人工智能---产生式表示法优秀PPT.ppt

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1、例例(1)动物分类规则动物分类规则 假如假如 某种动物是哺乳动物，并某种动物是哺乳动物，并且吃肉，那么且吃肉，那么 这种动物被称为食肉这种动物被称为食肉动物。动物。P1：该动物是哺乳P2：该动物吃肉R：该动物是食肉动物 2.3.1 产生式基本概念产生式基本概念 (2)疾病诊断规则(3)假如病人出现如打喷嚏，咳嗽等症状，则该病人感冒了。(4)P1打喷嚏(5)P2咳嗽(6)(7)R：该病人感冒(3)文法分析语言学的一个重要问题就是判定一个符号序列是否合句法，称为文法分析。S,N,NP,P,PP,V,VP,DETS/句子；N/名词；NP/名词词组；P/介词；PP/介词词组；V/动词；VP/谓语；DE

2、T/冠词；语法规则：语法规则：NNP/名词就是名词词组；DETNPNP/冠词加名词词组还是名词词组；PNPPP/介词加名词词组构成介词词组；NPPPNP/名词词组后跟介词词组仍是名词词组；VNPPPVP/动词后跟名词词组和介词词组构成谓语；NPVPS/名词词组与谓语一起构成句子；产生式产生式 P R 或或 IF P THEN R E.G.s before all are results rather than operations R：后项它说明应用这条规则产生的操作、结果P：前项 它说明应用这条规则必需满足的条件；2.3.2 产生式系统的组成产生式系统的组成综合数据库产生式规则库限制系统规则

3、库综合数据库限制机制限制机制限制机制限制机制寻找满足要求的事实寻找满足要求的规则变更综合数据库的事实 限制策略作用说明如何运用学问,即下一步应当选用什么规则。该动物是人该动物会思索该动物有才智例例（1）R1 R2 R3依次运用依次运用（2）:设综合数据库(db)的初始内容为集合a,b,c,其中a、b、c均为字符；规则库包含以下三条插入双字符的规则：R1:(abdb)=insert(db,ab)R2:(acdb)=insert(db,ac)R3:(bcdb)=insert(db,bc)推理的目标是使db成为：a,b,c,ab,ac,bc2.3.3 产生式系统的学问表示产生式系统的学问表示方法方法

4、1 (AGE ZHAOLING 43)2(FATHER ZHAOLYIN TRUE)4(DOSE DRUG 2.0 GRAMS)5(MAN ZHAOLING TRUE)6(WOMAN ZHAOLING FASE)例例（1）1 ZHAOLING IS 43.2 ZHAOLYIN IS FATHER.4 DRUG DOSE IS 2.0 GRAMS.5 ZHAOLING IS MAN.6ZHAOLING ISNT WOMAN.1）、确定性事实表示 三元组表示 特性 对象 取值2022/10/30122）、确定性规则学问的产生式表示）、确定性规则学问的产生式表示例例 假如某动物会飞假如某动物会飞,并

5、且会下蛋并且会下蛋,那么该动物那么该动物是鸟。是鸟。PQ:Q:（FLY X TRUE）（EGG X TRUE）（BIRD X TRUE）确定性事实表示 P Q 3）不完全事实的表示）不完全事实的表示 为了表示不完全的事实，常需加入为了表示不完全的事实，常需加入关于该事实确定性程度的数值度量。关于该事实确定性程度的数值度量。一般用四元组表示一般用四元组表示 (属性属性,对象对象,值值,置信度置信度)或或 (关系关系,对象对象1,对象对象2,置信度置信度)例例（1）1)ZHAOLING MAYBE 40 。(AGE ZHAOLING 40 0.8)2)老李和老张可能是挚友老李和老张可能是挚友.(f

6、riend,li,zhang，0.8)（2）MYCIN中用置信度来表示事实的可信程度。1)(细菌2菌属（IDENT）是连锁状球菌属（STRETOCOCCUS）的置信度为0.7)(IDENT ORGANISM2 STRETOCOCCUS 0.7)2)(细菌2菌属（IDENT）是葡萄球（STAHYOCOCCUS）菌属的置信度为0.3)(IDENT ORGANISM2 STAHYOCOCCUS 0.3)3)(细菌1的形态（MORH）为杆状形态（ROD）的置信度是0.8)(MORH ORGANISM1 ROD 0.8)4)(细菌1的形态（MORH）是球状形态（COCCUS）的置信度为0.2)(MORH

7、 ORGANISM1 COCCUS 0.2)(细菌3革兰氏染色（GRAMSTAIN）为革兰氏阴性（GRAMNEG）置信度为1.0)(GRAMSTAIN ORGANISM3 GRAMNEG 1.0)4)、不完全学问的表示为了表示不完全的学问，常需加入关于该规则确定性程度的数值度量。基本形式是IFPTHENQ(置信度)或者PQ(置信度)例（1）已知症状如下：E1：打喷嚏，E2：咳嗽。诊断结果：H1：可能感冒H2：可能是花粉过敏IFE1THENH2（.50）。IFE1，E2THENH2（0.90）。2022/10/3016（2）IF 动物会飞动物会飞 AND 会下蛋会下蛋 THEN 该动物该动物可能

8、是鸟可能是鸟。（FLY,X,TRUE）（EGG,X,TRUE）（BIRD,X,TRUE）(0.8)（3）在专家系统在专家系统MYCIN中有这样一条中有这样一条产生式产生式:IF 本微生物的染色斑是革兰本微生物的染色斑是革兰氏阴性氏阴性 本微生物的形态呈杆状本微生物的形态呈杆状 病人是中间宿主病人是中间宿主 THEN 该微生物是绿脓杆菌该微生物是绿脓杆菌,置置信度为信度为0.6.它表示当前提中列出的各个条它表示当前提中列出的各个条件都满足时件都满足时,结论结论“该微生物是绿生杆该微生物是绿生杆菌菌”可以信任的程度为可以信任的程度为0.6。结论：产生式与蕴涵式产生式的特殊形式为蕴涵。表示不精确学问

9、/精确学问进行不精确匹配/精确匹配无真值/有真值T/F1）.正向推理2）.逆向推理3）.双向推理2.3.4 产生式系统的推理方式产生式系统的推理方式1）正向推理例(1)（Mammal,x,T）(Eat,x,Meat)(Carnivore,x,T)X=DOGX=LION（2）区分动物区分动物黄褐色，有黑的斑点，黄褐色，有黑的斑点，有毛发，吃肉有毛发，吃肉？机器人去逛动物园，为帮助它区分其中的七种动物，给它存入了如机器人去逛动物园，为帮助它区分其中的七种动物，给它存入了如下几条产生式规则：下几条产生式规则：p1：若动物有毛发，则它是哺乳动物；：若动物有毛发，则它是哺乳动物；p2：若动物有奶，则它是

10、哺乳动物；：若动物有奶，则它是哺乳动物；p3：若动物有羽毛，则它是鸟类；：若动物有羽毛，则它是鸟类；p4：若动物会飞且生蛋，则它是鸟类；：若动物会飞且生蛋，则它是鸟类；p5：若动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物；：若动物是哺乳动物且吃肉，则它是食肉动物；p6：若动物是哺乳动物且有犬齿，有爪，眼睛紧盯着前方，则它：若动物是哺乳动物且有犬齿，有爪，眼睛紧盯着前方，则它 是食肉动物；是食肉动物；p7：若动物是哺乳动物且反刍食物，则它是蹄类且是偶蹄动物；：若动物是哺乳动物且反刍食物，则它是蹄类且是偶蹄动物；p8：若动物是哺乳类且有蹄，则它是有蹄类；：若动物是哺乳类且有蹄，则它是有蹄类；p9：若动物是

11、食肉类，黄褐色，有黑的斑点，则它是一只金钱豹；：若动物是食肉类，黄褐色，有黑的斑点，则它是一只金钱豹；p10：若动物是食肉类，黄褐色，有黑色条纹，则它是老虎；：若动物是食肉类，黄褐色，有黑色条纹，则它是老虎；p11：若动物是有蹄类，长腿，长颈项，有黄褐色暗斑点，则它是长：若动物是有蹄类，长腿，长颈项，有黄褐色暗斑点，则它是长颈鹿；颈鹿；p12：若动物是有蹄类，白色有黑条纹，则它是斑马；：若动物是有蹄类，白色有黑条纹，则它是斑马；p13：若动物是鸟，不会飞，长腿，长颈项，黑、白色，则它是驼鸟；：若动物是鸟，不会飞，长腿，长颈项，黑、白色，则它是驼鸟；p14：若动物是鸟，不会飞，会游泳，黑、白色，

12、则它是企鹅；：若动物是鸟，不会飞，会游泳，黑、白色，则它是企鹅；p15：若动物是鸟，善飞，则它是信天翁。：若动物是鸟，善飞，则它是信天翁。推断金钱豹的推理树推断金钱豹的推理树哺乳、有蹄是中间结果哺乳、有蹄是中间结果网络中标识出逻辑关系合取与析取网络中标识出逻辑关系合取与析取,例例1:有蹄与有蹄与哺乳类哺乳类同时成立同时成立,或或哺乳动物且反刍食物哺乳动物且反刍食物,结论有蹄类结论有蹄类 例例2:若有毛发若有毛发 或或 有奶，则是哺乳动物；有奶，则是哺乳动物；（3）文法分析问题）文法分析问题（正向推理）一组重写规则作为产生式规则：NNP/名词就是名词词组；DETNPNP/冠词加名词词组还是名词词

13、组；PNPPP/介词加名词词组构成介词词组；NPPPNP/名词词组后跟介词词组仍是名词词组；VNPPPVP/动词词组后跟名词词组和介词词组构成谓语；NPVPS/名词词组与谓语一起构成句子；句子GRAMMER：Theboyplaysfootballintheplace.1）将该句子的全部单词先替换为语法词汇：DETNVNPDETN2）作进一步的替代为：NPVNPPP3）通过激活规则去进行符号重写：NPVP4）最终，综合数据库只剩下符号S（指示合法句），文法分析成功结束。2)逆向推理逆向推理例例 拍苍蝇拍苍蝇 Video:beatfly规则规则1假如天使拍到苍蝇假如天使拍到苍蝇,则苍蝇死则苍蝇死2

14、假如天使砸到苍蝇假如天使砸到苍蝇,则苍蝇死则苍蝇死逆向推理逆向推理:苍蝇死苍蝇死拍拍 R1砸砸 R21）推理条件充分）推理条件充分例例（1）BADHAIRCUT Video:hair cut 男孩规则男孩规则假如假如HAIRCUT满足满足,则则GOHOME否则否则,接着接着HAIRCUT男孩规则男孩规则假如假如HAIRCUT不满足不满足,则接着则接着HAIRCUT 否则男孩否则男孩 GOHOME2.3.4几点探讨（2）VideoGrassBee/Bug IF 动物会飞动物会飞 AND 会下蛋会下蛋 THEN 该动物是鸟该动物是鸟。FindHorsebyMap男孩错误:前面满足,不等于(后面)满

15、足,推理条件不充分鸟/Bee/Bug的结论错误：补充数据库:该动物有羽毛。Horse的结论错误:HorsenotFrog2）冲突解决）冲突解决被触发的规则不确定总是启用规则。因为可能同时有几条规则的条件部分被满足。这就要在解决冲突中来解决这个问题。在困难的状况下，在数据库和规则的条件部分之间可能要进行近似匹配。产生式系统的限制机制就是不断地选择可触发/激活的规则对综合数据库进行操作，直至得到解答（综合数据库内容增加了目标状态），或失败结束。通常从选择规则到执行操作分3步：匹配 2)冲突解决 3)操作RULESFORGAMESRule1：该动物有奶该动物为哺乳动物。Rule2：该动物有奶有蹄这种

16、动物为有蹄动物(Sub-Class哺乳动物)。(1)专一性排序例有奶有蹄（2）依次排队）依次排队 设字符转换规则为设字符转换规则为:A BCA CDB CGB EFDE 已知：已知：A，B 求：求：F分析:一、数据库x，其中x为字符，初始数据A，B二、规则集三、限制策略依次排队-NO.由小到大结束条件：Fx求解过程数据库触发规则启用规则A，B（1）（1）A，B，C（2）（3）（2）A，B，C，D（3）（5）（3）A，B，C，D，G（5）（5）A，B，C，D，G，E（4）（4）A，B，C，D，G，E，F1，IF AB THEN C 2，IF AC THEN D3，IF BC THEN G 4，I

17、F BE THEN F5，IF D THEN E产生式系统的基本工作过程（1 1）初始化综合数据库。）初始化综合数据库。（2 2）检查规则库中是否存在尚未运用过的规则，若有则执行（）检查规则库中是否存在尚未运用过的规则，若有则执行（3 3）；否）；否则转（则转（7 7）。）。（3 3）选择可与综合数据库中已知事实相匹配的规则；如没有转（）选择可与综合数据库中已知事实相匹配的规则；如没有转（6 6）。）。（4 4）执行并标记当前选中规则，把所得到的结论作为新事实放入综合）执行并标记当前选中规则，把所得到的结论作为新事实放入综合数据库；假如该规则的结论是一些操作，则执行这些操作。数据库；假如该规则

18、的结论是一些操作，则执行这些操作。（5 5）检查综合数据库中是否包含了该问题的解，如是，问题求解结束；）检查综合数据库中是否包含了该问题的解，如是，问题求解结束；否则，转（否则，转（2 2）（6 6）当规则库中没有与综合数据库中的已有事实相匹配的规则时，要）当规则库中没有与综合数据库中的已有事实相匹配的规则时，要求用户进一步供应关于该问题的已知事实，若能供应，则转（求用户进一步供应关于该问题的已知事实，若能供应，则转（2 2）；）；否则，说明该问题无解，终止问题求解过程。否则，说明该问题无解，终止问题求解过程。（7 7）若学问库中不再有未运用规则，也说明该问题无解，终止问题求）若学问库中不再有

19、未运用规则，也说明该问题无解，终止问题求解过程。解过程。P?Execute/MarkPNewDataSolution?initialDataENDNNPMapD?YNNewD?NDDataP-ProductionHomework-1传教士与野人问题有N个传教士和N个野人要过河。依据以下约束条件,设计合法的过河产生式规则库(集合):现在有一条船只能承载K个人（包括野人和传教士）,KN。在任何时刻，假如有野人和传教士在一起（包括岸上与船上），必须要求传教士的人数多于或等于野人的人数。传教士和野人都可以撑船过河提示1:综合数据库数据结构:（m，c，b）变量m:传教士在左岸的实际人数变量c：野人在左岸

20、的实际人数变量b:指示船是否在左岸（值1指示船在左岸，否则为0）依据以上数据结构,过河问题的两个状态为:初始状态:（N，N，1）目标状态:（0，0，0）提示2:划船操作L(Sm,Sc):从左岸到右岸的划船操作R(Sm,Sc):从右岸回到左岸的划船操作 Sm:船上传教士的实际人数 Sc:船上野人的实际人数传教士野人问题传教士野人问题规则库规则库ifL(Sm,Sc)(M,C,B=1)then(MSm,C-Sc,B=0)ifR(Sm,Sc)(M,C,B=0)then(M+Sm,C+Sc,B=1)合法的过河产生式规则库(约束条件)Sm+Sc=ScMSm,=C-ScM+Sm=C+Sc指示推理成功结束（到

21、达目标状态）的规则：m=0c=0b=0Thenhalt()；例：合法规则:IF（3,3,b=1）L(1,1)THEN（2,2,b=0）IF（3,3,b=1）R(1,1)THEN（4,4,b=1）IF（3,3,b=1）L(2,1)THEN（1,2,b=0）横线为不合法要求:设计一段程序,对随意N与K,选择出全部合法的渡河规则,并输出之.传教士野人问题传教士野人问题规则库规则库（N=3，K=2）ifL10(M,C,B=1)then(M1,C,B=0)ifL01(M,C,B=1)then(M,C1,B=0)ifL11(M,C,B=1)then(M1,C1,B=0)ifL20(M,C,B=1)then

22、(M2,C,B=0)ifL02(M,C,B=1)then(M,C2,B=0)ifR10(M,C,B=0)then(M+1,C,B=1)ifR01(M,C,B=0)then(M,C+1,B=1)ifR11(M,C,B=0)then(M+1,C+1,B=1)ifR20(M,C,B=0)then(M+2,C,B=1)ifR02(M,C,B=0)then(M,C+2,B=1)指示推理成功结束（到达目标状态）的规则：m=0c=0b=0Thenhalt()；R1R2R3R4R5R6R7R8R9R10Homework-2P582.6提示:1.“MYCIN”专家系统的领域学问是什么？关于它的一个笑话是什么？机器人任务规划中的一个规划方法是什么？举什么相应例子？对于图灵机器智能思想，人工智能探讨者必需面对（或回答）的问题是什么？