第二章 知識表示方法

第二章知識表示方法2.1基本概念2.2謂詞邏輯表示法2.3狀態空間法2.4問題歸約法2.6語義網絡法2.7框架表示法2.8小結中南大學智能系統與智能軟件研究所第2.1節基本概念2.1.1什么是知識2.1.2知識的特性2.1.3知識的分類2.1.4知識的表示22.1.1什么是知識什么是知識（1）數據與信息用一組符號及其組合表示的信息稱為數據，泛指對客觀事物的數量、屬性、位置及其相互關系的的抽象表示。例：12ABC中午32.1.1什么是知識數據是信息的載體和表示，信息是數據在特定場合下的具體含義，即信息是數據的語義。兩者只有密切結合，才能實現世界中某一具體事務的描述。例如：2可以表示成2本書或2個人知識：把有關信息關聯起來所形成的信息結構42.1.2知識的特性相對正確性知識是否正確是有前提條件的，比如說唐朝人以胖為美；1+1=10不確定性信息與關聯是構成知識的兩個要素信息：精確地，不確定的，模糊的關聯：確定的，不確定的，除了真假之外還有其他狀態52.1.2知識的特性可表示性和可利用性表示：語言、圖形、文字、神經元網絡等利用：用知識解決所面臨的各種各樣的問題62.1.2知識的特性（1）由隨機性引起的不確定性例如：隨機事件拋幣（2）由模糊性引起的不確定性由模糊概念，模糊關系所形成的知識是不確定的比如，個子的高低72.1.2知識的特性（3）由不完全性引起的不確定性只有積累了大量的感性認識才能升華到理性認識的高度例如：疾病（4）由經驗性形成的不確定性專家的經驗—專家系統—精確描述有問題82.1.3知識的分類從作用范圍劃分（1）常識性知識：通用性知識是人們普遍知道的知識，適用于所有領域（2）領域性知識：是面向某個領域的知識，是專業性知識，只有相應專業的人員才能掌握并用來求解領域內的問題92.1.3知識的分類從知識的作用劃分（1）事實性知識：用于描述領域內有關概念、事實、事物的屬性和狀態等例如：糖的甜的一年有春夏秋冬四個季節102.1.3知識的分類（2）過程性知識：是指領域相關的知識，用于指出如何處理與領域相關的信息，以求得問題的解。用產生式規則和語義網絡求解（3）控制性知識：又稱深層知識。用已有的知識進行問題求解的知識，即關于知識的知識112.1.3知識的分類從確定性劃分（1）確定性知識：可指出真值是“真”和“假”的知識（2）不確定性知識：是對不精確，不完全，模糊性知識的總稱。122.1.3知識的分類從知識結構及表現形式劃分（1）邏輯性知識：反映人們邏輯思維過程的知識，一般具有因果關系和難以精確描述的特點，通常基于專家經驗。一階謂詞邏輯，產生式表示法用來表示這種知識132.1.3知識的分類（2）形象性知識：例如：樹從抽象、整體的觀點劃分（1）零級知識事實，領域，方程，常識性知識及原理性知識（2）一級知識經驗性啟發性知識（3）二級知識運用以上兩級知識的知識142.1.4知識的表示知識的表示：在選擇知識表示方法時，應考慮以下幾個方面（1）充分表示領域知識在醫療診斷領域，只是具有經驗性，因果性，適合于用產生式表示法進行表示152.1.4知識的表示在設計領域，一個部件由多個子部件組成，它們即有共性又有個性，需要用框架表示法和產生式表示結合起來。（2）有利于對知識的利用表示：領域知識—形式化—計算機內部存儲利用：使用知識進行推理，求解現實問題表示的目的是利用，利用的基礎是表示162.1.4知識的表示（3）便于對知識的組織，維護和管理組織：依賴于知識的表示方法維護：知識的質量、數量、性能方面補充、修改、刪除管理：保持知識的一致性、完整性（4）便于理解和實現17謂詞邏輯是在命題邏輯的基礎上發展來的，命題邏輯是謂詞邏輯的一種特殊形式命題：是具有某種真假意義的語句。代表人們進行思維是的一種判斷，或為肯定，或為否定。永真：太陽是東升西落的。2.2謂詞邏輯法18謂詞：一個謂詞可分為謂詞名+個體兩部分，謂詞名用于刻畫個體的性質、狀態或個體間的關系，個體用于表示某個獨立存在的事物或某個抽象的概念。謂詞的一般形式：P(x1,x2…..xn)謂詞名用大寫字母個體用小寫字母，可為常量、變元、函數謂詞中包含的個體的數目稱為謂詞的元數P(x):一元謂詞P(x,y):二元謂詞P(x1,x2…..xn):n元謂詞2.2謂詞邏輯法19P(x1,x2…..xn)中，若xi都是個體常量、變元、函數稱它為一階謂詞。如果xi本身又是一個一階謂詞，稱為二階謂詞。例：老張是教師。Teacher（zhang）小張的母親是教師Teacher(mother(zhang))202.2.1謂詞邏輯的語法語義謂詞邏輯的基本組成是謂詞符號、變量符號、函數符號和常量符號，并用圓括號、方括號、花括號、逗號隔開，以表示論域內的關系。例如：機器人在1號房間(Room1)內INROOM(ROBOT,r1)212.2.1謂詞邏輯的語法語義常量符號是簡單的項，用來表示論域內的物體和實體，也可以是實際的問題和人，也可以是概念或者是具有名字的任何事情。變量符號也是項，但是不必明確涉及是哪一個實體。函數符號表示論域內的函數222.2.1謂詞邏輯的語法語義對于每個謂詞符號，必須規定定義域內的一個相應關系；對于每個常量符號，必須規定定義域內相應的一個實體；對于每個函數符號，則必須規定定義域內相應的一個函數。232.2.2謂詞邏輯的連詞和量詞謂詞公式（1）、連接詞~：否定、非、P為真，~P為假：合取，與：析取，或：蘊含：雙條件，P當且僅當Q242.2.2謂詞邏輯的連詞和量詞用連詞符號組合多個原子公式以構成比較復雜的合式公式。我喜愛音樂和繪畫李住在一棟黃色的房子里李明打籃球或踢足球252.2.2謂詞邏輯的連詞和量詞如果該書是何平的，那么它是藍色的如果劉華跑的最快，那么他取得冠軍機器人不在2號房間內262.2.2謂詞邏輯的連詞和量詞一個原子公式P(x)，對于所有可能的變量x都具有T，這個特性可以在P(x)前面加上全稱量詞來表示。如果至少一個x值可使P(x)具有真值T，那么這一特性可由P(x)前面加上存在量詞來表示。例如：所有機器人都是灰色的1號房間內有個物體272.2.3謂詞公式原子公式的的定義：用P(x1，x2，…，xn)表示一個n元謂詞公式，其中P為n元謂詞，x1,x2,…，xn為客體變量或變元。通常把P(x1,x2,…,xn)叫做謂詞演算的原子公式，或原子謂詞公式。分子謂詞公式可以用連詞把原子謂詞公式組成復合謂詞公式，并把它叫做分子謂詞公式。2.3謂詞邏輯法28合式公式的遞歸定義：（1）原子謂詞公式是合式公式（2）若A是合式公式，則~A也是合式公式（3）若A和B是合式公式，則也是合式公式（4）若A是合式公式，X是A中的自由變元，則都是合式公式29等價—如果兩個合式公式，無論如何解釋，其真值表都是相同的，那么就稱此二者是等價的。~（~P）等價于P等價于

等價于等價于302.2.4置換與合一假元推理—由合式公式W1和W1W2產生合式公式W2的運算。全程化推理—它是由合式公式產生合式W(A)，其中A為任意常量符號。綜合推理---同時應用假元推理和全程化推理，可由合式公式和

W1(A)生成合式公式W2(A)，即尋找A對x的替換，使W1(A)和W1(x)一致。312.2.4置換與合一置換一個表達式可為變量符號、常量符號或函數表達式。函數表達式由函數符號和項組成。一個表達式的置換就是在該表達式中用置換項置換變量。例2.2表達式P[x,f(y),B]的四個置換為s1={z/x,w/y}s2={A/y}s3={q(z)/x,A/y}s4={c/x,A/y}置換P[x,f(y),B]后得：322.2.4置換與合一置換P[x,f(y),B]s1=P[z,f(w),B]P[x,f(y),B]s2=P[x,f(A),B]P[x,f(y),B]s3=P[q(z),f(A),B]P[x,f(y),B]s4=P[c,f(A),B]33合一（Unification)合一：尋找項對變量的置換，以使兩表達式一致。可合一：如果一個置換s作用于表達式集{Ei}的每個元素，則我們用{Ei}s來表示置換例的集。我們稱表達式集{Ei}是可合一的。如果存在一個置換s使得：E1s=E2s=E3s=…….那么就稱s為{Ei}合一者2.3謂詞邏輯法34合一例2.3表達式集{P[x,f(y),B],P[x,f(B),B]}的合一者為s={A/x,B/y}

P[x,f(y),B]s=P[x,f(B),B]s=P[A,f(B),B]

即s使表達式成為單一形式p[A,f(B),B]352.2.5一階謂詞邏輯表示法2.2.4.1表示知識的方法謂詞邏輯適合于表示事物的狀態、屬性、概念等事實性的知識，事務間確定的因果關系。首先確定謂詞，然后用連詞連接例:362.2.5.1表示知識的方法有下列知識：自然數都是大于零的整數所以整數不是偶數就是奇數偶數除以2是整數定義謂詞為：N（x）：x是自然數I（x）：x是整數E（x）：x是偶數O（x）：x是奇數G（x）：x大于零S（x）：表示x除以2372.2.5.1表示知識的方法連詞連接表示：自然數都是大于零的整數所有整數不是偶數就是奇數偶數除以2是整數382.2.5.1表示知識的方法例2設在房間c處有一個機器人，在a及b處各有一張桌子，a桌子上有一個盒子，為了讓機器人把盒子從a處拿到b處的桌子上，然后再回到c處，需要制定相應的行動規則，用一階謂詞邏輯來描述機器人的行動過程392.2.5.1表示知識的方法謂詞定義：Table（x）：x是桌子Empty（y）：y手中是空的At（y，z）：y在z的附近Holds（y，w）：y拿著wOn（w，x）：w在x上面402.2.5.1表示知識的方法域x的個體域{a，b}y的個體域{robot}z的個體域{a，b，c}w的個體域{box}412.2.5.1表示知識的方法狀態初始狀態At（robot，c）Empty（robot）On（box，a）Table（a）Table（b）422.2.5.1表示知識的方法狀態目標狀態At（robot，c）Empty（robot）On（box，b）Table（a）Table（b）432.2.5.1表示知識的方法操作：條件+動作條件：謂詞方式動作：通過動作前后的狀態變化表示Goto（x，y）：從x走到y處Pick-up（x）：在x處拿起盒子Set-down（x）：在x處放下盒子442.2.5.1表示知識的方法行動規則452.2.5.1表示知識的方法462.2.5.1表示知識的方法一階謂詞邏輯表示法的特點（1）優點自然性、精確性、嚴密性、容易實現（2）局限性不能表示不確定的知識組合爆炸效率低472.3狀態空間法

（StateSpaceRepresentation）問題求解技術主要是兩個方面：問題的表示求解的方法狀態空間法狀態（state）算符（operator）狀態空間方法482.3狀態空間法

（StateSpaceRepresentation）狀態：是為描述某類不同事物間的差別而引入的一組最少變量q0，q1，…，qn的有序集合，其矢量形式如下：

Q=［q0,q1,…,qn］T

式中每個元素qi(i=0,1，…，n)為集合的分量，稱為狀態變量。給定每個分量的一組值就得到一個具體的狀態，如

=［q0k,q1k,…，qnk］T492.3狀態空間法

（StateSpaceRepresentation）算符：使問題從一種狀態變化為另一種狀態的手段稱為操作符或算符。操作符可為走步、過程、規則、數學算子、運算符號或邏輯符號等。502.3狀態空間法

（StateSpaceRepresentation）問題的狀態空間(statespace)是一個表示該問題全部可能狀態及其關系的圖，它包含三種說明的集合，即所有可能的問題初始狀態集合S、操作符集合F以及目標狀態集合G。因此，可把狀態空間記為三元狀態(S，F，G)。512.3狀態空間法

（StateSpaceRepresentation）狀態空間表示法對一個問題的狀態描述，必須確定3件事：(1)該狀態描述方式，特別是初始狀態描述；

(2)操作符集合及其對狀態描述的作用；

(3)目標狀態描述的特性。522.

狀態空間表示概念詳釋例如下棋、迷宮及各種游戲。OriginalStateMiddleStateGoalState2.1狀態空間法53例:三數碼難題

（3puzzleproblem）123123123312312312初始棋局目標棋局2.1狀態空間法542.3狀態空間法

（StateSpaceRepresentation）狀態空間表示舉例—產生式系統552.3.1產生式表示法“產生式”這一術語是由美國數學家波斯特在1943年提出的，它根據串代替原則提出了一種被稱為波斯特機的計算機模型，模型中每條規則稱為一個產生式。1965年年美國的紐厄爾和西蒙利用這一原理建立了一個人類的認知模型。562.3.1產生式表示法一個產生式系統由下列3部分組成：總數據庫(globaldatabase)，它含有與具體任務有關的信息。用于存儲求解過程中各種當前信息的數據結構，如問題的初始狀態、事實或證據、中間推理結論和最后結果等。當產生式規則中某條規則的前提與總數據庫中的某些事實相匹配時，該規則被激活。并把其結論作為新的事實存入數據庫。572.3.1產生式表示法一套規則，用于存放與求解問題有關的某個領域的知識的規則集合及其交換規則。它對數據庫進行操作運算。每條規則由左右兩部分組成，左部鑒別規則的適用性或先決條件，右部描述規則應用時所完成的動作。應用規則來改變數據庫。582.3.1產生式表示法控制策略為一推理機構，由一組程序組成，用來控制產生式系統的運行，決定問題求解過程的推理線路，實現對問題的求解。59有向圖路徑代價圖的顯示說明圖的隱示說明2.3.2狀態圖示法AB2.1狀態空間法602.3.2狀態圖示法有向圖：一對節點用弧線連接起來，從一個節點指向另外一個節點，這種圖稱為有向圖。路徑：代價：給各弧線指定代價以表示加在相應算符上的代價。用c(ni,nj)來表示從節點ni指向節點nj上的代價。兩節點上路徑的代價等于連接該路徑上各節點的所有弧線的代價之和。612.3.2狀態圖示法圖的顯示表示：各個節點及其具有代價的弧線由一張表明確給出。圖的每一個節點，后繼節點，連接弧線的代價622.3.3狀態空間表示舉例在一個房間內有一只猴子（可把這只猴子看做一個機器人）、一個箱子和一束香蕉。香蕉掛在天花板下方，但猴子的高度不足以碰到它。那么這只猴子怎樣才能摘到香蕉呢？圖1表示出猴子、香蕉和箱子在房間內的相對位置。用四元表列（W,x,Y,z）來表示這個問題的狀態。63

狀態空間表示舉例例：猴子和香蕉問題2.1狀態空間法642.3.3狀態空間表示舉例其中，W－猴子的水平位置x－當猴子在箱子頂上時取x=1；否則取x=0Y－箱子的水平位置z－當猴子摘到香蕉時取z=1；否則取z=0652.3.3狀態空間表示舉例這個問題中的操作（算符）如下：

1、goto(U)猴子走到水平位置U

或者用產生式規則表示為 （W，0，Y，z）goto（U）（U，0，Y，z）(W，0，Y，z)變換為狀態(U，0，Y，z)。662.3.3狀態空間表示舉例2、pushbox（V）猴子把箱子推到水平位置V用產生式規則表示為（W，0，W，z）pushbox（V）（V，0，V，z）672.3.3狀態空間表示舉例條件：猴子與箱子必須在同一位置上，并且，猴子不是在箱子頂上。應當注意的是，要應用算符pushbox（V），就要求產生式規則的左邊，猴子與箱子必須在同一位置上，并且，猴子不是在箱子頂上。這種強加于操作的適用性條件，叫做產生式規則的先決條件682.3.3狀態空間表示舉例3、climbbox猴子爬上箱頂，即有

（W，0，W，z）climbbox

（W，1，W，z）條件：猴子和箱子應當在同一位置上，而且猴子在箱頂上。

692.3.3狀態空間表示舉例4、grasp猴子摘到香蕉，即有（c，1，c，0）grasp（c，1，c，1）

條件：猴子和箱子都在位置c上，并且猴子已在箱子頂上。702.3.3狀態空間表示舉例求解過程令初始狀態為(a,0,b,0)。這時，goto(U)是唯一適用的操作，并導致下一狀態(U，0，b,0)。現在有3個適用的操作，即goto(U)，pushbox(V)和climbbox(若U=b)。其中，c是香蕉正下方的地板位置。712.3.3狀態空間表示舉例該初始狀態變換為目標狀態的操作序列為：{goto(b),pushbox(c),climbbox,grasp}722.3.3狀態空間表示舉例應當說明的是，在這種情況下，算符（操作）的適用性及作用均由產生式規則表示。例如，對于規則（2），只有當算符pushbox(V)的先決條件，即猴子與箱子在同一位置上而且猴子不在箱頂上這些條件得到滿足時，算符pushbox(V)才是適用的。732.3.3狀態空間表示舉例這一操作算符的作用是猴子把箱子推到位置ｖ。在這一表示中，目標狀態的集合可由任何最后元素為1的表列來描述。74(b，1，b，0)（U，0，b，0）（V，0，V，0）（c，1，c，0）（U，0，V，0）（c，1，c，1）（a，0，b，0）目標狀態goto（U）goto（U）U=b，climbboxgoto（U）U=bpushbox（V）猴子和香蕉問題的狀態空間圖goto（U）U=V2.1狀態空間法752.4問題歸約法

（ProblemReductionRepresentation）子問題1子問題n原始問題子問題集本原問題76問題歸約是另一種基于狀態空間的問題描述與求解方法。已知問題的描述，通過一系列變換把此問題最終變為一個子問題集合，這些子問題的解可以直接得到，從而解決了初始問題。77問題歸約表示的組成部分：一個初始問題描述；一套把問題變換為子問題的操作符；一套本原問題描述。問題歸約的實質：從目標(要解決的問題)出發逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直至最后把初始問題歸約為一個平凡的本原問題集合。2.2問題規約法782.4.1問題歸約描述

（ProblemReductionDescription）梵塔難題123CBA2.2問題規約法79(1)移動圓盤A和B至柱子2的雙圓盤難題(2)移動圓盤C至柱子3的單圓盤難題(3)移動圓盤A和B至柱子3上的雙圓盤難題80解題過程（3個圓盤問題）1231231231231231231232.2問題規約法81梵塔問題歸約圖（113）（123）

（111）（113）

（123）（122）

（111）（333）

（122）（322）

（111）（122）

（322）（333）

（321）（331）

（322）（321）

（331）（333）

2.2問題規約法822.4.2與或圖表示與或圖表示能夠方便的用一個類似于圖的結構來表示把問題規約為后繼問題的替換集合，畫出規約問題圖。模擬問題規約方法的相關結構是一個與或圖。與或圖的中的節點之一—起始節點對應于原始問題描述，而對應于本源問題的節點叫做終葉節點。832.4.2與或圖表示1.與圖、或圖、與或圖2.2問題規約法ABCD與圖ABC或圖842.2問題規約法BCDEFGAHMBCDEFGAN852.一些關于與或圖的術語2.2問題規約法HMBCDEFGAN父節點與節點弧線或節點子節點終葉節點863.定義2.2問題規約法與或圖例子ttttttttt（a）（b）有解節點無解節點終葉節點87不可解節點的一般定義沒有后裔的非終葉節點為不可解節點。全部后裔為不可解的非終葉節點且含有或后繼節點，此非終葉節點才是不可解的。后裔至少有一個為不可解的非終葉節點且含有與后繼節點，此非終葉節點才是不可解的。2.2問題規約法88與或圖構成規則1、與或圖中的每一個節點代表一個要解決的單一問題或問題集合。圖中所含起始節點對應于原始問題。2、對應于本源問題的節點，叫做終葉節點，它沒有后裔3、對于把算符應用于問題A的每種可能情況，都把問題變換為子問題集合。4、對于代表兩個或兩個以上子問題集合的每個節點，有向弧從此節點指向此子問題集合的各個節點。892.6語義網絡表示法語義網絡的概念語義網絡是通過概念及其語義關系來表達知識的一種網絡圖。從圖論的觀點看，它是一個“帶標識的有向圖”。90語義網絡表示法有向圖的節點：表示各種事物，狀態，概念，情況，屬性，動作等。弧：表示各種語義關系，指明它所連接的結點間的某種語義關系。91語義網絡表示法語義網絡具有下列特點：(1)能把實體的結構、屬性與實體間的因果關系顯式和簡明的表達出來，與實體相關的事實、特征和關系可以通過相應的節點弧線推導出來。(2)由于概念相關的屬性和聯系被組織在一個相應的節點中，因而使概念易于受訪和學習(3)表示問題更加直觀，易于理解(4)語義網絡的語義解釋依賴于該結構的推理過程而沒有結構的約定，因而得到的推理不能保證像謂詞邏輯法那樣有效(5)節點間的聯系可以是線狀、樹狀或網狀，存儲和檢索比較復雜922.6.1語義網絡基本概念由語義單元構成，稱為語義基元，用三元組表示：（結點1，弧，結點2）基本網元：932.6.1語義網絡基本概念雪是白的李麗22歲王老師教小剛942.6.1語義網絡基本概念例：所有的燕子都是鳥。小燕是一只燕子。鳥有翅膀。952.6.1語義網絡基本概念語義網絡與謂詞邏輯有相似的表示能力（結點1，弧，結點2）

P（個體1，個體2）一個語義基元相當于一個二元謂詞，謂詞邏輯中的個體也就是語義網絡中相關的實體。弧及其與上的關系相當于謂詞P的意義。96以上例子用謂詞表示Color（snow，white）Age（Lilee，22）ISKINDOF(燕子，鳥)Bird(燕子)972.6.2基本語義關系類屬關系包含關系屬性關系位置關系相近關系推論關系982.6.2基本語義關系類屬關系：指具有共同屬性的不同事物間的分類關系、成員關系或實例關系。--具有屬性的繼承性A-kind-ofA-member-ofIs-a992.6.2基本語義關系包含關系指具有組織中結構特征的“部分與整體”之間的關系Part-of100屬性關系--指事物和其屬性之間的關系，如具有某種屬性，有某種能力等。--HaveCan101時間關系：指不同事件在其發生時間方面的先后次序關系。--BeforeAfter102位置關系：指不同事物在物理位置方面的關系。103相近關系：指不同事物在形狀和內容等方面的相似和相近

Similar-toNear-to104推論關系：指從一個概念推出另一個概念的語義關系在實際的應用中可以選擇以上通用的語義關系，也可以根據具體實體關系來自己定義語義關系1052.6.2語義網絡的知識表示方法一元關系的語義網絡表示--是指用一元謂詞P（x）表示的關系二元關系的語義網絡表示--是指用二元謂詞P（x，y）表示的關系多元關系的語義網絡表示是指用多元關系P（x1，x2，….）表示的關系邏輯關系的表示--連接詞與量詞的表示方法106一元關系的語義網絡表示一元關系：實體的性質、屬性等STUDENT(LiMing)FLY(Bird)SHINE(sun)表示方法：用結點1表示實體，結點2表示實體的屬性或性質等，用弧表示結點1和結點2之間的關系107二元關系的語義網絡二元關系例：所有的燕子都是鳥例：小燕是一只燕子，燕子是鳥，巢-1是小燕的巢，巢-1是巢中的一個108多元關系表示方法：通過增加關系結點、動作結點、事件結點或情況結點等方法把多元關系轉化為多個二元關系。例：長河給江濤一張磁盤

GIVE（長河，江濤，一張磁盤）--長河，江濤，一張磁盤之間找不到一個可以把三者都聯系起來的關系或實體109考慮增加結點使得各實體與此結點都能建立聯系，形成網絡：動作結點（給）或事件結點（給予事件）帶動作結點的語義網絡的表示方法110多元關系（3）用語義網絡表示比較復雜的知識簡單—有聯系—組織111112帶事件結點的語義網絡113（2）用語義網絡表示事實間的關系分類關系114聚集關系—下層概念是其上層概念的一個方面或者是一個部分115多元關系的語義網絡表示小燕子這只燕子從春天到秋天占一個巢OCCUPATION（小燕子，燕子，春天，秋天，巢）116邏輯關系表示合取與析取的表示-是知識的常用邏輯關系-方法：添加合取結點和析取結點存在量詞和全稱量詞表示-謂詞邏輯中的存在量詞通過添加一個實體結點，并用“is-a”，“a-kind-of”等語義關系與其它實體結點相聯接。117邏輯關系表示合取、析取關系的語義網絡1182.6.3存在量詞和全稱量詞的表示全稱量詞：要用網絡分區技術來實現。基本思想是把一個表示復雜知識的命題劃為若干個子命題，每個子命題用一個較簡單的語義網絡表示，稱為子空間，多個子空間構成一個大空間。空間可以逐層嵌套，子空間之間用弧互相連接。1192.6.3存在量詞和全稱量詞的表示例：每個學生都背誦了一首唐詩

s是全稱變量，表示任一個學生

r是存在量詞，表示某一次背誦

p是存在量詞，表示某一首唐詩

s，r，p及其語義網絡構成了一個子網

g是子空間的代表

F指出它代表的子空間的具體形式1202.6.3存在量詞和全稱量詞的表示指出s是個全稱變量GS代表整個空間1212.6.4語義網絡的推理過程語義網絡表示的系統--知識庫：語義網絡表示知識--推理機構語義網絡的推理--繼承：是指把對事物的描述從概念結點或類結點傳遞到實例結點。--匹配：就是在知識庫的語義網絡中尋找與待求解問題相符的語義網絡模式。1222.6.4語義網絡的推理過程繼承例：已知事實：李華的汽車是紅色的。通過結點關系可知，李華的汽車繼承了所有汽車具有的屬性。1232.6.4語義網絡的推理過程繼承的過程：（1）建立一個結點表F，將待求解結點放入F。建立一個集合S，存放待求結點的屬性。（2）從F表頭放入取出一個結點，將與此結點以繼承弧相連的所有結點放入F表尾，同時將它們的所有屬性放入集合S。刪除F表的第一個結點。（3）重復2知道F為空。則S是待求解結點繼承來的所有屬性。124匹配--對于針對語義網中的某個或某些概念提出的問題，通過語義網絡的匹配來回答--何時，何地，做什么，誰做，x是什么，什么是x，x的原因，x的目的，求證等。125匹配例：海浪把戰艦輕輕的搖海浪在輕輕的搖什么？怎么搖動？搖動是什么意思？126匹配過程（1）將待求解問題用語義網絡表達出來，用未知結點表示待求答案。（2）在知識庫中求解與問題語義網絡相匹配的網絡片段。（3）當找到與問題語義網絡相匹配的網絡片段時，網絡片段中與未知結點對應的結點就是所求解的問題。127匹配海浪在輕輕的搖什么？問題語義網絡表示：128匹配的語義網絡片段129方法初始問題算符目標結果

狀態空間法

歸約法謂詞邏輯法

語義網絡法狀態結點合式公式結點算符弧子句集（setofclause）置換合一消解反演鏈目標狀態結點根結點目標網絡解答路徑（path）解答樹（tree）nil語義網絡知識表示方法間的關系1302.7框架表示法2.7.1框架理論--人們對現實世界各種事物的認識都是以一種類似于框架的結構存儲在記憶中。--當遇到新事物時，就從記憶中找到一個合適的框架，并根據新的情況對其加以修改、補充，從而形成對這個新事物的認識，稱為實例框架。1312.7.1框架表示法--框架是知識的基本單位，一組相關框架連接起來就形成了一個框架系統。框架是表示某種對象屬性的數據結構1322.7.2框架和實例框架框架的基本結構1332.7.2框架和實例框架框架名：<教師>姓名：單位（姓，名）年齡：單位（歲）性別：范圍（男，女）職稱：范圍（教授，副教授，講師，助教）部門：單位（系，教研室）住址：<住址-1>工資：<工資-1>開始工作時間：單位（年，月）截止時間：單位（年，月）缺省：現在1342.7.2框架和實例框架框架名：<教師-1>姓名：陳華年齡：36性別：女職稱：副教授部門：計算機系教研室住址：<住址框架>工資：<工資框架>開始時間：2001.3截止時間：2009.61352.7.2框架及實例框架1362.7.2框架及實例框架實例框架：把具體信息填入其槽及側面1372.7.3框架系統框架系統：多個相互聯系的框架組織起來就形成了框架系統。基本結構：橫向和縱向聯系--橫向聯系：一個框架的槽值或側面值是另外一個框架的名字，即對另一個框架的調用。--縱向聯系：具有繼承關系的框架之間構成的縱向聯系。138框架網絡：用框架名作為槽值，建立框架間的橫向聯系；用繼承槽建立框架間的縱向聯系，像這樣具有橫向和縱向聯系的一組框架成為框架網絡。師生員工框架教職工框架學生框架教師框架工人框架電子系學生框架機械系學生框架教師1教師2學生1學生21392.7.3框架系統框架名：<師生員工>姓名：單位（姓，名）年齡：單位（歲）性別：范圍（男，女）缺省：男健康狀況：范圍（健康，一般，差）缺省：一般住址：<住址框架>1402.7.3框架系統框架名：<教職工>繼承：師生員工工作類型：范圍（教師、干部、工人）缺省：教師開始工作時間：單位（年，月）截止工作時間：單位（年，月）缺省：現在離退休狀況：范圍（離休，退休）缺省：退休1412.7.3框架系統框架名<教師>繼承：教職工部門：單位（系，教研室）語種：范圍（英語，法語，日語，德語）缺省：英語外語水平：范圍（優、良、中、差）缺省：良職稱：范圍（教授，副教授，講師，助教）缺省：講師1422.7.3框架系統1432.7.3框架系統1442.7.4框架中槽的設置與組織框架中槽的設置與組織(1)、充分表達事物有關方面的屬性系統設計目標所要求的屬性，問題求解可能用到的屬性僅對有關屬性設立槽，不可面面俱到(2)、充分表達相關事物間的各種關系在框架系統中，事物之間的聯系是通過在槽中填相應的框架名來實現的，至于他們之間的關系，由槽名指定，常定義一些標準槽名，直接引用不說明。1452.7.4框架中槽的設置與組織框架表示法中的標準槽名ISA槽AKO槽Subclass槽Instance槽Part-of槽Infer槽Possible-reason槽Similar槽Rotation槽1462.7.4框架中槽的設置與組織ISA槽：用于指出事物間抽象概念上類屬關系(是一個，是一種，是一只)。當他作為下層框架的槽時，表示該下層框架所描述的事物是其上層框架的一個特列，上層框架是下層框架的更一般或更抽象的概念例：“運動員”框架----“棋手”框架AKO槽：具體指出事物間類屬關系Subclass槽：指出子類與類之間的類屬關系Instance槽：用來建立AKO槽的逆關系，建立上層與下層之間的繼承性1472.7.4框架中槽的設置與組織Part-of槽：指出部分—全體的關系，不具有共性和繼承性，例如汽車和輪胎Infer槽：用來指出兩個框架描述事物的邏輯推論關系，用它可以表示相應的產生式規則1482.7.4框架中槽的設置與組織框架名：<診斷規則>框架名：<結論>癥狀1：咳嗽病名：感冒癥狀2：發燒治療方法：服用感冒清癥狀3：流涕注意事項：多喝開水infer：<結論>預后：良好

可信度：0.81492.7.4框架中槽的設置與組織Possible-reason槽：與infer槽作用相反，它用來把某個結論與原因聯系起來例感冒感染流感病毒(3)對槽和側面進行合理的組織盡量把不同框架描述的相同屬性抽取出來構成上層框架，而在下層框架中只描述相應事物