上海交通大学：《人工智能》课程教学资源（PPT课件）第5章 产生式系统、第6章 知识表示

第5章产生式系统 651产生式规则 产生式规则是表示知识的一种方式,一般形式为: P→>Q,或 If p then Q。 产生式的含义是:如果前提P被满足,则可推出结 论Q或执行Q所规定的动作 例:1)IF动物会飞AND会下蛋THEN该动物是鸟。 2)如果炉温超过上限,则关闭阀门。 3)如果病人有红色斑点,且病人发烧,且病人是 学龄儿童,则别人患的是水痘

第5章 产生式系统 5.1 产生式规则 产生式规则是表示知识的一种方式，一般形式为： P→Q，或 If P then Q。 产生式的含义是：如果前提P被满足，则可推出结 论Q或执行Q所规定的动作。 例： 1） IF 动物会飞 AND 会下蛋 THEN 该动物是鸟。 2）如果炉温超过上限，则关闭阀门。 3）如果病人有红色斑点，且病人发烧，且病人是 学龄儿童，则别人患的是水痘

第5章产生式系统 产生式规则与逻辑蕴含式的区别与联系 ·逻辑蕴含式是产生式,反之则不然。 基于产生式的推理模式 ·假言推理: (A→B)∧A→B 652产生式系统 52.1产生式系统的组成 产生式规则库。用于描述相应领域内的知识的产生式规则 的集合。规则库中的知识要求完整、一致、表达准确灵活、 知识组织合理; ·推理机。又称控制系统,是一个程序模块,负责产生式系 统的运行。如规则与事实的匹配、执行规则、停止控制等

第5章 产生式系统 产生式规则与逻辑蕴含式的区别与联系 • 逻辑蕴含式是产生式，反之则不然。 基于产生式的推理模式 • 假言推理： 5.2 产生式系统 5.2.1 产生式系统的组成 • 产生式规则库。用于描述相应领域内的知识的产生式规则 的集合。规则库中的知识要求完整、一致、表达准确灵活、 知识组织合理； • 推理机。又称控制系统，是一个程序模块，负责产生式系 统的运行。如规则与事实的匹配、执行规则、停止控制等。 (A → B)  A  B

立生式系统的组成 动态数据库。又称综合数据库。存放初始事实 数据、目标条件、中间结果和最后结果。 产生式规则库 推理机 动态数据库

产生式系统的组成 产生式规则库 动态数据库 • 动态数据库。又称综合数据库。存放初始事实、 数据、目标条件、中间结果和最后结果。 推理机

产生式系统的运行过程 从规则库中取一条规则,将其前提同当前动 态数据库中的事实/数据进行模式匹配 匹配成功否? Y 把该规则的结论放入当前动态数据库,或执 行规则所规定的动作

产生式系统的运行过程 从规则库中取一条规则，将其前提同当前动 态数据库中的事实/数据进行模式匹配 匹配成功否？ N Y 把该规则的结论放入当前动态数据库，或执 行规则所规定的动作

生式系统的控制策路(正向 推理) 6正向推理:从初始事实/数据出发,正向使用 规则进行推理,朝目标方向前进 步1初始化动态数据库,将初始事实、数据置入 动态数据库中 步2用动态数据库中的事实、数据匹配目标条件, 若目标条件满足,则推理成功,结束 步3用规则库中各规则的前提匹配动态数据库中 的事实/数据,将匹配成功的规则组成待用规则集。 步4若待用规则集为空,则运行失败,退出

产生式系统的控制策略（正向 推理） 正向推理：从初始事实/数据出发，正向使用 规则进行推理，朝目标方向前进。 步1 初始化动态数据库，将初始事实、数据置入 动态数据库中。 步2 用动态数据库中的事实、数据匹配目标条件， 若目标条件满足，则推理成功，结束。 步3 用规则库中各规则的前提匹配动态数据库中 的事实/数据，将匹配成功的规则组成待用规则集。 步4 若待用规则集为空，则运行失败，退出

立生式系统的正向推理 步5将待用规则集中各规则的结论加入动态数据 库,或者执行其动作,转步2 ·例1设动物分类的规则库为 R1:若某动物有奶,则它是哺乳动物。 R2:若某动物有毛发,则它是哺乳动物。 R3:若某动物有羽毛,则它是鸟。 R4:若某动物会飞且生蛋,则它是鸟。 R5:若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方,则它 是食肉动物。 R6:若某动物是哺乳动物且吃肉,则它是食肉动物 R7:若某动物是哺乳动物且有蹄,则它是有蹄动物。 R8:若某动物是有蹄动物且反刍食物,则它是偶蹄动物

产生式系统的正向推理 步5 将待用规则集中各规则的结论加入动态数据 库，或者执行其动作，转步2。 • 例1 设动物分类的规则库为： – R1： 若某动物有奶，则它是哺乳动物。 – R2：若某动物有毛发，则它是哺乳动物。 – R3：若某动物有羽毛，则它是鸟。 – R4：若某动物会飞且生蛋，则它是鸟。 – R5：若某动物是哺乳动物且有爪且有犬齿且目盯前方，则它 是食肉动物。 – R6：若某动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物。 – R7：若某动物是哺乳动物且有蹄，则它是有蹄动物。 – R8：若某动物是有蹄动物且反刍食物，则它是偶蹄动物

生式系统的正向推理 R9:若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹,则 它是老虎。 R10:若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点, 则它是金钱豹。 R11:若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色 且有暗斑点,则它是长颈鹿 R12:若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹,则 它是斑马 R13:若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白 色,则它是鸵鸟。 R14:若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色,则 它是企鹅。 R15:若某动物是鸟且善飞且不怕风浪,则它是海燕

产生式系统的正向推理 – R9：若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色条纹，则 它是老虎。 – R10：若某动物是食肉动物且黄褐色且有黑色斑点， 则它是金钱豹。 – R11：若某动物是有蹄动物且长腿且长脖子且黄褐色 且有暗斑点，则它是长颈鹿。 – R12：若某动物是有蹄动物且白色且有黑色条纹，则 它是斑马。 – R13：若某动物是鸟且不会飞且长腿且长脖子且黑白 色，则它是鸵鸟。 – R14：若某动物是鸟且不会飞且会游泳且黑白色，则 它是企鹅。 – R15：若某动物是鸟且善飞且不怕风浪，则它是海燕

动物分类产生式系统 再给出初始事实: F1:某动物有毛发 F2:吃肉 F3:黄褐色 F4:有黑色条纹 目标条件为:该动物是什么?

动物分类产生式系统 再给出初始事实： – F1：某动物有毛发 – F2：吃肉 – F3：黄褐色 – F4：有黑色条纹 目标条件为：该动物是什么？

动物分类产生式系统 6动物分类正向推理树 老虎 R9 食肉动物 R6 哺乳动物 R2 有毛发 吃肉黄褐色有黑色条纹

动物分类产生式系统 动物分类正向推理树 老虎 食肉动物 哺乳动物 有毛发 R2 R6 吃肉 黄褐色 有黑色条纹 R9

立生式系统的反向推理 6反向推理:从目标出发,反向使用规则进行推 理,朝初始事实或数据方向前进。 囧步1初始化动态数据库,将初始事实、数据置入 动态数据库。将目标条件置入目标链。 殴步2若目标链为空,则推理成功,结束 囧步3取出目标链中第一个目标,用动态数据库中 的事实、数据同其匹配,若匹配成功,转步2 步4用规则库中各规则的结论同该目标匹配,若 匹配成功,则将第一个匹配成功且未用过的规则的 前提作为新的目标,并取代原来的父目标而加入目 标链,转步3

产生式系统的反向推理 反向推理：从目标出发，反向使用规则进行推 理，朝初始事实或数据方向前进。 步1 初始化动态数据库，将初始事实、数据置入 动态数据库。将目标条件置入目标链。 步2 若目标链为空，则推理成功，结束。 步3 取出目标链中第一个目标，用动态数据库中 的事实、数据同其匹配，若匹配成功，转步2。 步4 用规则库中各规则的结论同该目标匹配，若 匹配成功，则将第一个匹配成功且未用过的规则的 前提作为新的目标，并取代原来的父目标而加入目 标链，转步3