种表示方法所能表示的事物过于简单，不能很方便地描述有关领域中
是恒定不变，而是变化的量。变量常用一些符号表示，例如、Y、Z等。
3函数
不同的变量之间往往有一定的制约关系。函数表示了两个变量之间的映射关系。比如
函数这个函数表示随着的变化而变化，或者说因为的变化而变化。
如果对于任意一个都有唯一确定的一个y和它对应，那么就称是自变量，y是的函
数。的取值范围叫做这个函数的定义域，相应y的取值范围叫做函数的值域。
• 知识是一个结论性的描述。知识也是人类在实践中认识客观世界（包括人类
1知识
自身）的成果，它包括事实、信息的描述或在教育和实践中获得的技能[1]。
由于知识并非等同于真理，所以并非所有的知识都是正确的。
• 计算机里面所有存储的东西，都可以叫数据；数据是信息的表现形式和载体，
2数据
可以是符号、文字、数字、语音、图像、视频等，数据就是存储在硬盘或者
注意：虽然复合命题是由命题构造而成的，但并不
是任意命题组合在一起就可构成复命题。如果仅仅把两
个命题摆在一起而没有联结词仍然只是两个命题。
8 of 31
2.2 谓词逻辑表示法
第二章 知识表示
2．谓词逻辑
谓词，在谓词逻辑中，原子命题分解成个体词和谓词。个体词是可以独立存在的具体
事物或抽象的概念，例如，电子计算机，实数，唯物主义，油菜花等等。谓词则是用来刻
形式语言，使得句子很容易被人们理解。
2）谓词逻辑能很准确地表示知识。
3）它拥有通用的逻辑演算方法和推理规则，并保证推理过程的完全性。
4）模块性能较好，谓词逻辑表示方法可以把知识分成小单元，用模块的形式来储存。
另一方面，这种表示方法所能表示的事物过于简单，不能很方便地描述有关领域中
是恒定不变，而是变化的量。变量常用一些符号表示，例如、Y、Z等。
3函数
不同的变量之间往往有一定的制约关系。函数表示了两个变量之间的映射关系。比如
函数这个函数表示随着的变化而变化，或者说因为的变化而变化。
如果对于任意一个都有唯一确定的一个y和它对应，那么就称是自变量，y是的函
数。的取值范围叫做这个函数的定义域，相应y的取值范围叫做函数的值域。
• 知识是一个结论性的描述。知识也是人类在实践中认识客观世界（包括人类
1知识
自身）的成果，它包括事实、信息的描述或在教育和实践中获得的技能[1]。
由于知识并非等同于真理，所以并非所有的知识都是正确的。
• 计算机里面所有存储的东西，都可以叫数据；数据是信息的表现形式和载体，
2数据
可以是符号、文字、数字、语音、图像、视频等，数据就是存储在硬盘或者
注意：虽然复合命题是由命题构造而成的，但并不
是任意命题组合在一起就可构成复命题。如果仅仅把两
个命题摆在一起而没有联结词仍然只是两个命题。
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2.2 谓词逻辑表示法
第二章 知识表示
2．谓词逻辑
谓词，在谓词逻辑中，原子命题分解成个体词和谓词。个体词是可以独立存在的具体
事物或抽象的概念，例如，电子计算机，实数，唯物主义，油菜花等等。谓词则是用来刻
第二章知识和知识表示
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知识的表示（续）
• 几点注意 –同一个知识有多种表示方法，不同的方法其效果 不一样 • 不同领域的知识具有不同的特点 • 各种表示方法各有优缺点，适用的情况不同 • 选择知识表示方法，要因问题而异 –一般，在选用知识表示方法时，应从以下几个方 面考虑 • 1.充分表示领域知识 • 2.有利于知识的利用 • 3.便于知识的组织、维护与管理 13 • 4.便于理解和实现
各种不同的方式和次序组合起来表示知识
– 连接机制表示法：用神经网络技术表示知识的
一种方法，相对于符号表示法而言是一种隐式
表示法
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常用知识表示方法
–状态空间法
–脚本表示法
–过程表示法
–问题归约法
–谓词逻辑表示法 –产生式表示法 –框架表示法 –语义网络表示法
–Petri网表示法
–面向对象的表示法
–本体表示法
（122）（322）
（322）（333）
（111）（113）
（113）（123）
（123）（122）
（322）（321）
（321）（331）
（331）（333）
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问题归约的描述
• 问题归约方法应用算符把问题描述转化为子问题描述，可 以采用各种数据结构：表列、树、字符串、矢量、数组等； – 例如梵塔问题的表示：包含两个数列的表列： [(113),(333)] • 也可以用状态空间表示法的三元组（S，F，G）表示；其 子问题描述规定了最后解答路径将要通过的中间状态；
解答的任一旅程,必须是具有最短距离的旅程。
28
B
A
E
D
(A)起始节点
推销员旅行问 题状态空间图
(ACDEBA)
29
知识与知识表示
总之，人们可以根据领域知识的特点选择一种 最合适的方法将知识充分表达出来，也可以依据领 域的复杂程度，把若干技术结合起来，以形成一种 功能强大的系统，高效率地求解智能问题。
第3章 知识与知识表示 李长河主编
2019/11/11
3章知识与知识表示 赵东晋
4
3.1 知识表示概述
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4
事情； ②如果发现太阳黑子增多，那么就预示地球气候会发生反常； ③如果敌进，则我退；如果敌疲，则我打； ④如果大雁南飞，那么就预示着冬天临近。
第3章 知识与知识表示 李长河主编
2019/11/11
3章知识与知识表示 赵东晋
9
3.1 知识表示概述
3.1.2 知识的特性
1. 知识的相对正确性
常言道：实践出真知。知识源于人们生活、学习与工作的实践，知识是 人们在信息社会中各种实践经验的汇集、智慧的概括与积累。
什么是知识 知识的特性 知识的分类 知识映射原理
第3章 知识与知识表示 李长河主编
2019/11/11
3章知识与知识表示 赵东晋
5
3.1 知识表示概述
3.1.1 什么是知识
知识是人类世界特有的概念。它是人类对
客观世界一种较为准确、全面的认识和理解
的结晶。
知识只有相对正确的特性。例如直到1543年哥白尼 学说问世之前，人们一直认为地球是宇宙的核心； 再有：人们都知道一个关于“瞎子摸象”的故事， 它通俗地说明了正确完整的知识形成是一个复杂的 智能过程。
造成知识具有不确定性的因素是多方面的。诸如：①证据 不足、地域时区不同、各种变化因素及现实世界的复杂性， 造成客观后果及其知识的不确定性； ②生活中，模糊性概 念及模糊关系比比皆是，形成了知识的不确定性；③概率 事件发生常常不可避免，一般都具有随机不确定性的规律； ④经验性及各种不完备的积累过程，导致相关知识的不确 定性等。
第3章 知识与知识表示 李长河主编
2019/11/11
3章知识与知识表示 赵东晋
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3.1 知识表示概述
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4
事情； ②如果发现太阳黑子增多，那么就预示地球气候会发生反常； ③如果敌进，则我退；如果敌疲，则我打； ④如果大雁南飞，那么就预示着冬天临近。
第3章 知识与知识表示 李长河主编
2019/11/11
3章知识与知识表示 赵东晋
9
3.1 知识表示概述
3.1.2 知识的特性
1. 知识的相对正确性
常言道：实践出真知。知识源于人们生活、学习与工作的实践，知识是 人们在信息社会中各种实践经验的汇集、智慧的概括与积累。
什么是知识 知识的特性 知识的分类 知识映射原理
第3章 知识与知识表示 李长河主编
2019/11/11
3章知识与知识表示 赵东晋
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3.1 知识表示概述
3.1.1 什么是知识
知识是人类世界特有的概念。它是人类对
客观世界一种较为准确、全面的认识和理解
的结晶。
知识只有相对正确的特性。例如直到1543年哥白尼 学说问世之前，人们一直认为地球是宇宙的核心； 再有：人们都知道一个关于“瞎子摸象”的故事， 它通俗地说明了正确完整的知识形成是一个复杂的 智能过程。
造成知识具有不确定性的因素是多方面的。诸如：①证据 不足、地域时区不同、各种变化因素及现实世界的复杂性， 造成客观后果及其知识的不确定性； ②生活中，模糊性概 念及模糊关系比比皆是，形成了知识的不确定性；③概率 事件发生常常不可避免，一般都具有随机不确定性的规律； ④经验性及各种不完备的积累过程，导致相关知识的不确 定性等。
第3章 知识表示
例如：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。
14
第三章 知识表示 2.3.3 产生式系统的例子 ——动物识别系统
• 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
r 8： IF 该动物是哺乳动物 AND 是反刍动物
• 综合数据库 ： 该动物身上有：暗斑点，长脖子，长腿，奶，蹄，哺乳动物
（2）分别用r3，r4，r5，r6综合数据库中的已知事实进行匹配， 均不成功。 r7匹配成功，执行r7 。 • 综合数据库：
该动物身上有：暗斑点，长脖子，长腿，奶，蹄，哺乳动物，有蹄类动物
（3）r11匹配成功，并推出 “该动物是长颈鹿” 。
<产生式>::=<前提> <结论> <前 提>::=<简单条件>|<复合条件> <结 论>::=<事实>|<操作> <复合条件>::=<简单条件>AND<简单条件>[AND<简单条件>… |<简单条件>OR<简单条件>[OR<简单条件>… <操 作>::=<操作名>[(<变元>，…)] 符号“::=”表示“定义为”；符号“|”表示“或者是”； 符号“[ ]”表示“可缺省”。
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第三章 知识表示 2.3.3 产生式系统的例子 ——动物识别系统
• 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
r 8： IF 该动物是哺乳动物 AND 是反刍动物
• 综合数据库 ： 该动物身上有：暗斑点，长脖子，长腿，奶，蹄，哺乳动物
（2）分别用r3，r4，r5，r6综合数据库中的已知事实进行匹配， 均不成功。 r7匹配成功，执行r7 。 • 综合数据库：
该动物身上有：暗斑点，长脖子，长腿，奶，蹄，哺乳动物，有蹄类动物
（3）r11匹配成功，并推出 “该动物是长颈鹿” 。
<产生式>::=<前提> <结论> <前 提>::=<简单条件>|<复合条件> <结 论>::=<事实>|<操作> <复合条件>::=<简单条件>AND<简单条件>[AND<简单条件>… |<简单条件>OR<简单条件>[OR<简单条件>… <操 作>::=<操作名>[(<变元>，…)] 符号“::=”表示“定义为”；符号“|”表示“或者是”； 符号“[ ]”表示“可缺省”。
第四章 知识表示.ppt
• 先引入谓词：
Table(A)
表示A是桌子
EmptyHanded(Robot)
机器人Robot双手空空
At(Robot,A)
表示机器人Robot在A旁
Holds(Robot,Box)
机器人Robot拿着Box
On(Box,A)
积木块Box在A上
• 设定初始状态：
EmptyHanded(Robot)
3，6
8) ～EmptyHanded (Robot)
1，7
9) NULL
2，8
• 于是验证了先决条件的成立。
谢 20谢19欣-7-赏12
33
表示方法 —逻辑表示法
• 存在问题： 谓词表示越细，推力越慢、效率越 低，但表示清楚。实际中是要折衷 的。
谢 20谢19欣-7-赏12
1）At(Robot,A)
2）EmptyHanded (Robot)
3）On(Box, A)
4）Table(A)
5）Table(B)
6）～On(Box, A) ∨～At(Robot,A) ∨～EmptyHanded(Robot)（先决条件之否 定）
7）～At(Robot,A) ∨～EmptyHanded(Robot)
验）、和所演绎出来的结论的正确性。而其它的表示方 法在这点上还不能与其相比。
谢 20谢19欣-7-赏12
28
表示方法 —逻辑表示法
用逻辑（谓词）表示知识实质上是把人类 关于世界的认识变成一个包含个体、函数 和谓词的概念化形式。
基本步骤：
• 给出有关世界的个体、函数和谓词 • 构造一阶谓词公式（集）
增添表
On（Box，B）
删除表
On（Box，A）
知识与知识表示
如：人的为人处事的经验与风格
（2）形象性知识：通过事物的形象建立起来的知识。
如:什么是牛？
7
知识的分类
5 知识的获取方式来分：
（1）显性知识：指可通过文字、语言、图形、声音等形式编 码记录和传播的知识； 如：教材、音视频光盘。 （2）隐性知识：指人们长期实践中积累获得的知识，不易用 显性知识表达的知识。
11
人工智能研究学派
（3）行为主义认为智能取决于感知和行动，不需要知识、 不需要表示、不需要推理。认为人的智能行为是在与现实世界 的环境交互作用下表现出来的，这种观点的核心是用控制取代 知识表示，从而获得概念、模型以及显式表示的知识。这一观 点还没有形成完善的理论体系。
12
知识表示入门—用实例说明知识表示的过程
13
知识表示入门—自然语言描述
1）老农携带羊羔过河，把狐狸和白菜留在南岸；
2）老农到达北岸，把羊羔留在北岸，并独自回到南岸；
3）老农携带狐狸过河，把白菜留在南岸； 4）老农到达北岸，把狐狸留下，并带上羊羔回到南岸； 5）老农把羊羔留在南岸，携带白菜过河； 6）老农到达北岸，把白菜和狐狸留在北岸，独自回到南岸； 7）老农最后携带羊羔过河，到达北岸。问题就此解决。
4
知识的分类
2 按知识的作用及表示划分：
（1）事实性知识：用于描述领域内的有关概念、 事实、事物的属性及状态； 如：太阳从东方升起 （2）过程性知识：与领域相关的、用于指出如何 处理与问题相关的信息以及求得问题的解； 如：如果信道畅通，请发绿色信号 （3）控制性知识：又称为深层知识及元知识，是 关于如何运用已有的知识进行问题求解的知识， 也称为关于知识的知识。 如： 问题求解过程中的处理方法、搜索策略、 控制结构
人工智能第三章知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
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。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。
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
二、一阶谓词逻辑表示法的特点
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示 3.3 产生式表示法
“产生式”这一术语是由美国数学家波斯特（E.POST） 在1943年首先提出来的，他根据串代替规则提出了一 种称为波斯特机的计算机模型，模型中的每条规则称 为一个产生式。 1972年纽厄尔和西蒙在研究人类知识模型中开发了基 于规则的产生式系统。
第3章 知识与知识表示
一般来说，在选择知识表示方法时，应从以下几个方面进行考虑： 1 ．充分表示领域知识 确定一个知识表示模式时，首先应该考虑的是它能否充分地表示 我们所要解决的问题所在领域的知识。为此，需要深入地了解领 域知识的特点以及每一种表示模式的特征，以便做到“对症下 药”。例如，在医疗诊断领域中，其知识一般具有经验性、因果 性的特点，适合于用产生式表示法进行表示；而在设计类（如机 械产品设计）领域中，由于一个部件一般由多个子部件组成，部 件与子部件既有相同的属性又有不同的属性，即它们既有共性又 有个性，因而在进行知识表示时，应该把这个特点反映出来，此 时单用产生式模式来表示就不能反映出知识间的这种结构关系， 这就需要把框架表示法与产生式表示法结合起来。
第3章 知识与知识表示 3.2 一阶谓词逻辑表示法
一、表示知识的方法
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。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。
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示
二、一阶谓词逻辑表示法的特点
第3章 知识与知识表示
第3章 知识与知识表示 3.3 产生式表示法
“产生式”这一术语是由美国数学家波斯特（E.POST） 在1943年首先提出来的，他根据串代替规则提出了一 种称为波斯特机的计算机模型，模型中的每条规则称 为一个产生式。 1972年纽厄尔和西蒙在研究人类知识模型中开发了基 于规则的产生式系统。
第3章 知识与知识表示
一般来说，在选择知识表示方法时，应从以下几个方面进行考虑： 1 ．充分表示领域知识 确定一个知识表示模式时，首先应该考虑的是它能否充分地表示 我们所要解决的问题所在领域的知识。为此，需要深入地了解领 域知识的特点以及每一种表示模式的特征，以便做到“对症下 药”。例如，在医疗诊断领域中，其知识一般具有经验性、因果 性的特点，适合于用产生式表示法进行表示；而在设计类（如机 械产品设计）领域中，由于一个部件一般由多个子部件组成，部 件与子部件既有相同的属性又有不同的属性，即它们既有共性又 有个性，因而在进行知识表示时，应该把这个特点反映出来，此 时单用产生式模式来表示就不能反映出知识间的这种结构关系， 这就需要把框架表示法与产生式表示法结合起来。
第3章 知识与知识表示 3.2 一阶谓词逻辑表示法
一、表示知识的方法