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1、第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 人人类类的的智智能能活活动动过过程程主主要要是是一一个个获获得得并并运运用用知知识识的的过过程程，知知识识是是智智能能的的基基础础。为为了了使使计计算算机机具具有有智智能能，使使它它能能模模拟拟人人类类的的智智能能行行为为，就就必必须须使使它它具具有有知知识识。但但知知识识是是需需要要用用适适当当的的模模式式表表示示出出来来才才能能存存储储到到计计算算机机中中去去的的，因因此此关关于于知知识识的的表表示示问题就成为人工智能中一个十分重要的研究课题。问题就成为人工智能中一个十分重要的研究课题。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示主要的知识表示
2、方法：主要的知识表示方法：u一阶谓词逻辑表示法一阶谓词逻辑表示法u产生式表示法产生式表示法u框架表示法框架表示法u语义网络表示法语义网络表示法u脚本表示法脚本表示法u过程表示法过程表示法u面向对象表示法面向对象表示法uPetriPetri网表示法网表示法第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示一一、什么是知识什么是知识1 数据与信息数据与信息 数据和信息这两个概念是不可以分开的，它们是有关数据和信息这两个概念是不可以分开的，它们是有关联的。联的。u 数据：用一组符号及其组合表示的信息称为数据，泛数据：用一组符号及其组合表示的信息称为数据，泛指对客观事物的数量、属性、位置及其相互关系的抽指对
3、客观事物的数量、属性、位置及其相互关系的抽象表示。象表示。例：例：27.6 53 ABCD 27.6 53 ABCD 黎明黎明3.1 3.1 基本概念基本概念数据和信息之间，我们说它们不能分开，它俩有数据和信息之间，我们说它们不能分开，它俩有关系，那么，它们俩有什么关系呢？关系，那么，它们俩有什么关系呢？第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示u数据是信息的载体和表示，信息是数据在特定场合下数据是信息的载体和表示，信息是数据在特定场合下的具体含义，即信息是数据的语义。的具体含义，即信息是数据的语义。两者只有密切结合，才能实现世界中某一具体事物的两者只有密切结合，才能实现世界中某一具体事物的
4、描述。描述。u如：如：6 6个人（个人（6 6是个数据，人是一种信息）是个数据，人是一种信息）6 6本书（本书（6 6是个数据，书是一种信息）是个数据，书是一种信息）u对同一个数据，它在某一场合下可能表示这样一个信对同一个数据，它在某一场合下可能表示这样一个信息，但在另一场合下却表示另一个信息。息，但在另一场合下却表示另一个信息。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 2、知识、知识 知识：是把有关信息关联在一起所形成的信息结构称为知识。知识：是把有关信息关联在一起所形成的信息结构称为知识。知知识识是是人人们们在在长长期期的的生生活活及及社社会会实实践践中中、科科学学研研究究及及实实验验
5、中中积积累累起起来来的的对对客客观观世世界界的的认认识识与与经经验验，人人们们把把实实践践中中获获得得的的信信息息关关联联在在一一起起，就就获获得得了了知知识识。信信息息之之间间有有多多种种关关联联形形式式，其其中中用用得得最最多多的的一一种种是是用用：“如如果果 ，则则 “所所表表示示的的关关联联形形式式，它它反反映映了了信信息息间间的的某某种种因因果果关关系系。例例如如把把“大大雁雁向向南南飞飞”与与“冬冬天天就就要要来来临临了了”这这两两个个信信息息关关联联在在一一起起，就就得得到到了了如如下下一一条条知知识识：如果大雁向南飞，则冬天就要来临了。如果大雁向南飞，则冬天就要来临了。第第3
6、3章章 知识与知识表示知识与知识表示不不同同事事物物或或者者相相同同事事物物间间的的不不同同关关系系形形成成了了不不同的知识。同的知识。例例如如，“雪雪是是白白色色的的”是是一一条条知知识识，它它反反映映了了“雪雪”与与“颜颜色色”之之间间的的一一种种关关系系。又又如如“如如果果头头痛痛且且流流涕涕，则则有有可可能能患患了了感感冒冒”是是一一条条知知识识，它它反反映映了了“头头痛痛且且流流涕涕”与与“可能患了感冒可能患了感冒”之间的一种因果关系。之间的一种因果关系。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示二、二、知识的特性知识的特性1 1、相对正确性、相对正确性知识是否正确是有前提条件的知
7、识是否正确是有前提条件的 如：如：1+1=21+1=22 2、不确定性、不确定性造成知识具有不确定性的原因有哪些：造成知识具有不确定性的原因有哪些：u由随机性引起的不确定性由随机性引起的不确定性(也就是说，这件事是随机发生的，比如说，抛硬币，是正面也就是说，这件事是随机发生的，比如说，抛硬币，是正面朝上还是反面朝上，不确定。随机事件只有发生的时候我们才朝上还是反面朝上，不确定。随机事件只有发生的时候我们才知道。知道。)第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示u由模糊性引起的不确定性由模糊性引起的不确定性 由由模模糊糊概概念念、模模糊糊关关系系所所形形成成的的知知识识是是不不确确定定的的。（
8、知知识识是是有有关关信信息息关关联联在在一一起起形形成成的的信信息息结结构构，“信信息息”与与“关关联联”是是构构成成知知识识的的两两个个要要素素。由由于于现现实实世世界界的的复复杂杂性性，信信息息可可能能是精确的，也可能是不精确的、模糊的；关联可能是确定的，也可能是不确定的。）是精确的，也可能是不精确的、模糊的；关联可能是确定的，也可能是不确定的。）（比如说：人的个子高与个子矮，分界线是模糊的）（比如说：人的个子高与个子矮，分界线是模糊的）u由不完全性引起的不确定性由不完全性引起的不确定性 （就就是是说说，有有些些事事我我们们还还不不是是很很清清楚楚，所所以以不不能能确确定定。如如：很很多多
9、年年以以前前的的肺肺结结核核，今今天的癌症）天的癌症）u由经验性引起的不确定性由经验性引起的不确定性 （在在人人工工智智能能的的重重要要研研究究领领域域专专家家系系统统中中，知知识识都都是是由由领领域域专专家家提提供供的的，这这种种知知识识大大都都是是领领域域专专家家在在长长期期的的实实践践及及研研究究中中积积累累起起来来的的经经验验性性知知识识。尽尽管管领领域域专专家家能能够够得得心心应应手手地地运运用用这这些些知知识识，正正确确地地解解决决领领域域内内的的有有关关问问题题，但但若若让让他他们们精精确确地地表表述述出出来来却却是是相相当当困困难难的的，这这是是引引起起知知识识不不确确定定性性
10、的的一一个个原原因因。另另外外，由由于于经经验验性性自自身身就就蕴蕴含含着着不不精精确确性性及及模模糊糊性性，这这就就形形成成了了知知识识不不确确定定性性的的另另一一个个原原因因。因因此此，在在专专家家系系统统中中大大部部分分知知识识都都具具有不确定性这一特性。）有不确定性这一特性。）第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示3 3、可表示性与可利用性可表示性与可利用性u表示：表示：(如我们可以用语言来表达知识、用文字来表达如我们可以用语言来表达知识、用文字来表达知识、还可以用图形来描述、在计算机中还可以用神经知识、还可以用图形来描述、在计算机中还可以用神经元网络来表示知识。元网络来表示知识
11、。)u利用：用知识解决所面临的各种各样的问题。利用：用知识解决所面临的各种各样的问题。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示三、知识的分类：三、知识的分类：1 1、从作用范围来划分：、从作用范围来划分：u常识性知识常识性知识：是人们普遍知道的知识，适用于所有领域。是人们普遍知道的知识，适用于所有领域。u领领域域性性知知识识：是是面面向向某某个个具具体体领领域域的的知知识识，是是专专业业性性的的知知识识，只只有有相相应应专业的人员才能掌握并用来求解领域内的有关问题。专业的人员才能掌握并用来求解领域内的有关问题。2 2、从知识的作用划分、从知识的作用划分u事事实实性性知知识识：（就就是是真真
12、理理）用用于于描描述述领领域域内内有有关关概概念念、事事实实、事事物物的的属属性性及及状状态态等等。如如：糖糖是是甜甜的的 大大同同是是个个古古城城 一一年年有有春春夏夏秋秋冬冬四四个个季季节节。事实性知识一般采用直接表达的形式，如用谓词公式表示等。事实性知识一般采用直接表达的形式，如用谓词公式表示等。u过过程程性性知知识识：是是与与领领域域相相关关的的知知识识，用用于于指指出出如如何何处处理理与与问问题题相相关关的的信信息，以求得问题的解。息，以求得问题的解。一般用产生式规则、语义网络求解。一般用产生式规则、语义网络求解。u控控制制性性知知识识：又又称称为为深深层层知知识识、元元知知识识。用
13、用已已有有的的知知识识进进行行问问题题求求解解的的知知识识，即即关关于于知知识识的的知知识识。例例如如问问题题求求解解中中的的推推理理策策略略（正正向向推推理理及及逆逆向向推推理理）；信信息息传传播播策策略略（如如不不确确定定性性的的传传递递算算法法）；搜搜索索策策略略（广广度度优优先先、深深度度优优先先、启启发发式式搜搜索索等等）；求求解解策策略略（求求第第一一个个解解、全全部部解解、严格解、最优解等）；限制策略（规定推理的限度）等等。严格解、最优解等）；限制策略（规定推理的限度）等等。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示3 3、从确定性划分：、从确定性划分：u确定性知识：确定性知识
14、：可指出其值为真或假的知识。可指出其值为真或假的知识。u不确定性知识不确定性知识：它是不精确的、不完全的、模糊的知识。它是不精确的、不完全的、模糊的知识。4 4、从知识结构及表现形式来划分、从知识结构及表现形式来划分:u 逻逻辑辑性性知知识识：反反映映人人类类逻逻辑辑思思维维过过程程的的知知识识，一一般般具具有有因因果果关关系系，具具有有难难以以精精确确描描述述的的特特点点。它它们们通通常常是是基基于于专专家家的的经经验验，以以及及对对一一些些事事物物的的直直观观感感觉觉。一一阶阶谓谓词词逻逻辑辑表表示示法法、产生式表示法用来表达这种知识。产生式表示法用来表达这种知识。u 形形象象性性知知识识
15、：通通过过事事物物的的形形象象建建立立起起来来的的知知识识称称为为形形象象性性知识。知识。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示5 5、从抽象的、整体的观点来划分从抽象的、整体的观点来划分，知识可分为：，知识可分为：零级知识，一零级知识，一级知识，二级知识。级知识，二级知识。这种关于知识的层次划分还可以继续下去，每一级知识都对这种关于知识的层次划分还可以继续下去，每一级知识都对其低一层的知识有指导意义。其中，其低一层的知识有指导意义。其中，零级知识零级知识是指问题领域内是指问题领域内的事实、定理、方程、实验对象和操作等常识性知识及原理性的事实、定理、方程、实验对象和操作等常识性知识及原理
16、性知识；知识；一级知识一级知识是指具有经验性、启发性的知识，例如经验性是指具有经验性、启发性的知识，例如经验性规则、含义模糊的建议、不确切的判断标准等；规则、含义模糊的建议、不确切的判断标准等；二级知识二级知识是指是指如何运用上述两级知识的知识。如何运用上述两级知识的知识。在实际应用中，通常把零级知识与一级知识统称为领域知识，在实际应用中，通常把零级知识与一级知识统称为领域知识，而把二级以上的知识统称为元知识。而把二级以上的知识统称为元知识。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示四、四、知识的表示知识的表示 u 所谓所谓知识表示知识表示实际上就是对知识的一种描述，或者说是实际上就是对知识
17、的一种描述，或者说是一组约定，一种计算机可以接受的用于描述知识的数据一组约定，一种计算机可以接受的用于描述知识的数据结构。结构。对知识进行表示的过程就是把知识编码成某种数对知识进行表示的过程就是把知识编码成某种数据结构的过程。据结构的过程。知识表示方法又称为知识表示技术，其表示形式称为知知识表示方法又称为知识表示技术，其表示形式称为知识表示模式。目前用得较多的知识表示方法主要有：一识表示模式。目前用得较多的知识表示方法主要有：一阶谓词逻辑表示法，产生式表示法，框架表示法，语义阶谓词逻辑表示法，产生式表示法，框架表示法，语义网络表示法，脚本表示法，过程表示法，网络表示法，脚本表示法，过程表示法，
18、Petri Petri 网表示法，网表示法，面向对象表示法。面向对象表示法。第第3 3章章 知识与知识表示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：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 1 充分表示领域知识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
19、药对症下药”。例如，在医疗诊断领域中，其知识一般具有经验性、因果性。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
20、知识间的这种结构关系，这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。就需要把框架表示法与产生式表示法结合起来。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示2 2 有利于对知识的利用有利于对知识的利用知识的表示与利用是密切相关的两个方面。知识的表示与利用是密切相关的两个方面。“表示表示”的作用是把的作用是把领域内的相关知识形式化并用适当的内部形式存储到计算机中去，领域内的相关知识形式化并用适当的内部形式存储到计算机中去，而而“利用利用”是使用这些知识进行推理，求解现实问题。是使用这些知识进行推理，求解现实问题。“表示表示”的目的是为了的目的是
21、为了“利用利用”，而，而“利用利用”的基础是的基础是“表示表示”。3 3 便于对知识的获取、组织、维护与管理便于对知识的获取、组织、维护与管理 组织：依赖于知识的表示方法。组织：依赖于知识的表示方法。维护：知识的质量、数量、性能方面补充、修改、删除。维护：知识的质量、数量、性能方面补充、修改、删除。管理：保证知识的一致性、完整性。管理：保证知识的一致性、完整性。4 4 便于理解和实现便于理解和实现第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示3.2 3.2 一阶谓词逻辑表示法一阶谓词逻辑表示法一、表示知识的方法一、表示知识的方法谓谓词词逻逻辑辑是是一一种种形形式式语语言言，也也是是到到目目前前为
22、为止止能能够够表表达达人人类类思思维维活活动动规规律的一种最精确的语言。律的一种最精确的语言。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示行动规则：行动规则：第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示二、二、一阶谓词逻辑表示法的特点一阶谓词逻辑表
23、示法的特点第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示3.33.3产生式表示法产生式表示法“产产 生生 式式”这这 一一 术术 语语 是是 由由 美美 国国 数数 学学 家家 波波 斯斯 特特（E.POSTE.POST）在在19431943年年首首先先提提出出来来的的，他他根根据据串串代代替替规规则则提提出出了了一一种种称称为为波波斯斯特特机机的的计计算算机机模模型型，模模型型中中的每条规则称为一个产生式。的每条规则称为一个产生式。19721972年年纽纽厄厄尔尔和和西西蒙蒙在在研研究究人人类类知知识识模模型型中中开开发发了了基基于规则的产生式系统。
24、于规则的产生式系统。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示一、产生式的基本形式一、产生式的基本形式 第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示（1 1）谓谓词词逻逻辑辑中中的的PQPQ这这个个合合式式公公式式，只只能能表表示示精精确确的的知知识识，产产生生式式可可以以表表示示精精确确与与不不精精确确知知识识。（谓谓词词逻逻辑辑只只表表示示精精确确的的知知识识，要要么么成成立立，要要么么不不成成立立。也也就就是是说说，只只取取真真、假假。比比如如说说：在在谓谓词词逻逻辑辑中中，PQPQ，若若P P为为：天天在在下下雨雨，Q Q为为天天不不晴晴。这这时时PQPQ为为真真。但但如如果果：为为
25、：P P：天天在在下下雨雨，Q Q为为天天晴晴。这这时时PQPQ为为假假。也也就就是是只只取取真真值值和和假假值值。而而产产生生式式，不不仅仅可可以以取取真真假假，还还可可以以取取真假以外的情况，也就是模糊的情况。）真假以外的情况，也就是模糊的情况。）（2 2）谓谓词词逻逻辑辑中中PQPQ这这个个合合式式公公式式，条条件件要要求求精精确确匹匹配配，产产生生式式中中条条件件可可精精确或模糊匹配。确或模糊匹配。（也也就就是是说说，谓谓词词逻逻辑辑与与产产生生式式的的第第一一个个区区别别是是：在在值值上上，一一个个是是精精确确的的，一一个个是是不不精精确确的的。第第二二个个区区别别是是：前前者者在在
26、匹匹配配上上，是是精精确确的的匹匹配配；后后者者可可以以精确匹配也可以精确匹配也可以模糊匹配。）精确匹配也可以精确匹配也可以模糊匹配。）谓词逻辑中的蕴含式与产生式的区别。基本形式有相同的形式，其实蕴含式只是产生式的一种特殊情况：基本形式有相同的形式，其实蕴含式只是产生式的一种特殊情况：第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示二、产生式系统的含义二、产生式系统的含义把把一一组组产产生生式式放放在在一一起起，让让它它们们互互相相配配合合，协协同同作作用用，一一个个产产生生式式生生成成的的结结论论(Qi)可可以以供供另另一一个个产产生生式式作作为为已已知知事事实实(Pj)使使用用，以以求求得得问
27、问题题的的解解决决，这这样样的的系系统统称称为为产产生生式式系系统统。(Pi Qi Pj Qj)一一个个产产生生式式系系统统由由三三个个部部分分组组成成：规规则则库库、综综合合数数据据库库（事（事实库实库）、控制系）、控制系统统。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示规则库：规则库：用用于于描描述述相相应应领领域域内内知知识识的的产产生生式式集集合合称称为为规规则则库库。显显然然，规规则则库库是是产产生生式式系系统统赖赖以以进进行行问问题题求求解解的的基基础础，其其知知识识是是否否完完整整、一一致致，表表达达是是否否准准确确、灵灵活活，对对知知识识的的组组织织是是否否合合理理等等，不不仅
28、仅将将直直接接影影响响到到系系统统的的性性能能，而而且且还还会会影影响响到到系系统统的的运运行行效效率率，因因此此对对规规则则库库的的设设计计与与组组织织应应给给予足够的重视。予足够的重视。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示一一 般般 来来 说说，在在 建建 立立 规规 则则 库库 时时 应应 注注 意意 以以 下下 问问 题题：(1(1）有效地表达领域内的过程性知识）有效地表达领域内的过程性知识 (过过程程性性知知识识：是是与与领领域域相相关关的的知知识识，用用于于指指出出如如何何处处理理与与问问题题相相关关的的信信息息，以以求求得得问问题题的的解解。)。规规则则库库中中存存放放的
29、的主主要要是是过过程程性性知知识识，用用于于实实现现对对问问题题的的求求解解。为为了了使使系系统统具具有有较较强强的的问问题题求求解解能能力，除了需要获取足够的知识外，还需要对知识进行有效的表达。力，除了需要获取足够的知识外，还需要对知识进行有效的表达。(2(2）对知识进行合理的组织与管理。）对知识进行合理的组织与管理。对规则库中的知识进行适当的组织，采用合理的结构形式，可使对规则库中的知识进行适当的组织，采用合理的结构形式，可使推理避免访问那些与当前问题求解无关的知识，从而提高求解问推理避免访问那些与当前问题求解无关的知识，从而提高求解问题的效率。另外，对规则库进行合适的管理，可以检测并排除
30、那题的效率。另外，对规则库进行合适的管理，可以检测并排除那些冗余及矛盾的知识，保持知识的一致性，提高规则库的质量。些冗余及矛盾的知识，保持知识的一致性，提高规则库的质量。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示综合数据库：综合数据库：（综综合合数数据据库库和和我我们们平平时时说说的的普普通通的的数数据据库库不不同同，我我们们说说的的普普通通的的数数据据库库里里可可能能有有一一些些数数据据字字段段，这这些些字字段段可可能能是是数数值值型型的的、可可能能是是字字符符型型的的、可可能能是是日日期期型型的的，还还可可能能是是其其它它型型的的。那那么么我我们们所所说说的的这这个个综综合数据库又指什么
31、呢？）合数据库又指什么呢？）综综合合数数据据库库又又称称为为事事实实库库、上上下下文文、黑黑板板等等。它它是是一一个个用用于于存存放放问问题题求求解解过过程程中中各各种种当当前前信信息息的的数数据据结结构构，例例如如问问题题的的初初始始状状态态、原原始始证证据据、推推理理中中得得到到的的中中间间结结论论及及最最终结论。终结论。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示综合数据库的特点：当规则库中某条产生式的前提可与综合数据库中的某些已知事实匹配时，该产生式就被激活，并把用它推出的结论放入综合数据库中，作为后面推理的已知事实。（这句话的意思是：我们在规则库中先找一个Pi，然后，看它是否与综合数
32、据库里的某个或某些事实相匹配，如果匹配，我们会得到Qi，我们把得到的Qi放到综合数据库里去，作为一种新的事实存在。）（因此，我们说）综合数据库的内容是在不断变化、是动态的，正是由于它内容的不断变化，才构成了由原始数据到结论的变化过程。（那么，综合数据库里的事实我们一般用什么进行描述？）综合数据库中的已知事实，常用字符串、向量、矩阵、表等数据结构表示。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示控制系统控制系统（按书（按书P107）：是是规规则则库库与与综综合合数数据据库库连连接接的的桥桥梁梁。又又称称推推理理机机构构，由由一一组组程程序序组组成成，负负责责整整个个产产生生式式系系统统的的运运行
33、行，实实现现对对问问题题的的求求解。解。主要完成以下工作：主要完成以下工作：按按一一定定的的策策略略从从规规则则库库选选择择规规则则与与综综合合数数据据库库中中已已知知事事实实进进行匹配。行匹配。匹匹配配成成功功的的规规则则可可能能不不止止一一条条，称称为为发发生生冲冲突突。推推理理机机构构必必须须调调用用相相应应的的解解决决冲冲突突策策略略进进行行消消解解，以以便便从从中中选选出出一一条条执执行。行。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示在执行某一条规则时，如果该规则右部是一个或多个结在执行某一条规则时，如果该规则右部是一个或多个结论，则把这些结论加入到综合数据库中；如果规则的右论，则
34、把这些结论加入到综合数据库中；如果规则的右部是一个或多个操作，则执行这些操作。部是一个或多个操作，则执行这些操作。对于不确定性知识，在执行每一条规则时还要按一定算对于不确定性知识，在执行每一条规则时还要按一定算法计算结论的不确定性。法计算结论的不确定性。（也就是说，要算一下，这个结论的可信度有多高。也就（也就是说，要算一下，这个结论的可信度有多高。也就是说，当知识不确定时，每执行一条，要计算一下，这是说，当知识不确定时，每执行一条，要计算一下，这个结论的可信度。）个结论的可信度。）随时掌握结束产生式系统运行的时机，以便在适当的时随时掌握结束产生式系统运行的时机，以便在适当的时候停止系统的运行。
35、候停止系统的运行。（是否已找到了目标）（是否已找到了目标）第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示产生式系统求解问题的一般步骤：产生式系统求解问题的一般步骤：第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示三、三、产生式系统的推理过程产生式系统的推理过程产产生生式式系系统统问问题题的的求求解解过过程程是是一一个个不不断断的的从从规规则则库库中中选选取取可可用用规规则则与与综综合合数数据据库库中中的的已已知知事事实实进进行
36、行匹匹配配的的过过程程，规规则则的的每每一一次次成成功功匹匹配配都都使使综综合合数数据据库库增增加加了了新新的的内内容容，并并朝朝着着问问题题的的解解决决方方向向前前进进了了一一步步，这这一一过程称为过程称为推理推理。根根据据推推理理过过程程进进行行的的方方向向推推理理可可分分为为正正向向推推理理、反反向向推理、混合推理推理、混合推理。（书。（书P109）第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示四、四、产生式系统的分类产生式系统的分类按推理方向划分为：前向、后向、双向产生式系统。按推理方向划分为：前向、后向、双向产生式系统。按按表表示示知知识识的的确确定定性性分分为为：确确定定性性及及不不
37、确确定定性性产产生生式式系统。系统。按规则库及综合数据库的性质及结构特征分类：按规则库及综合数据库的性质及结构特征分类：可可交交换换的的产产生生式式系系统统、可可分分解解的的产产生生式式系系统统、可可恢恢复复的的产生式系统产生式系统第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示（1）可交换的产生式系统：可交换的产生式系统：产产生生式式系系统统求求解解问问题题的的过过程程是是一一个个反反复复从从规规则则库库中中选选用用合合适适规规则则并并执执行行规规则则的的过过程程。在在执执行行中中，不不同同的的控控制制策略将会得到不同的规则执行次序，有不同的求解效率。策略将会得到不同的规则执行次序，有不同的求解
38、效率。如如果果一一个个产产生生式式系系统统对对规规则则的的使使用用次次序序是是可可交交换换的的，无无论论先先使使用用哪哪一一条条规规则则都都可可以以达达到到目目的的，即即规规则则的的使使用用次次序序是是无无关关紧紧要要的的，称称这这样样的的产产生生式式系系统统为为可可交交换换的的产产生式系统生式系统。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示例例 设设综综合合数数据据库库DBDB的的初初始始状状态态是是aa，b b，c c，其其中中a a，b b，c c均为整数，设规则库均为整数，设规则库RBRB有下述规则：有下述规则：R1:IF aR1:IF a，b b，c THEN ac THEN a，
39、b b，c c，ababR2:IF aR2:IF a，b b，c THEN ac THEN a，b b，c c，bcbcR3:IF aR3:IF a，b b，c THEN ac THEN a，b b，c c，acac 执执行行完完规规则则后后，综综合合数数据据库库DBDB为为aa，b b，c c，abab，bcbc，acac，与与R1R1、R2R2和和R3R3执执行行的的顺顺序序无无关关。无无论论先先使使用用哪哪一一条条规规则则，都都可可达达到到目目的的，由由RBRB和和DBDB构构成成的产生式系统是一个可交换的产生式系统。的产生式系统是一个可交换的产生式系统。第第3 3章章 知识与知识表示知
40、识与知识表示（2 2）可分解的产生式系统：）可分解的产生式系统：第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示用括弧连接起来的子节点间是用括弧连接起来的子节点间是“与与”关系，不关系，不用括弧连接的子节点是用括弧连接的子节点是“或或”关系。显然，用关系。显然，用图表示可分解产生式系统求解问题的过程时，图表示可分解产生式系统求解问题的过程时，得到的是一棵与或树。得到的是一棵与或树。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示（3 3）可恢复的产生式系统可恢复的产生式系统在问题的求解过程中既可以对综合数据库添加内在问题的求解过程中既可以对综合数据库添加内容
41、，又可删除或修改老内容的产生式系统为容，又可删除或修改老内容的产生式系统为可恢可恢复的产生式系统复的产生式系统。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示五、产五、产生式表示法的特点生式表示法的特点第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 产生式表示法适合于表示具有下列特点的领域知识：产生式表示法适合于表示具有下列特点的领域知识：(l(l）由许多相对独立的知识元组成的领域知识，彼此间关系不）由许多相对独立的知识元组成的领域知识，彼此间关系不密切，不存在结构关系。例如化学反应方面的知识。密切，不存在结构
42、关系。例如化学反应方面的知识。(2 (2）具有经验性及不确定性的知识，而且相关领域中对这些知）具有经验性及不确定性的知识，而且相关领域中对这些知识没有严格、统一的理论。例如医疗诊断、故障诊断等方面的识没有严格、统一的理论。例如医疗诊断、故障诊断等方面的知识。知识。(3(3）领域问题的求解过程可被表示为一系列相对独立的操作，）领域问题的求解过程可被表示为一系列相对独立的操作，而且每个操作可被表示为一条或多条产生式规则。而且每个操作可被表示为一条或多条产生式规则。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示一、一、框架理论框架理论 3.43.4框架表示法框架表示法第第3 3章章 知识与知识表示知识
43、与知识表示二、二、框架框架 第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 框架的一般表示形式框架的一般表示形式 第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 由上述表示形式可以看出，一个框架可以有任意有由上述表示形式可以看出，一个框架可以有任意有限数目的槽，一个槽可以有任意有限数目的侧面，限数目的槽，一个槽可以有任意有限数目的侧面，一个侧面又可以有任意有限数目的侧面值。一个槽一个侧面又可以有任意有限数目的侧面值。一个槽可以分为若干个侧面，也可不分侧面，视其描述的可以分为若干个侧面，也可不分侧面，视其描述的属性而定。另外，槽值或侧面值既可以是数值、字属性而定。另外，槽值或侧面值既可以是数值、字符
44、串、布尔值，也可以是一个在满足某个给定条件符串、布尔值，也可以是一个在满足某个给定条件时要执行的动作或过程，特别是它还可以是另一个时要执行的动作或过程，特别是它还可以是另一个框架的名字，从而实现一个框架对另一个框架的调框架的名字，从而实现一个框架对另一个框架的调用，表示出框架之间的横向联系。用，表示出框架之间的横向联系。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示例例（结合书上例子讲）（结合书上例子讲）：第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 该该框框架架共共有有九九个个槽槽，分分别别描描述述了了“教教师师”九九个个方方面面的的情情况况，或或者者说说是是关关于于“教教师师”的的九九个个属
45、属性性，在在每每个个槽槽里里都都指指出出了了一一些些说说明明性性的的信信息息，用用于于对对槽槽的的填填值值给给出出某某些些限限制制。其其中中，“单单位位”用用来来说说明明填填充充槽槽值值时时的的格格式式限限制制；“范范围围”指指出出槽槽的的值值只只能能在在指指定定的的范范围围内内挑挑选选，例例如如对对“职职称称”槽槽，其其槽槽值值只只能能是是“教教授授”、“副副教教授授”、“讲讲师师”、“助助教教”中中的的某某一一个个，不不能能是是别别的的，如如“工工程程师师”等等；“缺缺省省”表表示示当当相相应应槽槽不不填填入入槽槽值值时时，就就以以缺缺省省值值作作为为槽槽值值，这这样样可可以以节节省省一一
46、些些填填槽槽的的工工作作。例例如如对对“性性别别”槽槽，当当不不填填入入“男男”或或“女女”时时，就就默默认认它它是是“男男”，这这样样对对男男性性教教师师就就可以不填这个槽的槽值。可以不填这个槽的槽值。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 当把具体的信息填入槽或侧面后，就得到了相应框架的一当把具体的信息填入槽或侧面后，就得到了相应框架的一个事例框架。例如把某教师的一组信息填入个事例框架。例如把某教师的一组信息填入“教师教师”框架框架的各个槽，就可得到：的各个槽，就可得到：第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示三、三、框架网络框架网络 一般来说，单个框架只能表示简单对象的知识，在
47、实际应用时，当对象比较复杂时，往往需要把多个相互联系的框架组织起来进行表示。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示（1）横向联系：横向联系：由由于于框框架架中中的的槽槽值值或或侧侧面面值值都都可可以以是是另另一一个个框框架架的的名名字字，这这就就在在框框架架之之间间建建立立起起来来了了联联系系，通通过过一一个个框框架架可可以以找找到到另另一一个个框框架架。如如在在上上例例关关于于夏夏冰冰的的框框架架中中，“住住址址”槽槽的的槽槽值值是是“adr1”，而而它它是是一一个个地地址址框框架架的的名名字字，这这就就在在“教教师师-1”与与“adr-1”这这两两个个框框架架间间建建立立了了联联系系
48、。当当某某人人希希望望了了解解夏夏冰冰的的情情况况时时，不不仅仅可可以以直直接接在在“教教师师-1”框框架架中中了了解解到到有有关关她她的的“年年龄龄”、“职职称称”等等情情况况，还还可可通通过过“住住址址”槽槽找找到到她她的的住住址址框框架架，从从而而得得知知她她的的详详细住址。细住址。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示（2 2）纵向联系：纵向联系：以以学学校校里里“师师生生员员工工”框框架架、“教教职职工工”框框架架及及“教教师师”框框架架为为例例，说说明明如如何何在在它它们们之之间间建建立立起起纵纵向向联联系系。我我们们知知道道，无无论论是是教教师师，还还是是学学生生以以及及在
49、在学学校校工工作作的的其其他他人人员员，如如干干部部、实实验验员员、工工人人等等，尽尽管管他他们们所所担担负负的的任任务务不不同同，但但由由于于他他们们都都共共处处于于学学校校这这个个环环境境中中，必必然然会会有有一一些些共共同同的的属属性性，因因此此在在对对他他们们进进行行描描述述时时，可可以以把把他他们们具具有有的的共共同同属属性性抽抽取取出出来来，构构成成一一个个上上层层框框架架，然然后后再再对对各各类类人人员员独独有有的的属属性性分分别别构构成成下下层层框框架架，为为了了指指明明框框架架间间的的这这种种上上、下下关关系系，可可在在下下层层框框架架中中设设立立一一个个专专用用的的槽槽（一
50、一般般称称为为“继继承承”槽槽），用用以以指指出出它它的的上上层层框框架架是是哪一个。哪一个。第第3 3章章 知识与知识表示知识与知识表示 这这样样不不仅仅在在框框架架间间建建立立了了纵纵向向联联系系，而而且且通通过过这这种种联联系系，下下层层框框架架还还可可以以继继承承上上层层框框架架的的属属性性及及值值，避避免免了了重重复复描描述述，节节约约了了时时间间和和空空间间的的开开销。销。继继承承性性是是框框架架表表示示法法的的一一个个重重要要特特性性，它它不不仅仅可可以以在在两两层层框框架架之之间间实实现现继继承承关关系系，而而且且可可以以通通过过两两两两的的继继承承关关系系，从从最最低低层层追