计算机辅助设计技术基础精选PPT.ppt

《计算机辅助设计技术基础精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机辅助设计技术基础精选PPT.ppt（60页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、计算机辅助设计技术基础计算机辅助设计技术基础第1页，此课件共60页哦主要内容主要内容6.1 人工智能的产生与发展人工智能的产生与发展6.2 知识的表示方法知识的表示方法6.3 专家系统的结构、特点及分类专家系统的结构、特点及分类2022/9/172第2页，此课件共60页哦6.6.1 人工智能的定义人工智能的定义人人工工智智能能(ArtificialIntelligence)，英英文文缩缩写写为为AI。它它是是研研究究、开开发发用用于于模模拟拟、延延伸伸和和扩扩展展人人的的智智能能的的理理论论、方方法法、技技术术及及应应用用系系统统的的一一门门新新的的技技术术科科学学。人人工工智智能能是是计计算

2、算机机科科学学的的一一个个分分支支，它它企企图图了了解解智智能能的的实实质质，并并生生产产出出一一种种新新的的能能以以人人类类智智能能相相似似的的方方式式做做出出反反应应的的智智能能机机器器，该该领领域域的的研研究究包包括括机机器器人人、语语言言识识别别、图图像像识识别别、自自然然语语言言处处理理和和专专家家系系统等。统等。人人工工智智能能，二二十十世世纪纪七七十十年年代代以以来来被被称称为为世世界界三三大大尖尖端端技技术术之之一一（空空间间技技术术、能能源源技技术术、人人工工智智能能）。也也被被认认为为是是二二十十一一世世纪纪（基基因因工工程程、纳纳米米科科学学、人人工工智智能能）三三大大尖

3、尖端端技术之一。技术之一。2022/9/173第3页，此课件共60页哦6.1.2人工智能的起源与发展人工智能的起源与发展 孕育期（孕育期（1956年前）年前）30-40年代：产生了年代：产生了数学逻辑数学逻辑和关于和关于计算的新思想计算的新思想。推理的某些方面可以用比较简单的结构加以形式化。推理的某些方面可以用比较简单的结构加以形式化。弗雷治（弗雷治（Frege）、怀特赫德（）、怀特赫德（Whitehead）、罗）、罗素（素（Russell）和塔斯基（）和塔斯基（Tarski）等。）等。关于计算和符号处理的理论，预言了形式推理与后来发关于计算和符号处理的理论，预言了形式推理与后来发明的计算机之

4、间的联系。明的计算机之间的联系。丘奇（丘奇（Church）、）、图灵图灵（Turing）等。）等。被称为被称为人工智能之父人工智能之父的图灵（的图灵（Turing），不仅创造了一个简），不仅创造了一个简单而通用的非数字计算模型，而且直接证明了计算机可能以某单而通用的非数字计算模型，而且直接证明了计算机可能以某种被理解为智能的方法工作。种被理解为智能的方法工作。2022/9/174第4页，此课件共60页哦图灵简介图灵简介1912年年6月月23日，出生于英国伦敦。日，出生于英国伦敦。1931年年-1934年，在英国年，在英国剑桥大学国王学院剑桥大学国王学院（KingsCollege）学习。）学习。

5、1932年年-1935年，主要研究量子力学、概率论和逻辑学。年，主要研究量子力学、概率论和逻辑学。1935年，被选为剑桥大学年，被选为剑桥大学国王学院院士国王学院院士。1936年，研究可计算理论，并提出年，研究可计算理论，并提出“图灵机图灵机”的构想。的构想。1936年年-1938年，年，普林斯顿大学普林斯顿大学做博士研究，涉及逻辑学、代数和数论等。做博士研究，涉及逻辑学、代数和数论等。1938-1939年，加入英国政府破译年，加入英国政府破译二战德军密码的工作。二战德军密码的工作。1940年年-1942年，成功破译了年，成功破译了德军德军U-潜艇密码潜艇密码。1943年年-1945年，担任英

6、美密码破译部门的总顾问。年，担任英美密码破译部门的总顾问。1945年，在年，在英国国家物理实验室英国国家物理实验室从事计算机理论研究。从事计算机理论研究。1946年，被英国皇室授予年，被英国皇室授予OBE爵士勋衔爵士勋衔。1947年年-1948年，从事计算机程序理论、神经网络和人工智能的理论研究。年，从事计算机程序理论、神经网络和人工智能的理论研究。1948年，担任年，担任曼彻斯特大学曼彻斯特大学计算实验室副主任。计算实验室副主任。1949年，成为世界上年，成为世界上第一位第一位把计算机实际用于数学研究的科学家。把计算机实际用于数学研究的科学家。1950年，发表论文年，发表论文“计算机器与智能

7、计算机器与智能”；提出著名的；提出著名的“图灵测试图灵测试”理论。理论。1951年，从事生物的非线性理论研究；被选为年，从事生物的非线性理论研究；被选为英国皇家学会会员英国皇家学会会员。1953年年-1954年，继续在生物和物理学等方面的研究；年，继续在生物和物理学等方面的研究；1954年年6月月7日，氰化物中毒死于家中，年仅日，氰化物中毒死于家中，年仅42岁。岁。1966年，美国计算机协会设立年，美国计算机协会设立“图灵奖图灵奖”作为对计算机科学家的最高奖项作为对计算机科学家的最高奖项2022/9/175第5页，此课件共60页哦6.1.2人工智能的起源与发展人工智能的起源与发展形成期（形成期

8、（19561970年）年）1956年，在美国的达特茅斯（年，在美国的达特茅斯（Dartmouth）大学举办第）大学举办第一次人工智能的研讨会，首次提出了一次人工智能的研讨会，首次提出了“人工智能人工智能”的术的术语；对人工智能学科的建立和发展具有十分重要的历史语；对人工智能学科的建立和发展具有十分重要的历史意义。意义。1969年，第一届国际人工智能联合会议（年，第一届国际人工智能联合会议（InternationalJointConferenceonAI）召开；）召开；1970年，年，人工智能人工智能（InternationalJournalofAI）国际杂志创刊。国际杂志创刊。2022/9/1

9、76第6页，此课件共60页哦6.1.2人工智能的起源与发展人工智能的起源与发展发展期（发展期（1970年年）80年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展。日本年代，随着第五代计算机的研制，人工智能得到了很大发展。日本1982年开始了年开始了”第五代计算机研制计划第五代计算机研制计划”，即，即”知识信息处理计算机系统知识信息处理计算机系统KIPS”，其目的是使逻，其目的是使逻辑推理达到数值运算那么快。虽然此计划最终失败，但它的开展形成了一股研辑推理达到数值运算那么快。虽然此计划最终失败，但它的开展形成了一股研究人工智能的热潮。究人工智能的热潮。80年代末，神经网络飞速发展年代末，神经

10、网络飞速发展1987年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一年，美国召开第一次神经网络国际会议，宣告了这一新学科的诞生。此后，各国在神经网络方面的投资逐渐增加，神经网络迅速发展起来。新学科的诞生。此后，各国在神经网络方面的投资逐渐增加，神经网络迅速发展起来。90年代，人工智能出现新的研究高潮年代，人工智能出现新的研究高潮由于网络技术特别是国际互连网的技由于网络技术特别是国际互连网的技术发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人术发展，人工智能开始由单个智能主体研究转向基于网络环境下的分布式人工智能研究。不仅研究基于同一目标的分布式问题求解，而且研究多个智能工智能研究

11、。不仅研究基于同一目标的分布式问题求解，而且研究多个智能主体的多目标问题求解，将人工智能更面向实用。另外，由于主体的多目标问题求解，将人工智能更面向实用。另外，由于Hopfield多层多层神经网络模型的提出，使人工神经网络研究与应用出现了欣欣向荣的景象。神经网络模型的提出，使人工神经网络研究与应用出现了欣欣向荣的景象。人工智能已深入到社会生活的各个领域。人工智能已深入到社会生活的各个领域。2022/9/177第7页，此课件共60页哦人工智能的各种认知观人工智能的各种认知观人类的认知行为具有不同层次人类的认知行为具有不同层次认知生理学认知生理学认知心理学认知心理学认知信息学认知信息学认知工程学认

12、知工程学符号主义（符号主义（Symbolicism）基于物理符号系统假设和有限合理性原理基于物理符号系统假设和有限合理性原理连接主义（连接主义（Connectionism）基于神经网络及其间的连接机制与学习算法基于神经网络及其间的连接机制与学习算法行为主义（行为主义（Actionism）基于基于控制论及感知控制论及感知动作型控制系统动作型控制系统2022/9/178第8页，此课件共60页哦6.1.3人工智能的研究及应用领域人工智能的研究及应用领域人工智能的基本技术人工智能的基本技术知识表示（知识表示（KnowledgeRepresentation）状态空间法、问题归约法、谓词逻辑法状态空间法、

13、问题归约法、谓词逻辑法推理搜索（推理搜索（Searching&Reasoning）启发式搜索、消解原理、不确定性推理启发式搜索、消解原理、不确定性推理计算智能（计算智能（ComputationalIntelligence）模糊计算、神经计算、进化计算模糊计算、神经计算、进化计算构成技术（系统与语言）构成技术（系统与语言）产生式系统、产生式系统、LISP语言、语言、Prolog语言语言2022/9/179第9页，此课件共60页哦1问题求解问题求解问题的表示、分解、搜索、归约等；问题的表示、分解、搜索、归约等；进行复杂的数学公式符号运算求解；进行复杂的数学公式符号运算求解；如下棋程序中，把复杂困难

14、的问题分成一些较容易的子问题等技术，如下棋程序中，把复杂困难的问题分成一些较容易的子问题等技术，已经发展成为搜索和问题归约等人工智能基本技术，得到广泛的已经发展成为搜索和问题归约等人工智能基本技术，得到广泛的应用。应用。未解决的问题：未解决的问题：人类具有的但尚不能明确表达的能力（如人的洞察能力）人类具有的但尚不能明确表达的能力（如人的洞察能力）问题的原概念，在人工智能中称为问题表示的选择。问题的原概念，在人工智能中称为问题表示的选择。2022/9/1710第10页，此课件共60页哦2逻辑推理与定理证明逻辑推理与定理证明通过对事实数据库的操作来证明定理通过对事实数据库的操作来证明定理多种证明方

15、法多种证明方法几何定理证明的几何定理证明的“吴氏方法吴氏方法”逻辑推理是人工智能研究中最持久的子领域逻辑推理是人工智能研究中最持久的子领域之一。之一。探索一些新的方法，把注意力集中在一个大探索一些新的方法，把注意力集中在一个大型数据库中的相关事实上，重视可信的证明，在型数据库中的相关事实上，重视可信的证明，在出现新信息时能适时修正这些证明。出现新信息时能适时修正这些证明。定理证明在人工智能方法的研究中是一个极定理证明在人工智能方法的研究中是一个极其重要的论题。其重要的论题。2022/9/1711第11页，此课件共60页哦3自动程序设计自动程序设计根据不同目的描述来编写的计算机程序根据不同目的描

16、述来编写的计算机程序促进人工智能系统的发展促进人工智能系统的发展自动程序设计：自动程序设计：自动程序设计是人工智能的一个重要的研究领域。自动程序设计是人工智能的一个重要的研究领域。在某种意义上讲，编译程序就是在做在某种意义上讲，编译程序就是在做“自动程序设计自动程序设计”的工作。的工作。自动程序设计研究的重大贡献之一是作为问题求解策略的调自动程序设计研究的重大贡献之一是作为问题求解策略的调整概念。整概念。对程序设计或机器人控制问题，先产生一个容易的有错误的解，对程序设计或机器人控制问题，先产生一个容易的有错误的解，然后再修改完善的做法，一般要比要求第一个解就完全没有错误然后再修改完善的做法，一

17、般要比要求第一个解就完全没有错误的做法有效得多。的做法有效得多。2022/9/1712第12页，此课件共60页哦4专家系统专家系统专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应专家系统是一个具有大量专门知识与经验的程序系统，它应用人工智能技术，根据某个领域的人类专家提供的知识和经验用人工智能技术，根据某个领域的人类专家提供的知识和经验进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决该领域内进行推理和判断，模拟人类专家的决策过程，以解决该领域内的复杂问题。如：用户与专家系统的的复杂问题。如：用户与专家系统的“咨询对话咨询对话”如何表达和运用专家知识是发展专家系统的关键如何表达和运用专家知识是

18、发展专家系统的关键专家系统与传统的计算机程序最本质的区别：专家系统与传统的计算机程序最本质的区别：要解决的问题一般没有算法解要解决的问题一般没有算法解经常是在不完全、不精确或不确定的信息基础上进行决经常是在不完全、不精确或不确定的信息基础上进行决策。策。专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、专家系统可以解决的问题一般包括解释、预测、诊断、设计、规划、监视、修理、指导、控制等。规划、监视、修理、指导、控制等。2022/9/1713第13页，此课件共60页哦5机器学习机器学习机器学习：机器学习：学习是人类智能的主要标志和获取知识的基本学习是人类智能的主要标志和获取知识的基本手段，是

19、一个有特定目的的知识获取过程，其内手段，是一个有特定目的的知识获取过程，其内部表现为新知识结构的不断建立和修改，而外部部表现为新知识结构的不断建立和修改，而外部表现为性能的改善。表现为性能的改善。机器的学习能力是人工智能研究中最突出和最机器的学习能力是人工智能研究中最突出和最重要的一个方面。重要的一个方面。自动获取新的事实及新的推理算法是使计算机自动获取新的事实及新的推理算法是使计算机具有智能的根本途径。具有智能的根本途径。2022/9/1714第14页，此课件共60页哦6人工神经网络人工神经网络人工神经网络：人工神经网络：传传统统计计算算机机不不能能解解决决基基于于逻逻辑辑思思维维的的知知识

20、识处处理理，无无法法求求解信息不完整、不确定性的模糊问题。解信息不完整、不确定性的模糊问题。研研究究结结果果证证明明：用用神神经经网网络络可可以以更更有有效效地地处处理理直直觉觉和和形形象象思思维维信信息。息。目目前前，神神经经网网络络已已在在模模式式识识别别、图图象象处处理理、组组合合优优化化、自自动动控控制制、信息处理、机器人学和人工智能的其它领域得到了广泛的应用。信息处理、机器人学和人工智能的其它领域得到了广泛的应用。在在某某种种意意义义上上讲讲，编编译译程程序序就就是是在在做做“自自动动程程序序设设计计”的的工工作。作。2022/9/1715第15页，此课件共60页哦7机器人学机器人学

21、机器人手臂的最佳移动和实现机器人手臂的最佳移动和实现机器人目标动作序列的规划方法机器人目标动作序列的规划方法操作机器人程序的研究操作机器人程序的研究机器人视觉、触觉、听觉、力觉和控制机器人视觉、触觉、听觉、力觉和控制2022/9/1716第16页，此课件共60页哦8模式识别模式识别模模式式识识别别是是研研究究计计算算机机对对外外部部世世界界的的感感知知能能力力的学科。的学科。迄迄今今，模模式式识识别别中中的的神神经经网网络络方方法法的的有有效效应应用用：手手写写字字符符识识别别、汽汽车车牌牌照照识识别别、指指纹纹识识别别、语语音音识别。识别。2022/9/1717第17页，此课件共60页哦9智

22、能控制智能控制智智能能控控制制是是驱驱动动智智能能机机器器自自主主实实现现其其目目标标的的过过程程，是是自自动动控控制制发发展展的的最最新新方方向向，也也是是用用计计算算机机模拟人类智能的一个重要研究领域。模拟人类智能的一个重要研究领域。目目前前，智智能能控控制制研研究究的的六六大大领领域域：智智能能机机器器人人规规划划与与控控制制、智智能能过过程程规规划划、智智能能过过程程控控制制、专专家控制系统、语音控制、智能仪器。家控制系统、语音控制、智能仪器。2022/9/1718第18页，此课件共60页哦10智能智能CAD智智能能CAD（ICAD）系系统统把把专专家家系系统统等等人人工工智智能能技技

23、术术与与优优化化设设计计、有有限限元元分分析析、计计算算机机三三维维造造型型技技术术等等结结合合起起来来，各各取取所所长长，尽尽可可能能使使计计算算机机参参与与设设计计方方案案决决策策、结结构构设设计计、性性能能分分析析、图图形形处理等设计全过程。处理等设计全过程。ICAD的的特特征征：拥拥有有解解决决设设计计问问题题的的知知识识库库；具具有有选选择择知知识识、协协调调工工程程数数据据库库和和图图形形库库等等资资源源共同完成设计任务的推理决策机制。共同完成设计任务的推理决策机制。2022/9/1719第19页，此课件共60页哦常用的问题表示方法有：状态空间法、谓词逻常用的问题表示方法有：状态空

24、间法、谓词逻辑法、产生式规则、语义网络、框架。辑法、产生式规则、语义网络、框架。6.2.1状态空间法状态空间法StateSpaceRepresentation问题求解技术主要是两个方面：问题求解技术主要是两个方面：问题的表示问题的表示求解的方法求解的方法状态空间法状态空间法状态状态（state）算符算符（operator）状态空间方法状态空间方法6.2知识的表示方法知识的表示方法2022/9/1720第20页，此课件共60页哦问题状态描述问题状态描述定义定义状态：状态：描述某类不同事物间的差别而引入的一组最少描述某类不同事物间的差别而引入的一组最少变量变量q0，q1，qn的有序集合。的有序集合

25、。算符：算符：使问题从一种状态变化为另一种状态的手段称使问题从一种状态变化为另一种状态的手段称为操作符或算符。为操作符或算符。问题的状态空间：问题的状态空间：是一个表示该问题全部可能状态及是一个表示该问题全部可能状态及其关系的图，它包含三种说明的集合，即三元状态其关系的图，它包含三种说明的集合，即三元状态（S，F，G）。2022/9/1721第21页，此课件共60页哦2.状态空间表示概念详释状态空间表示概念详释例如下棋、迷宫及各种游戏。例如下棋、迷宫及各种游戏。OriginalState2022/9/1722第22页，此课件共60页哦初始棋局初始棋局目标棋局目标棋局例例:三数码难题（三数码难题

26、（3puzzleproblem）2022/9/1723第23页，此课件共60页哦状态空间表示举例状态空间表示举例产生式系统产生式系统（productionsystem）一个总数据库：一个总数据库：它含有与具体任务有关的信息随着应用情况的不同，它含有与具体任务有关的信息随着应用情况的不同，这些数据库可能简单，或许复杂这些数据库可能简单，或许复杂。一套规则：一套规则：它对数据库进行操作运算。每条规则由左部鉴别规则的它对数据库进行操作运算。每条规则由左部鉴别规则的适用性或先决条件以及右部描述规则应用时所完成的动作。适用性或先决条件以及右部描述规则应用时所完成的动作。一个控制策略：一个控制策略：它确定

27、应该采用哪一条适用规则，而且当数据库的它确定应该采用哪一条适用规则，而且当数据库的终止条件满足时，就停止计算。终止条件满足时，就停止计算。2022/9/1724第24页，此课件共60页哦状态空间表示举例状态空间表示举例例：猴子和香蕉问题例：猴子和香蕉问题2022/9/1725第25页，此课件共60页哦 用一个四元表列用一个四元表列（W，x，Y，z）来表示这个问来表示这个问题状态题状态.这个问题的操作（算符）如下：这个问题的操作（算符）如下：goto（U）表示猴子走到水平位置）表示猴子走到水平位置U或者用产生式规则表示为或者用产生式规则表示为（W，0，Y，z）goto（U）（U，0，Y，z）解题

28、过程解题过程2022/9/1726第26页，此课件共60页哦pushbox（V）猴子把箱子推到水平位置猴子把箱子推到水平位置V，即有，即有（W，0，W，z）pushbox（V）（V，0，V，z）climbbox猴子爬上箱顶，即有猴子爬上箱顶，即有（W，0，W，z）climbbox（W，1，W，z）graspgrasp猴子摘到香蕉，即有猴子摘到香蕉，即有（c，1，c，0）grasp（c，1，c，1）该初始状态变换为目标状态的操作序列为该初始状态变换为目标状态的操作序列为goto(b),pushbox(c),climbbox,grasp2022/9/1727第27页，此课件共60页哦目标状态目标状

29、态goto（U）goto（U）U=b，climbboxgoto（U）U=bpushbox（V）猴子和香蕉问题的状态空间图猴子和香蕉问题的状态空间图goto（U）U=V2022/9/1728第28页，此课件共60页哦猴子和香蕉问题自动演示：猴子和香蕉问题自动演示：猴子猴子香蕉香蕉箱子箱子 猴子猴子香蕉香蕉箱子箱子 Ha!Ha!2022/9/1729第29页，此课件共60页哦6.2.2谓词逻辑法谓词逻辑法逻辑语句；形式语言逻辑语句；形式语言1 1 谓词演算谓词演算1.语法和语义语法和语义基本符号基本符号谓词符号、变量符号、函数符号、常量符号、括号和逗号原子公式原子公式连词和量词连词和量词(Conn

30、ective&Quantifiers)连词连词与及合取（与及合取（conjunction)或及析取（或及析取（disjunction）蕴涵（蕴涵（Implication）非（非（Not）量词量词全称量词（全称量词（UniversalQuantifiers)存在量词存在量词(ExistentialQuantifiers)2022/9/1730第30页，此课件共60页哦原子公式的的定义：原子公式的的定义：用用P(x1，x2，xn)表示一个表示一个n元谓词公式，其中元谓词公式，其中P为为n元元谓词，谓词，x1,x2,，xn为客体变量或变元。通常把为客体变量或变元。通常把P(x1,x2,xn)叫做谓词

31、演算的原子公式，或原子谓词公式。叫做谓词演算的原子公式，或原子谓词公式。分子谓词公式分子谓词公式可以用连词把原子谓词公式组成复合谓词公式，并把它叫做可以用连词把原子谓词公式组成复合谓词公式，并把它叫做分子谓词公式。分子谓词公式。合适公式合适公式（WFF，well-formedformulas）合适公式的递归定义合适公式的递归定义合适公式的性质合适公式的性质合适公式的真值合适公式的真值等价等价（Equivalence)谓词公式谓词公式2022/9/1731第31页，此课件共60页哦置换与合一置换与合一置换置换概念概念假元推理假元推理全称化推理全称化推理综合推理综合推理定义定义就是在该表达式中用置

32、换项置换变量就是在该表达式中用置换项置换变量性质性质可结合的可结合的不可交换的不可交换的合一（合一（Unification)合一：寻找项对变量的置换，以使两表达式一致。合一：寻找项对变量的置换，以使两表达式一致。可合一：如果一个置换可合一：如果一个置换s作用于表达式集作用于表达式集Ei的每个元素，则可以用的每个元素，则可以用Eis来表示置换例的集。我们称表达式集来表示置换例的集。我们称表达式集Ei是可合一的。是可合一的。2022/9/1732第32页，此课件共60页哦6.2.3产生式规则（产生式规则（ProductionRule）产生式规则（产生式规则（ProductionRule）是根据客观

33、世界）是根据客观世界中各客体之间都存在依赖关系的实质而形成的，中各客体之间都存在依赖关系的实质而形成的，是当前智能系统中最常用的知识表示方法之一。是当前智能系统中最常用的知识表示方法之一。用产生式规则表示的知识是一种过程型知识，它用产生式规则表示的知识是一种过程型知识，它主要描述如何应用其他知识进行推理的过程，即主要描述如何应用其他知识进行推理的过程，即专家在推理过程中所使用的原理和规则。由它表专家在推理过程中所使用的原理和规则。由它表示知识所构成的知识库称为产生式规则库，由产示知识所构成的知识库称为产生式规则库，由产生式规则库构成的系统称为产生式系统。生式规则库构成的系统称为产生式系统。20

34、22/9/1733第33页，此课件共60页哦产生式系统的组成：规则库、综合数据库、控制产生式系统的组成：规则库、综合数据库、控制策略。策略。2022/9/1734第34页，此课件共60页哦确定性知识确定性知识的表示：的表示：IF（前提条件）（前提条件）THEN（结论）；其中，结论也称为操作，当前提条件（结论）；其中，结论也称为操作，当前提条件满足时，则执行某一操作。满足时，则执行某一操作。产生式规则还可以用来表示不确定或不完备的知产生式规则还可以用来表示不确定或不完备的知识。给前提条件和规则本身赋予一定的信度值，识。给前提条件和规则本身赋予一定的信度值，在推理的同时，信度值以某种预定的方式进行

35、传在推理的同时，信度值以某种预定的方式进行传播，最后得到的结论也带有一个信度值，它表示播，最后得到的结论也带有一个信度值，它表示该结论成立的可信程度。该结论成立的可信程度。不确定（或不完备）知识不确定（或不完备）知识的表示：的表示：IF前提条件前提条件（信度）（信度）THEN结论（信度）结论（信度）2022/9/1735第35页，此课件共60页哦规则的三要素：前提、结论和信度规则的三要素：前提、结论和信度信度是不精确推理的依据，在推理过程中按某种信度是不精确推理的依据，在推理过程中按某种计算方式传播。计算方式传播。2022/9/1736第36页，此课件共60页哦6.2.4语义网络语义网络语义网

36、络从数学意义上讲，就是对知识的图解表示方法，是语义网络从数学意义上讲，就是对知识的图解表示方法，是一种带有标记的有向图，由节点和连接节点之间的弧线组成。一种带有标记的有向图，由节点和连接节点之间的弧线组成。节点用于表示物理实体、概念和状态。弧线表示它们之间的节点用于表示物理实体、概念和状态。弧线表示它们之间的关系。关系。基本观点：基本观点：认为记忆是由概念的联系实现的，如果用图来描述，就形成了表认为记忆是由概念的联系实现的，如果用图来描述，就形成了表示示“事事”和和“物物”相互关系的网状结构，即语义网络。相互关系的网状结构，即语义网络。一个语义网络由若干以有向图表示的三元组（节点一个语义网络由

37、若干以有向图表示的三元组（节点1，弧，弧，节点节点2）连接而成。）连接而成。用这些节点和弧可以把一些独立的知识组织成巨大的网络形式，用这些节点和弧可以把一些独立的知识组织成巨大的网络形式，并能从网络知识结构中组合出新的知识。并能从网络知识结构中组合出新的知识。2022/9/1737第37页，此课件共60页哦语义网络的推理是通过继承和匹配完成的。语义网络的推理是通过继承和匹配完成的。语义网络能较好地表示对象之间的继承和变异的语义网络能较好地表示对象之间的继承和变异的概念。概念。语义网络适合于表示推理、联想、归纳等逻辑概语义网络适合于表示推理、联想、归纳等逻辑概念。念。2022/9/1738第38

38、页，此课件共60页哦6.2.5框架框架1975年，年，Minsky在语义网络的基础上，针对人们在理在语义网络的基础上，针对人们在理解情景、故事时提出的心理学模型，论证的是思想而不是具解情景、故事时提出的心理学模型，论证的是思想而不是具体实施。体实施。框架是一种通用的数据结构，适于表达多种类型的知识，框架是一种通用的数据结构，适于表达多种类型的知识，是广泛用于人工智能系统中的知识表示形式。是广泛用于人工智能系统中的知识表示形式。基本观点：人脑已经存储有大量的典型情景（框架），基本观点：人脑已经存储有大量的典型情景（框架），当人们面临新的情景时，就从记忆中选择一个称作框架的当人们面临新的情景时，就

39、从记忆中选择一个称作框架的基本知识结构与之相匹配，然后依照新的情景进行加工、基本知识结构与之相匹配，然后依照新的情景进行加工、修改和补充，形成新的知识修改和补充，形成新的知识2022/9/1739第39页，此课件共60页哦6.2.5框架框架一个框架（一个框架（Frame）由框架名和一组槽（）由框架名和一组槽（Slots）构成）构成（若干节点和关系统称为槽）。因此框架是一个多叉树结构。（若干节点和关系统称为槽）。因此框架是一个多叉树结构。一个框架可以通过其槽中所含下一级框架的名称与下一一个框架可以通过其槽中所含下一级框架的名称与下一级框架相连，构成树状结构的框架系统。级框架相连，构成树状结构的框

40、架系统。对一个待求解的问题而言，它可以分解为若干个子问题，对一个待求解的问题而言，它可以分解为若干个子问题，而子问题又可再分为若干子问题。因此，框架系统可用于表而子问题又可再分为若干子问题。因此，框架系统可用于表达任何复杂的问题。达任何复杂的问题。知识从大的框架依次到小的框架（槽）分层进行描述，知识从大的框架依次到小的框架（槽）分层进行描述，它在表示知识的过程中自然形成一个层次，使得对知识的描它在表示知识的过程中自然形成一个层次，使得对知识的描述既可以很概括、抽象，又可以很具体、详细。述既可以很概括、抽象，又可以很具体、详细。2022/9/1740第40页，此课件共60页哦6.2.6其他方法其

41、他方法剧本（剧本（Script）表示）表示剧本是框架的一种特殊形式，它用一组槽来描述剧本是框架的一种特殊形式，它用一组槽来描述某些事件的发生序列。某些事件的发生序列。过程（过程（Procedure）表示）表示过程式表示就是将有关某一问题领过程式表示就是将有关某一问题领域的知识，连同如域的知识，连同如何使用这些知识的方法，均隐式地表达为一个求解何使用这些知识的方法，均隐式地表达为一个求解问题的过程。问题的过程。2022/9/1741第41页，此课件共60页哦知识的利用知识的利用符号性知识利用的最主要形式是推理，推理机是智能系统必不可少的一个符号性知识利用的最主要形式是推理，推理机是智能系统必不可

42、少的一个构件。构件。推理机的基本任务是在一定的控制策略指导下，搜索知识库中可用的知识，与推理机的基本任务是在一定的控制策略指导下，搜索知识库中可用的知识，与数据库匹配，产生或论证新的事实。数据库匹配，产生或论证新的事实。一、推理机的基本性能一、推理机的基本性能高效率的搜索和匹配机制高效率的搜索和匹配机制可控制性可控制性内部动态控制：限制搜索的宽度和深度，使其既完备又收敛。内部动态控制：限制搜索的宽度和深度，使其既完备又收敛。外部动态控制：允许外部中断，并接受外部控制，能进行现场保护和设外部动态控制：允许外部中断，并接受外部控制，能进行现场保护和设置返回点。置返回点。可观测性：控制系统应具有灵活

43、的接口与用户交流信息。可观测性：控制系统应具有灵活的接口与用户交流信息。启发性：能在不确定、不完全的知识环境下工作，能够在信息不充分的条启发性：能在不确定、不完全的知识环境下工作，能够在信息不充分的条件下进行试探性求解。件下进行试探性求解。2022/9/1742第42页，此课件共60页哦二、控制策略二、控制策略什么是控制策略？什么是控制策略？推理方法研究的是前提与结论之间的种种逻推理方法研究的是前提与结论之间的种种逻辑关系及其信度传递的规律；而控制策略就是指辑关系及其信度传递的规律；而控制策略就是指导从初始状态到目标状态进行的搜索。导从初始状态到目标状态进行的搜索。为什么要采用控制策略？为什么

44、要采用控制策略？为了使系统更有效、更灵活地利用对象级知为了使系统更有效、更灵活地利用对象级知识；从问题求解的角度讲，是为了限制和缩小搜识；从问题求解的角度讲，是为了限制和缩小搜索空间。索空间。控制策略是人工智能的核心问题。控制策略是人工智能的核心问题。2022/9/1743第43页，此课件共60页哦三、推理方法的分类三、推理方法的分类在知识集合上进行各种推理是知识利用的最重要形式之一，其在知识集合上进行各种推理是知识利用的最重要形式之一，其主要特征表现为前提与结论之间的逻辑关系。主要特征表现为前提与结论之间的逻辑关系。按标准的不同，推理方法可作以下划分：按标准的不同，推理方法可作以下划分：从方

45、式上分：演绎推理、归纳推理。从方式上分：演绎推理、归纳推理。演绎推理演绎推理：从已知的判断出发，通过演绎推出结论的一种推理方式。结：从已知的判断出发，通过演绎推出结论的一种推理方式。结论蕴涵在已知的判断中，是一种由一般到个别的推理。论蕴涵在已知的判断中，是一种由一般到个别的推理。归纳推理归纳推理：是由一类事物的大量事例推出该类事物普遍规律的一种推：是由一类事物的大量事例推出该类事物普遍规律的一种推理方法。先从已知事实中猜测一个结论，而后对该结论的正确性加以理方法。先从已知事实中猜测一个结论，而后对该结论的正确性加以证明确认。如：枚举法、类比法、统计法等。证明确认。如：枚举法、类比法、统计法等。

46、从确定性上分：精确推理、不精确推理。从确定性上分：精确推理、不精确推理。从单调性上分：单调推理、非单调推理。从单调性上分：单调推理、非单调推理。2022/9/1744第44页，此课件共60页哦几个人工智能网址：几个人工智能网址：(1)http:/www.chinaai.org中国人工智能网中国人工智能网(2)http:/ 具有启发性具有启发性 用用启启发发方方法法帮帮助助人人们们找找出出关关于于解解决决问问题题的的一一种种提提示示或或经经验验估计。估计。具有透明性具有透明性 能能解解释释本本身身的的推推理理过过程程和和作作出出的的决决定定，能能回回答答用用户户提提出出的的问问题。题。具有灵活性

47、具有灵活性 具有总结规则、发现问题的自学习功能。具有总结规则、发现问题的自学习功能。具有处理不确定知识的能力具有处理不确定知识的能力 能能利利用用客客观观世世界界中中不不确确定定的的因因果果关关系系和和不不精精确确推推理理来来得得出出近近乎乎合理的结论。合理的结论。专家系统的特点专家系统的特点2022/9/1748第48页，此课件共60页哦一般应用程序一般应用程序 专家系统专家系统 把问题求解的知识把问题求解的知识隐含地编入程序隐含地编入程序 把知识组织为两级：把知识组织为两级：数据级和程序级。数据级和程序级。把其应用领域的问题求把其应用领域的问题求解知识单独组成一个实体。解知识单独组成一个实

48、体。即为知识库。即为知识库。将知识组织成三级；数将知识组织成三级；数据、知识库和控制。据、知识库和控制。一般应用程序与专家系统的区别：一般应用程序与专家系统的区别：2022/9/1749第49页，此课件共60页哦任务任务通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来可能发生通过对过去和现在已知状况的分析，推断未来可能发生的情况的情况特点特点数据量很大，常不准确、有错误、不完全数据量很大，常不准确、有错误、不完全能从不完全的信息中得出解释，并能对数据做出某些能从不完全的信息中得出解释，并能对数据做出某些假设假设推理过程可能很复杂和很长推理过程可能很复杂和很长例子例子语音理解、图象分析、系统监视、化学结

49、构分析和信语音理解、图象分析、系统监视、化学结构分析和信号解释等号解释等1.解释专家系统解释专家系统expertsystemforinterpretation2022/9/1750第50页，此课件共60页哦任务任务 通过对已知信息和数据的分析与解释，通过对已知信息和数据的分析与解释，确定它们的涵义。确定它们的涵义。特点特点系统处理的数据随时间变化，且可能是不准确和系统处理的数据随时间变化，且可能是不准确和不完全不完全系统需要有适应时间变化的动态模型系统需要有适应时间变化的动态模型例子例子 有气象预报、军事预测等有气象预报、军事预测等2.预测专家系统预测专家系统(expertsystemforp

50、rediction)2022/9/1751第51页，此课件共60页哦任务任务根据观察到的情况根据观察到的情况(数据数据)来推断出某个对象来推断出某个对象机能失常机能失常(即故障即故障)的原因的原因特点特点能够了解被诊断对象或客体各组成部分的特性以及能够了解被诊断对象或客体各组成部分的特性以及它们之间的联系它们之间的联系能够区分一种现象及其所掩盖的另一种现象能够区分一种现象及其所掩盖的另一种现象能够向用户提出测量的数据，并从不确切信息中能够向用户提出测量的数据，并从不确切信息中得出尽可能正确的诊断得出尽可能正确的诊断 例子例子有医疗诊断等有医疗诊断等 3.诊断专家系统诊断专家系统(experts