人工智能第二章-知识表示方法.ppt

内容简介内容简介2.2 2.2 一阶谓词逻辑表示法一阶谓词逻辑表示法2.3 2.3 产生式表示法产生式表示法2.4 2.4 框架表示法框架表示法2.6 2.6 面向对象表示法面向对象表示法62342.1 2.1 概述概述12.5 2.5 语义网络表示法语义网络表示法52023/3/72.3 2.3 产生式表示法产生式表示法 1943年年E.Post第一次提出称为第一次提出称为“Post机机”的计算的计算模型（模型（计算理论计算理论）一种描述形式语言的语法又称为产生式规则一种描述形式语言的语法又称为产生式规则表示法，它和图灵机有相同的计算能力。目表示法，它和图灵机有相同的计算能力。目前产生式表示法已成为人工智能中应用最多前产生式表示法已成为人工智能中应用最多的一种知识表示方法。的一种知识表示方法。产生式知识产生式知识产生式知识产生式知识表示方法表示方法表示方法表示方法19721972年纽厄尔和西蒙在研究人类知识模型开发年纽厄尔和西蒙在研究人类知识模型开发了基于规则的产生式系统。了基于规则的产生式系统。2023/3/72.3.1 2.3.1 产生式的基本形式产生式的基本形式产生式通常用于表示具有因果关系的知识，其基本形式是产生式通常用于表示具有因果关系的知识，其基本形式是PQ 或或 IFPTHENQ其中，其中，P是产生式的前提或条件，用于指出该产生式是否是是产生式的前提或条件，用于指出该产生式是否是可用的条件；可用的条件；Q是一组结论或动作，用于指出该产生式的前是一组结论或动作，用于指出该产生式的前提条件提条件P P被满足时，应该得出的结论或应该执行的操作。被满足时，应该得出的结论或应该执行的操作。P和和Q都可以是一个或一组数学表达式或自然语言。都可以是一个或一组数学表达式或自然语言。谓词逻辑中的蕴含式与产生式的差别：谓词逻辑中的蕴含式与产生式的差别：蕴含式只能表示精确知识；产生式可以表示精确知识，也可以表蕴含式只能表示精确知识；产生式可以表示精确知识，也可以表示不精确知识。示不精确知识。蕴含式要求匹配是精确的；产生式匹配可以是精确的，也可以是蕴含式要求匹配是精确的；产生式匹配可以是精确的，也可以是不精确的；可以按某种确信度进行匹配。不精确的；可以按某种确信度进行匹配。可以把蕴含式看出产生式的一个特例可以把蕴含式看出产生式的一个特例2023/3/72.3.2 2.3.2 产生式表示知识方法产生式表示知识方法确定性和不确定性规则知识的产生式表示确定性和不确定性规则知识的产生式表示确定性和不确定性规则知识的产生式表示确定性和不确定性规则知识的产生式表示确定性规则知识确定性规则知识 可用前面介绍的产生式的基本形式表示即可。不确定性规则知识不确定性规则知识 用如下形式表示 PQ（可信度）或者 IF P THEN Q （可信度）其中，P是产生式的前提或条件，用于指出该产生式是否是可用的条件；Q是一组结论或动作，用于指出该产生式的前提条件P被满足时，应该得出的结论或应该执行的操作。2023/3/72.3.2 2.3.2 产生式表示知识方法产生式表示知识方法确定性和不确定性事实性知识的产生式表示确定性和不确定性事实性知识的产生式表示确定性和不确定性事实性知识的产生式表示确定性和不确定性事实性知识的产生式表示 确定性事实性知识确定性事实性知识 一般使用三元组的形式表示如下（对象，属性，值）或（关系，对象1，对象2）例如：（Lee，Age，35）；(Friend,Lee,Zhang)不确定性不确定性事实性知识事实性知识一般用四元组的形式表示如下（对象，属性，值，不确定度量值）或（关系，对象1，对象2，不确定度量值）例如：（Lee，Age，35,0.9）；(Friend,Lee,Zhang,0.2)2023/3/72.3.32.3.3产生式系统的组成产生式系统的组成产生式系统通常由规则库、数据库和推理机这产生式系统通常由规则库、数据库和推理机这3 3个个基本部分组成。基本部分组成。推理机推理机推理机推理机规则库规则库规则库规则库数据库数据库数据库数据库产生式系统的基本结构产生式系统的基本结构一组产生式在一起互相配合，协同作用，一个产一组产生式在一起互相配合，协同作用，一个产生式生成的结论可以作为另一个产生式的前提，生式生成的结论可以作为另一个产生式的前提，以获得问题的解决，这样的系统为产生式系统。以获得问题的解决，这样的系统为产生式系统。2023/3/7规则库：产生式的集合是产生式系统的基础包含的知识要完整、一直，表达灵活准确；构建规则库时，应对知识进行合理组织管理；数据库：包含已知事实包含的知识是动态变化的；已知事实常用字符串、向量、矩阵等数据结构表示；2023/3/7推理机的工作：（1）按一定的策略从规则库中选择规则选择规则，并与综合数据库中的已知事实进行匹配进行匹配。（2）当发生冲突冲突（即匹配成功的规则不止一条）时，调用相应的冲突解决策略予以消解。（3）在执行某条规则时，若该规则的右部是一个或多个结论，则把这些结论加到综合数据库中把这些结论加到综合数据库中；若规则的右部是一个或多个操作，则执行这些操作执行这些操作。（4）对于不确定性知识不确定性知识，在执行每一条规则时，还要按一定的算法计算结论的可信度。（5）随时掌握结束产生式系统运行的时机，以便在在适当的时候停止系统的运行适当的时候停止系统的运行。2023/3/7产生式系统求解问题的一般步骤产生式系统求解问题的一般步骤（1）初始化综合数据库初始化综合数据库，把问题的初始已知事实送入综合数据库中。（2）若规则库中存在尚未使用过的规则若规则库中存在尚未使用过的规则，而且它的前提可与综合数据库中的已知事实匹配，则继续；若不存在这样的事实，则转第（5）步。（3）执行当前选中的规则，并对该规则做上标记执行当前选中的规则，并对该规则做上标记，把该规则执行后得到的结论送入综合数据库中。若该规则的结论部分指出的是某些操作，则执行这些操作。（4）检查综合数据库中是否已包含了问题的解检查综合数据库中是否已包含了问题的解，若已包含，则终止问题的求解过程；否则，转第（2）步。（5）要求用户提供进一步的关于问题的已知事实要求用户提供进一步的关于问题的已知事实，若能提供，则转第（2）步；否则，终止问题求解过程。（6）若规则中不再有未使用过的规则若规则中不再有未使用过的规则，则终止问题的求解过程。2023/3/72.3.42.3.4产生式系统推理方式产生式系统推理方式产生式系统推理机的推理方式有正向推理、反向产生式系统推理机的推理方式有正向推理、反向推理和双向推理三种。推理和双向推理三种。推理过程推理过程从已知事实出发，通过规则求得结论。或称数据驱动方式也称作自底向从已知事实出发，通过规则求得结论。或称数据驱动方式也称作自底向上的方式。上的方式。（1）规则集中的规则与数据库中的事实进行匹配，得匹配的规则集合。（2）使用冲突解决算法，从匹配规则集合中选择一条规则作为启用规则。（3）执行启用规则的后件。将该请用规则的后件送入数据库。重复这个过程直至达到目标。正向推理正向推理正向推理正向推理由于可能有多条规则同时与事实匹配，选择哪条规则将影响求解效率，经常会得到与目标无直接关系的推论。2023/3/72.3.42.3.4产生式系统推理方式产生式系统推理方式反向推理反向推理反向推理反向推理推理过程推理过程从目标（作为假设）出发，反向使用规则，求得已知事实。从目标（作为假设）出发，反向使用规则，求得已知事实。这种推理方式也称目标驱动方式或称自顶向下的方式。这种推理方式也称目标驱动方式或称自顶向下的方式。（1）规则库中的规则后件与目标事实进行匹配，得匹配的规 则集合。（2）使用冲突解决算法，从匹配规则集合中选择一条规则作为启用规则。（3）将启用规则的前件作为子目标。重复这个过程直至各子目标均为已知事实成功结束。如果目标明确，则效率会比正向推理高得多。2023/3/72.3.42.3.4产生式系统推理方式产生式系统推理方式双向推理是一种既自顶向下、又自底向上的推理方式，推理从两个方向同时进行，直至某个中间界面上两方向结果相符便成功结束。这种双向推理较正向或反向推理所形成的推理网络更小，从而有更高的推理效率。双向推理双向推理双向推理双向推理2023/3/7产生式系统的优点产生式系统的优点 a a）自然性）自然性：由于产生式系统采用了人类常用的表达因果因果关系关系的知识表示形式，既直观、自然，又便于进行推理。b b）模块性）模块性：产生式是规则库中的最基本的知识单元，形式相同，易于模块化管理。c c）有效性）有效性：能表示确定性知识、不确定性知识、启发性知识、过程性知识等。d d）清晰性）清晰性：产生式有固定的格式，既便于规则设计，又易于对规则库中的知识进行一致性、完整性检测。2.3.52.3.5产生表示法的特点产生表示法的特点2023/3/7产生式系统的缺点产生式系统的缺点a a）效率不高）效率不高产生式系统求解问题的过程是一个反复进行“匹配匹配冲突消解冲突消解执行执行”的过程。由于规则库一般都比较庞大，而匹配又是一件十分费时的工作，因此，其工作效率不高。此外，在求解复杂问题时容易引起组容易引起组合爆炸合爆炸。b b）不能表达具有结构性的知识）不能表达具有结构性的知识产生式系统对具有结构关系的知识无能为力，它不能把具有结构关系不能把具有结构关系的事物间的区别与联系表示出来的事物间的区别与联系表示出来，因此，人们经常将它与其它知识表示方法（如框架表示法、语义网络表示法）相结合。2023/3/7产生式系统的适用领域产生式系统的适用领域 （1）由许多相对独立的知识元组成的领域知识，彼此之间关系不密切，不存在结构关系。如：化学反应方面的知识。（2）具有经验性及不确定性的知识，而且相关领域中对这些知识没有严格、统一的理论。如：医疗诊断、故障诊断等方面的知识。（3）领域问题的求解过程可被表示为一系列相对独立的操作，而且每个操作可被表示为一条或多条产生式规则。2023/3/72.4 2.4 框架表示法框架表示法框架理论是明斯基于框架理论是明斯基于19751975年作为理解视觉、自然语年作为理解视觉、自然语言对话及其它复杂行为的一种基础提出来的；框架言对话及其它复杂行为的一种基础提出来的；框架表示法是以框架理论为基础发展起来的一种结构表示法是以框架理论为基础发展起来的一种结构化化的知识表示，它适用于表达多种类型的知识。框架的知识表示，它适用于表达多种类型的知识。框架理论的基本观点是：理论的基本观点是：人脑已存储有大量的典型情景，人脑已存储有大量的典型情景，当面临新的情景时，就从记忆中选择一个称作框架当面临新的情景时，就从记忆中选择一个称作框架的基本知识结构，的基本知识结构，其具体内容依新的情景而改变，其具体内容依新的情景而改变，形成对新情景的认识又记忆于人脑中。形成对新情景的认识又记忆于人脑中。框架表示法框架表示法框架表示法框架表示法2023/3/72.4.1 2.4.1 框架的构成框架的构成一般一般结构结构框架名框架名槽名槽名1侧面侧面11值值111值值11k1侧面侧面1n1值值1n11值值1n1kn1槽名槽名2侧面侧面12值值121值值1211侧面侧面1n2值值1n21值值1n21n22023/3/7框架：是人们认识事物的一种通用的数据结构形式。即当新情况发生时，框架：是人们认识事物的一种通用的数据结构形式。即当新情况发生时，人们只要把新的数据加入到该通用数据结构中便可形成一个具体的实体人们只要把新的数据加入到该通用数据结构中便可形成一个具体的实体(类类)，这样的通用数据结构就称为框架。，这样的通用数据结构就称为框架。实例框架：对于一个框架，当人们把观察或认识到的具体细节填入后，就实例框架：对于一个框架，当人们把观察或认识到的具体细节填入后，就得到了该框架的一个具体实例，框架的这种具体实例被称为实例框架。得到了该框架的一个具体实例，框架的这种具体实例被称为实例框架。框架系统：在框架理论中，框架是知识的基本单位，把一组有关的框架连框架系统：在框架理论中，框架是知识的基本单位，把一组有关的框架连结起来便可形成一个框架系统。结起来便可形成一个框架系统。框架系统推理：由框架之间的协调来完成。框架系统推理：由框架之间的协调来完成。2023/3/72.4.22.4.2框架表示知识举例框架表示知识举例“教师”的框架。框架名：类属：工作：范围：（教学，科研）缺省：教学 性别：（男，女）学历：（中专，大学）类别：（，）例例2.4.12.4.1分析分析框架名：“教师”含有5个槽，槽名分别为：“类属”、“工作”、“性别”、“学历”和“类别”。槽名后面是其槽值。槽值“”又是一个框架名。“范围”、“缺省”是槽“工作”的两个不同的侧面，其后是侧面值。2023/3/72.4.22.4.2框架表示知识举例框架表示知识举例“大学教师”的框架。框架名：类属：学位：范围（学士，硕士，博士）缺省：硕士 专业：职称：范围（助教，讲师，副教授，教授）缺省：讲师例例2.4.22.4.2分析分析可以看出，这个框架与刚才的框架有一定的关联，是层次关系，前者称为上层框架，后者为下层框架；框架的上下层关系是相对的，下层框架可以从上层框架继承某些属性或值；层次结构能有效减少冗余信息；2023/3/72.4.1 2.4.1 框架的构成框架的构成表示对象间关系的常用槽名：表示对象间关系的常用槽名：用于指出部分和全体的关系。用用于指出部分和全体的关系。用Part-of槽指出的联系所描述的下槽指出的联系所描述的下层框架和上层框架之间不具有继层框架和上层框架之间不具有继承性，如汽车和轮胎承性，如汽车和轮胎用来表示用来表示AKO槽的逆关系。用槽的逆关系。用Instance槽指出的联系都具有继承槽指出的联系都具有继承性，即下层框架可继承上层框架中性，即下层框架可继承上层框架中所描述的属性或值。所描述的属性或值。用于指出对象间抽象概念上的类属用于指出对象间抽象概念上的类属关系，直观意义是关系，直观意义是“是一个是一个”，“是一种是一种”，“是一只是一只”等。一般用等。一般用ISA槽指出的联系都具有继承性。槽指出的联系都具有继承性。用于具体地指出对象间的类属关系。用于具体地指出对象间的类属关系。其直观意义是其直观意义是“是一种是一种”。ISA槽槽Instance槽槽AKO槽槽Part-of槽槽槽名槽名2023/3/7学生框架学生框架FrameName：Unit（Last-name，First-name）Sex：Area（male，female）Default：maleAge：Unit（Years）If-Needed：Ask-AgeAddress：Telephone：HomeUnit（Number）MobileUnit（Number）If-Needed：Ask-TelephoneS-Address也是一个框架，在这里是本框架的一个槽2023/3/7硕士生框架硕士生框架FrameAKO：Major：Unit（Major）If-Needed：Ask-MajorIf-Added：Check-MajorField：Unit（Direction-Name）If-Needed：Ask-FieldAdvisor：Unit（Last-name，First-name）If-Needed：Ask-VisorProject：Area（National，Provincial，Other）Default：NationalPaper：Area（SCI，EI，Core，General）Default：Core在在Master框架中，用到了一个系统预定义槽名框架中，用到了一个系统预定义槽名AKO。所谓系统预定义槽名，。所谓系统预定义槽名，是指框架表示法中事先定义好的可公用的一些标准槽名。当是指框架表示法中事先定义好的可公用的一些标准槽名。当AKO作为下层作为下层框架的槽名时，其槽值为上层框架的框架名，表示该下层框架所描述的事物框架的槽名时，其槽值为上层框架的框架名，表示该下层框架所描述的事物比其上层框架更具体。并且，由比其上层框架更具体。并且，由AKO所联系的框架之间具有属性的继承关所联系的框架之间具有属性的继承关系。系。2023/3/7作为一个例子，假设有硕士生柳青，当把他的具体情况分别作为一个例子，假设有硕士生柳青，当把他的具体情况分别添入添入Master框架后，可得到实例框架框架后，可得到实例框架Master-1。这个实例框。这个实例框架可表示如下：架可表示如下：硕士生硕士生-1框架：框架：FrameISA：Name：YangYeSex：femaleMajor：ComputerField：Web-IntelligenceAdvisor：LinHaiProject：Provincial 2023/3/7当知识比较复杂时，往往需要通过诸框架之间的横向或纵向联系形成当知识比较复杂时，往往需要通过诸框架之间的横向或纵向联系形成一种框架系统。一种框架系统。框架之间的纵向联系框架之间的纵向联系是指那种具有继承关系的上下层框架之间的联系。例如，在下图中，是指那种具有继承关系的上下层框架之间的联系。例如，在下图中，学生可按照接受教育的层次分为本科生、硕士生和博士生。每类学生学生可按照接受教育的层次分为本科生、硕士生和博士生。每类学生又可按照所学专业的不同，分为不同专业的学生等。又可按照所学专业的不同，分为不同专业的学生等。框架之间的纵向联系是通过预定以槽名框架之间的纵向联系是通过预定以槽名AKO和和ISA等来实现的。例如等来实现的。例如前面的例子，前面的例子，AKO实现了实现了Student框架与框架与Master框架之间的纵向联系，框架之间的纵向联系，ISA实现了实现了Master框架与框架与Master-1实例框架之间的联系。实例框架之间的联系。框架之间的横向联系框架之间的横向联系是指那种以另外一个框架名作为一个槽的槽值或侧面值所建立起来的是指那种以另外一个框架名作为一个槽的槽值或侧面值所建立起来的框架之间的联系。如下图给出的框架系统中，框架之间的联系。如下图给出的框架系统中，Student框架与框架与S-Addre框架之间就是一种横向联系。框架之间就是一种横向联系。2023/3/7StudentCollegianMasterDoctorMaster-1Master-2S-AddressISAISAAKOAKOAKOAddress2023/3/72.4.3框架系统的推理框架系统的推理（3 3）使用一种评价方法对于选框架进行评价，以便决定是否接受它。）使用一种评价方法对于选框架进行评价，以便决定是否接受它。（1 1）把待解决的问题用一个框架表示出来。）把待解决的问题用一个框架表示出来。求解问题的匹配推理步骤求解问题的匹配推理步骤求解问题的匹配推理步骤求解问题的匹配推理步骤（4 4）若可接受，则与问题框架空槽相匹配的事实就是问题解。）若可接受，则与问题框架空槽相匹配的事实就是问题解。（2 2）与知识库中已有的框架进行匹配。找出一个或几个可匹配的预）与知识库中已有的框架进行匹配。找出一个或几个可匹配的预 选框架作为初步架设，在初步架设的引导下收集进一步的信息。选框架作为初步架设，在初步架设的引导下收集进一步的信息。框架系统没有固定的推理机制，遵循匹配和继承的原则，问题求解系统由框架系统没有固定的推理机制，遵循匹配和继承的原则，问题求解系统由两部分构成：构成框架系统的知识库和求解问题的推理机两部分构成：构成框架系统的知识库和求解问题的推理机2023/3/7框架表示法的优点框架表示法的优点结构性：最突出特点是善于表示结构性知识，它能够把知识的内部结构关结构性：最突出特点是善于表示结构性知识，它能够把知识的内部结构关系以及知识间的特殊联系表示出来。系以及知识间的特殊联系表示出来。深层性：深层性：框架表示法不仅可以从多个方面、多重属性表示知识，而且还可框架表示法不仅可以从多个方面、多重属性表示知识，而且还可以通过以通过ISAISA、AKOAKO等槽以嵌套结构分层地对知识进行表示，因此能用来表达等槽以嵌套结构分层地对知识进行表示，因此能用来表达事物间复杂的深层联系。事物间复杂的深层联系。继承性：在框架系统中，下层框架可以继承上层框架的槽值，也可以进行继承性：在框架系统中，下层框架可以继承上层框架的槽值，也可以进行补充和修改，这样既减少知识冗余，又较好地保证了知识的一致性。补充和修改，这样既减少知识冗余，又较好地保证了知识的一致性。自然性：框架能把与谋个实体或实体集相关特性都集中在一起，从而高度自然性：框架能把与谋个实体或实体集相关特性都集中在一起，从而高度模拟了人脑对实体多方面、多层次的存储结构，直观自然，易于理解。模拟了人脑对实体多方面、多层次的存储结构，直观自然，易于理解。框架表示法的不足框架表示法的不足缺乏框架的形式理论：至今，还没有建立框架的形式理论，其推理和一致缺乏框架的形式理论：至今，还没有建立框架的形式理论，其推理和一致性检查机制并非基于良好定义的语义。性检查机制并非基于良好定义的语义。缺乏过程性知识表示：框架系统不便于表示过程性知识，缺乏如何使用框缺乏过程性知识表示：框架系统不便于表示过程性知识，缺乏如何使用框架中知识的描述能力。框架推理过程需要用到一些与领域无关的推理规则，架中知识的描述能力。框架推理过程需要用到一些与领域无关的推理规则，而这些规则在框架系统中又很难表达。而这些规则在框架系统中又很难表达。清晰性难以保证：由于各框架本身的数据结构不一定相同，从而框架系统清晰性难以保证：由于各框架本身的数据结构不一定相同，从而框架系统的清晰性很难保证。的清晰性很难保证。2023/3/72.5 2.5 语义网络表示法语义网络表示法目前，语义网络已经成为人工智能中应目前，语义网络已经成为人工智能中应用较多的一种知识表示方法，尤其是在用较多的一种知识表示方法，尤其是在自然语言处理方面的应用。自然语言处理方面的应用。语义网络表语义网络表语义网络表语义网络表示法示法示法示法语义网络是奎廉语义网络是奎廉(J.R.Quillian)1968年在研究人类联想记忆时提出的一年在研究人类联想记忆时提出的一种心理学模型，认为记忆是由概念间的联系实现的。随后，奎廉又把它种心理学模型，认为记忆是由概念间的联系实现的。随后，奎廉又把它用作知识表示。用作知识表示。1972年，西蒙在他的自然语言理解系统中也采用了语义年，西蒙在他的自然语言理解系统中也采用了语义网络表示法。网络表示法。1975年，亨德里克年，亨德里克(G.G.Hendrix)又对全称量词的表示提又对全称量词的表示提出了语义网络分区技术。出了语义网络分区技术。2023/3/72.5.12.5.1语义网络概念及结构语义网络概念及结构语义网络语义网络语义网络语义网络一般由一些最基本的语义单元组成。这些最基本的语义单元被称为语义基元，可用如下三元组来表示为 （节点1，弧，节点2）ABRAAAAR5R4R2R1R3语义基元结构语义网络结构2023/3/7语义网络的简单例子语义网络的简单例子表示表示“鸵鸟是一种鸟鸵鸟是一种鸟”语义网络与产生式对应的表示能力语义网络与产生式对应的表示能力事实的表示：事实的表示：例：例：“雪的颜色是白的雪的颜色是白的”规则的表示：规则的表示：例：规则例：规则R的含义是的含义是“如果如果A则则B”鸵鸟鸵鸟鸟鸟是一种是一种雪雪白白颜色颜色ABR2023/3/7基本的语义关系基本的语义关系类属关系类属关系实例关系：实例关系：ISA体现的是体现的是“具体与抽象具体与抽象”的概念，含义为的概念，含义为“是一个是一个”，表示一个事物是另，表示一个事物是另一个事物的一个实例。例一个事物的一个实例。例分类关系：分类关系：AKO亦称泛化关系，体现的是亦称泛化关系，体现的是“子类与超类子类与超类”的概念，含义为的概念，含义为“是一种是一种”，表，表示一个事物是另一个事物的一种类型。例示一个事物是另一个事物的一种类型。例成员关系：成员关系：A-Member-of体现的是体现的是“个体与集体个体与集体”的关系，含义为的关系，含义为“是一员是一员”，表示一个事物是另，表示一个事物是另一个事物的一个成员。例一个事物的一个成员。例上述关系的主要特征：上述关系的主要特征：最主要特征是最主要特征是属性的继承性属性的继承性，处在具体层的结点可以继，处在具体层的结点可以继承抽象层结点的所有属性。承抽象层结点的所有属性。鸟鸟动物动物AKO张强张强共青团员共青团员A-Member-of人人李刚李刚ISA2023/3/7属性关系属性关系指事物和其属性之间的关系。常用的属性关系有指事物和其属性之间的关系。常用的属性关系有：Have：含义为含义为“有有”，表示一个结点具有另一个结点所描述的属性，表示一个结点具有另一个结点所描述的属性Can：含义为含义为“能能”、“会会”，表示一个结点能做另一个结点的事情，表示一个结点能做另一个结点的事情例如：例如：“鸟有翅膀鸟有翅膀”Age:含义为含义为“年龄年龄”，表示一个结点是另一个结点在年龄方面的属性，表示一个结点是另一个结点在年龄方面的属性例如：例如：“张强张强18岁岁”鸟鸟翅膀翅膀Have张强张强18Age2023/3/7聚类关系聚类关系亦称包含关系。指具有组织或结构特征的亦称包含关系。指具有组织或结构特征的“部分与整体部分与整体”之间的关系。常用之间的关系。常用的包含关系是：的包含关系是：Part-of：含义为含义为“是一部分是一部分”，表示一个事物是另一个事物的一部分。，表示一个事物是另一个事物的一部分。例如，例如，“大脑是人体的一部分大脑是人体的一部分”再如，再如，“黑板是墙体的一部分黑板是墙体的一部分”聚类关系与实例、分类、成员关系的主要区别聚类关系与实例、分类、成员关系的主要区别聚类关系一般不具备属性的继承性，如上两个例子，大脑不一定具有聚类关系一般不具备属性的继承性，如上两个例子，大脑不一定具有人的各种属性，黑板也不具有墙的各种属性。人的各种属性，黑板也不具有墙的各种属性。大脑大脑人体人体Part-of黑板黑板墙体墙体Part-of2023/3/7时间关系时间关系指不同事件在其发生时间方面的先后次序关系。指不同事件在其发生时间方面的先后次序关系。常用的时间关系有：常用的时间关系有：Before：含义为含义为“在前在前”，表示一个事件在另一个事件之前发生，表示一个事件在另一个事件之前发生After:含义为含义为“在后在后”，表示一个事件在另一个事件之后发生，表示一个事件在另一个事件之后发生例如：例如：“北京奥运会在悉尼奥运会之后北京奥运会在悉尼奥运会之后”北京奥运会北京奥运会悉尼奥运会悉尼奥运会After2023/3/7位置关系位置关系指不同事物在位置方面的关系。常用的位置关系有：指不同事物在位置方面的关系。常用的位置关系有：Located-on：含义为含义为“在上在上”，表示某一物体在另一物体之上，表示某一物体在另一物体之上Located-at：含义为含义为“在在”，表示某一物体所在的位置，表示某一物体所在的位置Located-under：含义为含义为“在下在下”，表示某一物体在另一物体之下，表示某一物体在另一物体之下Located-inside：含义为含义为“在内在内”，表示某一物体在另一物体之内；，表示某一物体在另一物体之内；Located-outside：含义为含义为“在外在外”，表示某一物体在另一物体之外。，表示某一物体在另一物体之外。例如，例如，“书在桌子上书在桌子上”书书桌子桌子Located-on2023/3/7相近关系相近关系指不同事物在形状、内容等方面相似或接近。常用的相近关系有：指不同事物在形状、内容等方面相似或接近。常用的相近关系有：Similar-to：含义为含义为“相似相似”，表示某一事物与另一事物相似，表示某一事物与另一事物相似Near-to：含义为含义为“接近接近”，表示某一事物与另一事物接近，表示某一事物与另一事物接近例如，例如，“猫似虎猫似虎”虎猫Similar-to2023/3/7因果关系因果关系指某个事件的发生导致另一个事件的发生。常用的因果关系有：指某个事件的发生导致另一个事件的发生。常用的因果关系有：if-then：含义为含义为“如果如果那么那么”，例如，例如，“如果天气，小明骑车上班如果天气，小明骑车上班”小明骑车上班小明骑车上班天晴If-then2023/3/7组成关系组成关系一种一对多的联系，表示一个事物由其他一些事物构成，通常用一种一对多的联系，表示一个事物由其他一些事物构成，通常用composed-of联系表示，其所连接的节点间不具备属性的继承性。联系表示，其所连接的节点间不具备属性的继承性。例如，例如，“整数由正整数、负整数和零组成整数由正整数、负整数和零组成”零零整数Composed-of与与正整数正整数负整数负整数2023/3/7表示一元关系一元关系一元关系指可以用一元谓词指可以用一元谓词P(x)表示的关系。谓词表示的关系。谓词P说明实体的性质、属性等。说明实体的性质、属性等。描述的是一些最简单、最直观的事物或概念，描述的是一些最简单、最直观的事物或概念，常用：常用：“是是”、“有有”、“会会”、“能能”等语义关系来说明。如，等语义关系来说明。如，“雪是白雪是白的的”。一元关系的描述一元关系的描述应该说，语义网络表示的是二元关系。如何用它来描述一元关系？应该说，语义网络表示的是二元关系。如何用它来描述一元关系？结点结点1表示实体，结点表示实体，结点2表示实体的性质或属性等，弧表示语义关系。表示实体的性质或属性等，弧表示语义关系。例如，例如，“李刚是一个人李刚是一个人”为一元关系，其语义网络如前所示。为一元关系，其语义网络如前所示。用语义网络表示用语义网络表示“动物能运动、会吃动物能运动、会吃”。运动运动吃吃动物动物CanCan2023/3/7表示二元关系二元关系二元关系可用二元谓词可用二元谓词P(x,y)表示的关系。其中，表示的关系。其中，x,y为实体，为实体，P为实为实体之间的关系。体之间的关系。单个二元关系可直接用一个基本网元来表示，如前介绍的单个二元关系可直接用一个基本网元来表示，如前介绍的一些常用的二元关系及其表示。一些常用的二元关系及其表示。对复杂关系，可通过一些相对独立的二元或一元关系的组对复杂关系，可通过一些相对独立的二元或一元关系的组合来实现。合来实现。用语义网络表示：用语义网络表示：王强是理想公司的经理；王强是理想公司的经理；理想公司在中关村；理想公司在中关村；王强王强28岁。岁。2023/3/7 中关村中关村理想公司理想公司王强王强经理经理28岁岁Located-at-Work-forHeadshipAge2023/3/7李新的汽车的款式是李新的汽车的款式是“捷达捷达”、银灰色；王红的汽车的款式是、银灰色；王红的汽车的款式是“凯越凯越”、红色。红色。李新和王红的汽车均属于具体概念李新和王红的汽车均属于具体概念,可增加可增加“汽车汽车”这个抽象概念。这个抽象概念。捷达捷达李新李新汽车汽车1银灰色银灰色人人汽车汽车交通工具交通工具王红王红汽车汽车2红色红色凯越凯越BrandOwnerColorISAISAAKOColorOwnerBrandISAISA2023/3/7表示多元关系多元关系多元关系可用多元谓词可用多元谓词P(x1，x2，)表示的关系。其中，个体表示的关系。其中，个体x1，x2，为实体，为实体，谓词谓词P说明这些实体之间的关系。说明这些实体之间的关系。用语义网络表示多元关系时，可把它转化为一个或多个二员关系的组合，然用语义网络表示多元关系时，可把它转化为一个或多个二员关系的组合，然后再利用合取关系的表示方法，把这种多元关系表示出来。后再利用合取关系的表示方法，把这种多元关系表示出来。2023/3/7情况和动作的表示表示方法：表示方法：西蒙提出了增加西蒙提出了增加情况情况和和动作动作结点的描述方法结点的描述方法例：例：用语义网络表示：用语义网络表示：“小燕子这只燕子从春天到秋天占有一个巢小燕子这只燕子从春天到秋天占有一个巢”需要设立一个需要设立一个占有权占有权结点，表示占有物和占有时间等。结点，表示占有物和占有时间等。小燕子小燕子燕子燕子鸟鸟巢巢鸟窝鸟窝春天春天时间时间秋天秋天情况情况占有权占有权占有资格占有资格ISAAKOOwneeStarAKOAKOEndAKOAKOOwnerAKO2023/3/7对上述问题，也可以对上述问题，也可以把占有作为一种关系把占有作为一种关系，并用一条弧来表示，但在这种，并用一条弧来表示，但在这种表示方法下，占有关系就无法表示了表示方法下，占有关系就无法表示了小燕子小燕子燕子燕子鸟鸟巢巢鸟窝鸟窝ISAAKOOwnsAKO2023/3/7用语义网络表示事件或动作时，需要设立一个用语义网络表示事件或动作时，需要设立一个事件事件或或动作动作结点结点动作结点：动作结点：由一些向外引出的弧来指出动作的主体与客体。由一些向外引出的弧来指出动作的主体与客体。例：例：用于语义网络表示：用于语义网络表示：“常河给江涛一张光盘常河给江涛一张光盘”事件结点：事件结点：如上例用一个事件结点描述如上例用一个事件结点描述一张光盘一张光盘常河常河给给江涛江涛GiftReceiverGiver一张光盘一张光盘给予事件给予事件给给常河常河江涛江涛GiftReceiverGiverAction2023/3/7合取和析取的表示表示方法：表示方法：可通过增加合取结点和析取结点来实现可通过增加合取结点和析取结点来实现例例:用语义网络表示如下事实：用语义网络表示如下事实：“参赛者有教师、有学生、有高、有低参赛者有教师、有学生、有高、有低”首先需要分析参赛者的不同情况，可得到以下四种情况：首先需要分析参赛者的不同情况，可得到以下四种情况：A教师、高；教师、高；B教师、低教师、低C学生、高；学生、高；D学生、低学生、低然后在按照他们的逻辑关系用语义网络表示出来。然后在按照他们的逻辑关系用语义网络表示出来。人人参赛者参赛者ABCD或或或或教师教师学生学生高高低低与与IsPartPartPartPartStateStateStateState2023/3/7逻辑关系的表示否定的表示可分为可分为基本语义关系基本语义关系的否定和的否定和一般语义关系一般语义关系的否定的否定基本语义关系的否定的表示基本语义关系的否定的表示可通过在有向弧上直接标注该基本语义关系的否定的方法可通过在有向弧上直接标注该基本语义关系的否定的方法来解决。来解决。例例:用语义网络表示：书不在桌子上用语义网络表示：书不在桌子上采用在有向弧上直接标注该基本语义关系的否定的方法，采用在有向弧上直接标注该基本语义关系的否定的方法，该语义网络为该语义网络为书书桌子桌子Located-on2023/3/7一般语义关系的否定的表示一般语义关系的否定的表示对一般语义关系的否定，通常需要对一般语义关系的否定，通常需要引进引进“非非”节点节点来表示。来表示。例：例：用语义网络表示：用语义网络表示：常河没有给江涛一张磁盘常河没有给江涛一张磁盘采用引进采用引进“非非”节点的方法，其语义网络如下图节点的方法，其语义网络如下图一张磁盘一张磁盘 给给非非常河常河江涛江涛GiftGiverReceiver2023/3/7蕴含的表示蕴含的表示通过增加蕴含关系节点来实现通过增加蕴含关系节点来实现在蕴含关系中，有两条指向蕴含节点的弧，一条代表前提条件，标记为在蕴含关系中，有两条指向蕴含节点的弧，一条代表前提条件，标记为ANTE；另一条代表结论，标记为；另一条代表结论，标记为CONSE。例：例：用语义网络表示如下知识：用语义网络表示如下知识：“如果学校组织大学生机器人竞赛活动，那么李强就参加比赛如果学校组织大学生机器人竞赛活动，那么李强就参加比赛”该蕴含关系的语义网络如下图。其中，在前提条件中，机器人竞赛的组织者该蕴含关系的语义网络如下图。其中，在前提条件中，机器人竞赛的组织者是学校，参赛对象是学生操纵的机器人，而机器人只不过是一种智能机器。是学校，参赛对象是学生操纵的机器人，而机器人只不过是一种智能机器