人工智能第二章_知识表示

第2章 知识表示

如何表示知识是人工智能研究的一个重要议题 知识表示

以形式化方式表示知识； 供计算机自动处理；2.1 概述 基本的知识表示方式 2.2 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 脚本 2.7 状态空间表示法★ 2.8 面向对象的知识表示

【本章内容】

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2.1 概述 知识表示是智能系统的重要基础，是人工智能中 最活跃的研究部分之一。 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。

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知识的概念

知识就是人类认识自然界(包括社会和人)的精神 产物，是人类进行智能活动的基础 。 知识按其作用可大致分为三类· 描述性知识。表示对象及概念的特征及其相互关系的知 识，以及问题求解状况的知识，也称为事实性知识。 · 判断性知识。表示与领域有关的问题求解知识如推理规 则等，也称为启发性知识 · 过程性知识。表示问题求解的控制策略，即如何应用判 断性知识进行推理的知识。

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按照作用的层次，知识还可以分成以下两类· 对象级知识，直接描述有关领域对象的知识，或 称为领域相关的知识。 · 元级知识，描述对象级知识的知识，如关于领域 知识的内容、特征、应用范围、可信程度的知识 以及如何运用这些知识的知识，也称为关于知识 的知识

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注意 知识是人通过实践，认识到的客观世界的规 律性的东西。 知识在信息的基础上增加了上下文信息，提 供了更多的意义，因此也就更加有用和有价 值。 知识是随着时间的变化而动态变化的，新的 知识可以根据规则和已有的知识推导出来。

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知识是经过加工的信息，它包括事实、信

念和启发式规则。·事实：是关于对象和物体的知识。

·规则：是有关问题中与事物的行动、动作相 联系的因果关系的知识。

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知识表示在人工智能体的建造中起到关键作用

以适当方式表示知识，才导致智能体展示出智能行 为

知识表示是数据结构及其处理机制的综合

知识表示=符号(结构)+处理机制，其中 恰当的符号(结构) 用于存储要解决的问题、可能的中间解答和最终解

答以及解决问题涉及的知识；

配套的处理机制 仅有符号(结构)不能体现出系统具有知识； 只有对其作适当的处理才构成意义。

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AI对知识表

示方法的要求(1)表示能力，要求能够正确、有效地将问题求解所 需要的各类知识都表示出来。 (2)可理解性，所表示的知识应易懂、易读。 (3)便于知识的获取，使得智能系统能够渐进地增加 知识，逐步进化。 (4)便于搜索，表示知识的符号结构和推理机制应支 持对知识库的高效搜索，使得智能系统能够迅速 地感知事物之间的关系和变化；同时很快地从知 识库中找到有关的知识。 (5)便于推理，要能够从己有的知识中推出需要的答 案和结论。2013-4-19 8

2.2 谓词逻辑表示法用形式逻辑(尤其是一阶谓词逻辑)表示 知识是AI 研究中提出使用的一种普遍方法。

1. 命题逻辑和谓词逻辑命题逻辑和谓词逻辑是最先应用于人工智 能的两种逻辑，谓词逻辑是在命题逻辑基础上发 展起来的，命题逻辑可以看作是谓词逻辑的一种 特殊形式。

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(1) 命题[定义1] 命题是具有真假意义的语句。 命题代表人们进行思维时的一种判断，或 者是肯定，或者是否定，只有这两种情况。若 命题的意义为真，则称它的真值为真。记作T; 若命题的意义为假，则称它的真值为假，记作 F。一个命题不能同时既为真又为假，但可以 在一定条件下为真，在另一条件下为假。例如：“北京是中华人民共和国的首都”, “3<5” 都是真值为T的命题。2013-4-19 10

“太阳从西边升起”,“煤球是白的”都是真值为 F 的命题。 “1+1=10”在二进制情况下是真值为 T 的命题， 在十进制下是真值为 F 的命题。 在命题逻辑中，命题通常用大写的英文字母表示： 例如，可以用 P 表示“西安是个古老的城市” 。

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命题类型命题有两种类型：

(1)原子命题：不能分解成更简单的陈述语 句，称为原子命题。(2)复合命题：由联结词、标点符号和原子 命题等复合构成的命题，称为复合命题。

注意：所有这些命题都应具有确定的真值。

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了解几个概念

命题常量：如果一个命题标识符表示确 定的命题，就称为命题常量。 命题变元：如果命题标识符只表示任意 命题的位置标志，就称为命题变元。

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注意：(1)因为命题变元可以表示任意命题，所以它不 能确定真值，故命题变元不是命题。 (2)当命题变元P用一个特定的命题取代时，P才 能确定真值，这时也称为对P进行指派。 (3)当命题变元表示原子命题时，该变元称为原 子变元。

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命题这种表示法有较大的局限性，它无法把它 所描述的客观事物的结构及逻辑特征反映出来， 也不能把不同事物的共同特征描述出来。 例如：对“老李是小李的父亲”这一命题，若 用英文字母 P 表示，

怎么也看不出老李与小 李的父子关系。

由于这些原因，在命题逻辑的基础上，发展起 来了谓词逻辑。

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谓词逻辑谓词逻辑：根据对象和对象上的谓词(即对 象的属性和对象之间的关系),通过使用连 接词和量词来表示世界。 主要思想：世界是由对象组成的，可以由标 识符和属性来区分它们。在这些对象中，还 包含着相互的关系。

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注意:

在命题逻辑中，每个表达式都是句子，表 示事实。在谓词逻辑中，有句子，但是也有项，表 示对象。常量符号、变量和函数符号用于 表示项，量词和谓词符号用于构造句子。

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语法★命题逻辑的符号包括以下几种： (1)命题常元：True(T)和False(F); (2)命题符号：P、Q、R、T等； (3)联结词： ① ¬; ②∧;③∨; ④ →; ⑤ 。 (4)括号：( )。

命题逻辑主要使用这5个联结词，通过这些 联结词，可以由简单的命题构成复杂的复合 命题。 连词优先级别是 ,∧、∨, 、 ,但可 通过括号改变优先级。2013-4-19 18

语义★

¬: 否定(Negation),复合命题¬Q表示否定Q的

真值的命题,即“非Q”

②∧: 合取(Conjunction),复合命题P∧Q表示

P和Q的合取,即“P与Q”

③∨: 析取(Disjunction),复合命题P∨Q表示 P或Q的析取,即“P或Q”

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