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4.4 框架表示框架表示概述框架结构推理特点人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示4.4 框架表示框架表示概述框架结构推理特点人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示概概 述述框架表示法是以框架理论为基础发展起来的一种结构化的知识表示，它适用于表示多种类型的知识。1975年美国麻省理工学院明斯基（Minsky)在论文“A framework for representing knowledgr”中提出了框架理论，引起了人工智能学者的重视。他是针对人们在理解情景、故事时提出的心理学模型，论述的思想方法不是具体实现。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示概概 述述框架理论的基本观点是“人脑一存储有大量的典型情景，当人面临新的情景时，就从记忆中选择（粗匹配）一个称作框架的基本知识结构，这个框架是以前记忆的一个知识空框，而其具体内容依新的情景而改变，对这空框的细节加工修改和补充，形成对新情景的认识又记忆于人脑中，以丰富人的知识”。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.4 框架表示框架表示概述框架结构推理特点人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示4.4框架表示框架表示定义框架是由若干个结点和关系（统称为槽）构成的网络。是语义网络的一般化形式的一种结构。同语义网络没有本质的区别。如书上的所示如将语音网络结点间弧上的标注也放到槽内就成了框架表示形式。表示形式：由框架名、槽名、侧面、值组成人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.4 框架表示框架表示框架是表示某一类情景结构化的一种数据结构。框架有 描述事物的各个方面的槽组成，每一个槽可有若干个侧面。一个槽用于描述所讨论的对象的某一方面的属性，一个侧面用于描述相应属性的一个方面。槽和侧面所具有的的值称为槽值和侧面值。槽值可以是逻辑的、数字的，可以是程序、条件、默认值或是一个子框架。槽值含有如何使用框架信息、下一步可能发生的信息、预计未实现该如何做的信息等。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.4 框架表示框架表示 【框架名】【框架名】槽名槽名A 侧面侧面A1 值值A11，值，值A12，值，值A13,.侧面侧面A2 值值A21，值，值A22，值，值A23,.槽名槽名B 侧面侧面B1 值值B11，值，值B12，值，值B13,.侧面侧面B2 值值B21，值，值B22，值，值B23,.槽名槽名C 侧面侧面C1 值值C11，值，值C12，值，值C13,.侧面侧面C2 值值C21，值，值C22，值，值C23,.约束条件：约束条件：约束条件约束条件1 约束条件约束条件2 约束条件约束条件3人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示例（续）例（续）例4.1 描述学校的框架。框架名：框架名：类属：类属：类型：范围：（大学、中学、小学）类型：范围：（大学、中学、小学）位置：（省（直辖市）市）位置：（省（直辖市）市）面积：单位（平方米）面积：单位（平方米）教职工人数：教职工人数：学生人数：学生人数：人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.4 框架表示框架表示概述框架结构推理特点 人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.4 框架表示框架表示 在框架表示的知识库中，主要有两种活动：一是填槽，即框架中未知内容的槽需要填写；二是匹配，根据已知事件寻找合适的框架，并将该内容填入槽中。上述两种操作均将引起推理，其主要推理形式有：1、默认推理(继承推理)在框架网络中，各框架之间通过ISA链（槽）构成半序的继承关系。在填槽过程中，如果没有特别的说明，子框架的槽值将继承父框架相应的槽值，称为默认推理。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示举例：会议举例：会议37的框架的框架 例如，会议例如，会议37是所有是所有AI会议中的一次，因此它可以会议中的一次，因此它可以继承继承AI会议这个大框架的多会议这个大框架的多种属性，从而简化它的框架种属性，从而简化它的框架表示。表示。表示会议表示会议37与与AI会议的会议的上下层关系上下层关系 4.4 框架表示框架表示2、匹配 由框架所构成的知识库，当利用他进行推理、形成概念和作出决策、判断时，其过程往往是根据已知的信息，通过与知识库中预先存储的框架进行匹配，找出一个或几个与该信息所提供的情况最适合的预选框架，形成初步假设，即由输入信息激活相应的框架。然后再在该假设框架引导下，收集进一步信息。按照某种评价规则，对预选的框架进行评价，以决定最后接受或放弃预选的框架，即在框架引导下的推理。这个过程可以用来模拟人类利用已有的经验进行思考、决策，以及形成概念、假设的过程人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示当当要要解解决决的的问问题题是是从从知知识识库库中中找找出出一一个个满满足如下条件的教师：足如下条件的教师：男性，年龄在男性，年龄在35岁以下，职称为讲师岁以下，职称为讲师 把把这这些些条条件件用用框框架架表表示示出出来来，就就可可得得到到如如下的初始问题框架。下的初始问题框架。用用此此问问题题框框架架与与知知识识库库中中的的框框架架匹匹配配，显显然然“教教师师-1”框框架架可可以以匹匹配配。“教教师师-x”中中的的“姓姓名名”槽槽为为未未知知，通通过过匹匹配配，符符合合条条件件的的教教师师有有可可能能就就是是范范怡怡伟伟。也也还还可可能能是是其他的框架，需要进一步收集信息。其他的框架，需要进一步收集信息。4.4 框架表示框架表示概述框架结构推理特点 人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.4 框架表示框架表示 （1）继承性 是框架的一个很重要的性质，下层框架可以从上层框架继承某些属性或值，也可以进行补充和修改。这样一些相同的信息可以不必重复存储，减少冗余信息节省了存储空间。（2）结构化 框架表示法是一种结构化的知识表示方法。不但把知识的内部结构表示出来还可以把知识之间的联系也表示出来，是一种表达能很强的知识表示方法。（3）不足之处缺乏形式论，没有明确的推理机制保证问题求解的可行性。同时，如果框架系统中各个数据结构不一致就会影响系统的清晰性，造成推理的困难。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示4.4框架知识表示框架知识表示框架表示法适用于表达结构性的知识，概念、对象等知识最适于用框架表示。框架还可以表示行为（动作），有些过程性事件或情节也可用框架网络来表示。这是框架系统的表达能力。4.5 脚本知识表示方法脚本知识表示方法结构推理特点人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.5 脚本知识表示方法脚本知识表示方法结构推理特点人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.5 脚本知识表示方法脚本知识表示方法 脚本是框架的一种特殊形式。脚本方式采用一个专用的框架来表示特定领域的知识。脚本通过一些元语作为槽名来表示对象的基本行为，描述某些事件的发生序列，有些就像电影剧本。脚本知识表示方法所描述的知识想剧本一样，由开场条件、角色、道具、场景、尾声等几部分组成。其中，开场条件表明该系统描述事件发生的条件。角色就是脚本描述的系统中出现的事件的主体。道具是系统的事件中动作的对象或工具。场景是最主要的部分，可以再分为几部分，是一个个独立发展过程的描述。尾声描述的是整个事件发生后的结果。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.5 脚本知识表示方法脚本知识表示方法结构推理特点人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.5 脚本知识表示方法脚本知识表示方法 由于脚本是以非常固定的形描述的，在预言一些没有直接提到的事件方面特别有用。如已知某一脚本适用于所给定的情形，一旦脚本被启用，则可以应用它按照事件发生的顺序推理。如果其中的某一个情景的描述发生了跳跃，可以根据脚本的故事的情节推断出整个事件正常进行时所得出的结论。但是如果事件被强行中断，也就是给定的情节中的某个时间与脚本中的事件不能对应时，则脚本便不能预测被中断之后的事件。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.5 脚本知识表示方法脚本知识表示方法结构推理特点人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示 4.5 脚本知识表示方法脚本知识表示方法 脚本结构比起语义网络、框架结构的通用的结构来要呆板的多，知识表达范围也很窄，因此不适用于表达各种知识。但对于表达事先构思好的特定知识非常有效。人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示4.4 框架结构框架结构The End.人工智能原理第四章人工智能原理第四章 知识表示知识表示