重庆师范大学：《人工智能 AI》精品课程PPT教学课件_第2章 知识表示

第2章知识表示 按照符号主义的观点,知识是一切智能行为的基础,要使 计算机具有智能,首先必须使它拥有知识。 21知识与知识表示的概念 22一阶谓词逻辑表示法 23产生式表示法 24语义网络表示法 25框架表示法 26过程表示法

⚫ 2.1 知识与知识表示的概念 ⚫ 2.2 一阶谓词逻辑表示法 ⚫ 2.3 产生式表示法 ⚫ 2.4 语义网络表示法 ⚫ 2.5 框架表示法 ⚫ 2.6 过程表示法 按照符号主义的观点，知识是一切智能行为的基础，要使 计算机具有智能，首先必须使它拥有知识。 1

2.1知识与知识表示的概念 ⑩2.1.1知识的概念 ⑩2.1.2知识表示的概念

2  2.1.1 知识的概念  2.1.2 知识表示的概念

2.1.1知识的概念 什么是知识 ⑩知识的一般概念 知识是人们在改造客观世界的实践中积累起来的认识和经验 认识:包括对事物现象、本质、属性、状态、关系、联系和运动等的认识 ⑩经验:包括解决问题的微观方法:如步骤、操作、规则、过程、技巧等 宏观方法:如战略、战术、计谋、策略等 ⑩知识的有代表性的定义 (1) Feigenbaum:知识是经过剪裁、塑造、解释、选择和转换了的信息 (2) Bernstein:知识由特定领域的描述、关系和过程组成 (3) Heyes-Roth:知识=事实+信念+启发式 ⑩知识、信息、数据及其关系 数据是信息的载体,本身无确切含义,其关联构成信息 信息是数据的关联,赋予数据特定的含义,仅可理解为描述性知识 知识可以是对信息的关联,也可以是对已有知识的再认识 常用的关联方式:迁f..then

3 2.1.1 知识的概念 什么是知识  知识的一般概念  知识是人们在改造客观世界的实践中积累起来的认识和经验  认识：包括对事物现象、本质、属性、状态、关系、联系和运动等的认识  经验：包括解决问题的微观方法：如步骤、操作、规则、过程、技巧等  宏观方法：如战略、战术、计谋、策略等  知识的有代表性的定义  （1）Feigenbaum: 知识是经过剪裁、塑造、解释、选择和转换了的信息  （2）Bernstein：知识由特定领域的描述、关系和过程组成  （3）Heyes-Roth：知识=事实+信念+启发式  知识、信息、数据及其关系  数据是信息的载体，本身无确切含义，其关联构成信息  信息是数据的关联，赋予数据特定的含义，仅可理解为描述性知识  知识可以是对信息的关联，也可以是对已有知识的再认识  常用的关联方式： if …… then ……

2.1.1知识的概念 知识的类型(1/2) ⑩按知识的性质 概念、命题、公理、定理、规则和方法 按知识的作用域 常识性知识:通用通识的知识。人们普遍知道的、适应所有领域的知识 ⑩领域性知识:面向某个具体专业领域的知识。例如:专家经验。 ⑩按知识的作用效果 事实性知识:用于描述事物的概念、定义、属性等; 或用于描述问题的状态、环境、条件等。 过程性知识:用于问题求解过程的操作、演算和行为的知识; 用来指出如何使用那些与问题有关的事实性知识的知识; 表示方式:产生式、谓词、语义网络等。 控制性知识:(元知识或超知识) 是关于如何使用过程性知识的知识; 例如:推理策略、搜索策略、不确定性的传播策略

4 2.1.1 知识的概念 知识的类型(1/2)  按知识的性质  概念、命题、公理、定理、规则和方法  按知识的作用域  常识性知识：通用通识的知识。人们普遍知道的、适应所有领域的知识。  领域性知识：面向某个具体专业领域的知识。例如：专家经验。  按知识的作用效果  事实性知识：用于描述事物的概念、定义、属性等；  或用于描述问题的状态、环境、条件等。  过程性知识：用于问题求解过程的操作、演算和行为的知识；  用来指出如何使用那些与问题有关的事实性知识的知识；  表示方式：产生式、谓词、语义网络等。  控制性知识：(元知识或超知识)  是关于如何使用过程性知识的知识；  例如：推理策略、搜索策略、不确定性的传播策略

2.1.1知识的概念 知识的类型(2/2) ⑩按知识的层次 表层知识:描述客观事物的现象的知识。例如:感性、事实性知识 深层知识:描述客观事物本质、内涵等的知识。例如:理论知识 按知识的确定性 确定性知识:可以说明其真值为真或为假的知识 不确定性知识:包括不精确、模糊、不完备知识 不精确:知识本身有真假,但由于认识水平限制却不能肯定其真假 表示:用可信度、概率等描述 模糊:知识本身的边界就是不清楚的。例如:大,小等 表示:用可能性、隶属度来描述 不完备:解决问题时不具备解决该问题的全部知识。例如:医生看病 ⑩按知识的等级 零级知识:叙述性知识 一级知识:过程性知识 ⑩二级知识:控制性知识(元知识或超知识)

5 2.1.1 知识的概念 知识的类型(2/2)  按知识的层次  表层知识：描述客观事物的现象的知识。例如：感性、事实性知识  深层知识：描述客观事物本质、内涵等的知识。例如：理论知识  按知识的确定性  确定性知识：可以说明其真值为真或为假的知识  不确定性知识：包括不精确、模糊、不完备知识  不精确：知识本身有真假，但由于认识水平限制却不能肯定其真假  表示：用可信度、概率等描述  模糊：知识本身的边界就是不清楚的。例如：大，小等  表示：用可能性、隶属度来描述  不完备：解决问题时不具备解决该问题的全部知识。例如：医生看病  按知识的等级  零级知识：叙述性知识  一级知识：过程性知识  二级知识：控制性知识（元知识或超知识）

2.1.2知识表示的概念 知识表示的含义及要求 什么是知识表示 是对知识的描述,即用一组符号把知识编码成计算机可以接受的某种结构。其表示方法不唯 知识表示的要求 表示能力:能否正确、有效地表示问题。包括: ⑩⑩⑩⑩ 表范围的广泛性 领域知识表示的高效性 对非确定性知识表示的支持程度 可利用性:可利用这些知识进行有效推理。包括: 对推理的适应性:推理是根据已知事实利用知识导出结果的过程 对高效算法的支持程度:知识表示要有较高的处理效率 可实现性:要便于计算机直接对其进行处理 可组织性:可以按某种方式把知识组织成某种知识结构 ⑩⑩⑩ 可维护性:便于对知识的增、删、改等操作 自然性:符合人们的日常习惯 可理解性:知识应易读、易懂、易获取等

6 2.1.2 知识表示的概念 知识表示的含义及要求  什么是知识表示  是对知识的描述，即用一组符号把知识编码成计算机可以接受的某种结构。其表示方法不唯一。  知识表示的要求  表示能力：能否正确、有效地表示问题。包括：  表范围的广泛性  领域知识表示的高效性  对非确定性知识表示的支持程度  可利用性：可利用这些知识进行有效推理。包括：  对推理的适应性：推理是根据已知事实利用知识导出结果的过程  对高效算法的支持程度：知识表示要有较高的处理效率  可实现性：要便于计算机直接对其进行处理  可组织性：可以按某种方式把知识组织成某种知识结构  可维护性：便于对知识的增、删、改等操作  自然性：符合人们的日常习惯  可理解性：知识应易读、易懂、易获取等

2.1.2知识表示的概念 知识表示的观点及方法 ①知识表示的观点 ⑩陈述性观点:知识的存储与知识的使用相分离 优点:灵活、简洁,演绎过程完整、确定,知识维护方便 缺点:推理效率低、推理过程不透明 ⑩过程性观点:知识寓于使用知识的过程中 优点:推理效率高、过程清晰 ⑩ 缺点:灵活性差、知识维护不便 ⑩知识表示的方法 ⑩逻辑表示法:一阶谓词逻辑 产生式表示法:产生式规则 ⑩结构表示法:语义网络,框架 过程表示法:

7 2.1.2 知识表示的概念 知识表示的观点及方法  知识表示的观点  陈述性观点：知识的存储与知识的使用相分离  优点：灵活、简洁，演绎过程完整、确定，知识维护方便  缺点：推理效率低、推理过程不透明  过程性观点：知识寓于使用知识的过程中  优点：推理效率高、过程清晰  缺点：灵活性差、知识维护不便  知识表示的方法  逻辑表示法：一阶谓词逻辑  产生式表示法：产生式规则  结构表示法：语义网络，框架  过程表示法：

第2章知识表示 ⑩2.1知识表示与知识表示的概念 ⑩2.2一阶谓词逻辑表示法 2.3产生式表示法 ⑩2.4语义网络表示法 02.5框架表示法 02.6过程表示法

8  2.1 知识表示与知识表示的概念  2.2 一阶谓词逻辑表示法  2.3 产生式表示法  2.4 语义网络表示法  2.5 框架表示法  2.6 过程表示法

22一阶谓词逻辑表示法 阶谓词逻辑表示法是一种基于数理逻辑的表示方法。 数理逻辑是一门研究推理的学科。可分为: 阶经典逻辑:一阶经典命题逻辑,一阶经典谓词逻辑 非一阶经典逻辑:指除经典逻辑以外的那些逻辑,例如:二阶逻 辑,多值逻辑,模糊逻辑等 主要讨论 一阶谓词逻辑表示的逻辑学基础 命题和真值;论域和谓词;连词和量词; 项与合式公式;自由变元与约束变元 ●谓词逻辑表示方法 谓词逻辑表示的应用 谓词逻辑表示的特性

主要讨论 ⚫ 一阶谓词逻辑表示的逻辑学基础 ⚫ 命题和真值；论域和谓词；连词和量词； ⚫ 项与合式公式；自由变元与约束变元 ⚫ 谓词逻辑表示方法 ⚫ 谓词逻辑表示的应用 ⚫ 谓词逻辑表示的特性 一阶谓词逻辑表示法是一种基于数理逻辑的表示方法。 数理逻辑是一门研究推理的学科。可分为： 一阶经典逻辑：一阶经典命题逻辑，一阶经典谓词逻辑 非一阶经典逻辑：指除经典逻辑以外的那些逻辑，例如：二阶逻 辑，多值逻辑，模糊逻辑等。 9

2.2.1一阶谓词逻辑表示的逻辑学基础 命题与真值 0命题的定义 ⑩断言:定义21一个陈述句称为一个断言 命题:具有真假意义的断言称为命题 0命题的真值: 0T:表示命题的意义为真 0F:表示命题的意义为假 命题真值的说明 ⑩一个命题不能同时既为真又为假 命题可在一定条件下为真,而在另一条件下为假

10 2.2.1一阶谓词逻辑表示的逻辑学基础 命题与真值  命题的定义：  断言：定义2.1 一个陈述句称为一个断言.  命题：具有真假意义的断言称为命题.  命题的真值：  T：表示命题的意义为真  F：表示命题的意义为假  命题真值的说明  一个命题不能同时既为真又为假  一个命题可在一定条件下为真，而在另一条件下为假