人工智能与知识工程知识表示ppt课件.ppt

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1、火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去l l 2.1 2.1 知识与知识表示的概念 知识与知识表示的概念l l 2.2 2.2 状态空间法 状态空间法l l 2.3 2.3 问题规约法 问题规约法l l 2.4 2.4 谓词逻辑法 谓词逻辑法l l 2.5 2.5 语义网络法 语义网络法l l 2.6 2.6 框架表示法 框架表示法l l 2.7 2.7 剧本表示法 剧本表示法l l 2.8 2.8 过程表示法 过程表示法l l 2.9 2.9 面向对象表示法 面向对象表示法l l 2.10 2.10 小结 小结2知识表示方

2、法1火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5语义网络法l2.5.1 语义网络的基本概念l2.5.2 语义网络的知识表示方法l2.5.3 语义网络的推理过程l2.5.4 语义网络的特点2火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5.1语义网络的基本概念l l语义网络是语义网络是J.R.Quillian 1968J.R.Quillian 1968年在研究人类联想记年在研究人类联想记忆时提出的一种心理学模型，他认为记忆是由概念忆时提出的一种心理学模型，他认为

3、记忆是由概念间的联系实现的。随后，间的联系实现的。随后，J.R.QuillianJ.R.Quillian又把它用作又把它用作知识表示。知识表示。l l19721972年，西蒙在他的自然语言理解系统中也采用了年，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。语义网络表示法。l l19751975年，年，G.G.Hendrix G.G.Hendrix 又对全称量词的表示提出又对全称量词的表示提出了语义网络分区技术。了语义网络分区技术。l l目前，语义网络已经成为人工智能中应用较多的一目前，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，尤其是在自然语言处理方面的应种知识表示方法，尤其是

4、在自然语言处理方面的应用。用。3火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5.1语义网络的基本概念(续)l l 语义网络 语义网络：是一种用结点和弧来表达实体之间语义关系的有：是一种用结点和弧来表达实体之间语义关系的有向图，是知识的一种结构化图解表示。向图，是知识的一种结构化图解表示。其中结点 其中结点:实体、事物、概念、属性、事件，情况等 实体、事物、概念、属性、事件，情况等 弧线用于表示结点间的语义关系 弧线用于表示结点间的语义关系 l l 语义网络的组成 语义网络的组成 词法部分：决定表示词汇表中允许哪些符号，这涉及各

5、个节 词法部分：决定表示词汇表中允许哪些符号，这涉及各个节点和弧线。点和弧线。结构部分：叙述符号排列的约束条件，指定各弧线连接的节 结构部分：叙述符号排列的约束条件，指定各弧线连接的节点对。点对。过程部分：说明访问过程，这些过程能用来建立和修正描述 过程部分：说明访问过程，这些过程能用来建立和修正描述以及回答相关问题。以及回答相关问题。语义部分：确定与描述相关的（联想）意义的方法即确定有 语义部分：确定与描述相关的（联想）意义的方法即确定有关节点的排列及其占有物和对应弧线 关节点的排列及其占有物和对应弧线4火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯

6、、湿被褥勇敢地冲出去2.5.1语义网络的基本概念(续)5火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5.1语义网络的基本概念(续)例：所有的燕子都是鸟。小燕是一只燕子。鸟有翅膀。6火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5.1语义网络的基本概念(续)l l语义网络与谓词逻辑有相似的表示能力。语义网络与谓词逻辑有相似的表示能力。（结点（结点11，弧，结点，弧，结点22）（个体（个体1,1,个体个体22）一个语义基元相当于一个二元谓词。谓词逻辑中的一个语义基元

7、相当于一个二元谓词。谓词逻辑中的个体也就是语义网络中关心的实体。个体也就是语义网络中关心的实体。弧及其上的关系相关于谓词的意义。弧及其上的关系相关于谓词的意义。例：以上例子的谓词表示例：以上例子的谓词表示Color(snow,white)Color(snow,white)Age(Li Lee,22)Age(Li Lee,22)ISKINDOF(ISKINDOF(燕子，鸟燕子，鸟)Bird()Bird(燕子燕子)7火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5.1语义网络的基本概念(续)l l从功能上说，语义网络可以描述任何事物

8、间的任意从功能上说，语义网络可以描述任何事物间的任意复杂关系。从一些基本的语义关系组合成任意复杂复杂关系。从一些基本的语义关系组合成任意复杂的语义关系是可行的。的语义关系是可行的。l l基本的语义关系基本的语义关系 类属关系类属关系 包含关系包含关系 属性关系属性关系 位置关系位置关系 相近关系相近关系 推论关系推论关系8火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基本的语义关系l l类属关系类属关系 指具有共同属性的不同事物间的分类关系、成员关指具有共同属性的不同事物间的分类关系、成员关系或实例关系。系或实例关系。它体现的是它体

9、现的是“具体与抽象具体与抽象”、“个体与集体个体与集体”的概的概念。类属关系的一个最主要特征是属性的继承性，念。类属关系的一个最主要特征是属性的继承性，处在具体层的结点可以继承抽象层结点的所有属性。处在具体层的结点可以继承抽象层结点的所有属性。A-Kind-of(A-Kind-of(子集子集)A-Member-of Is-a)A-Member-of Is-a9火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基本的语义关系（续）ll 包含关系（聚类关系）指具有组织中结构特征的“部分与整体”之间的关系。Part-of10火灾袭来时要迅速疏

10、散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基本的语义关系（续）ll 属性关系 指事物和其属性之间的关系,如具有某种属性，有某种能力等。Have Can1 1火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基本的语义关系（续）ll 时间关系 指不同事件在其发生时间方面的先后次序关系。Before After12火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基本的语义关系（续）ll 位置关系 指不同事物在物理位置方面的关系。Loc

11、ated-at Located-on Located-under Located-inside Located-outside13火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基本的语义关系（续）ll 相近关系 相近关系是指不同事物在形状、内容等方面相似和接近。Similar-to Near-to14火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去基本的语义关系（续）l l推论关系推论关系 指从一个概念推出另一个概念的语义关系。指从一个概念推出另一个概念的语义关系。l l在

12、实际的应用中可选择以上通用的基本语义在实际的应用中可选择以上通用的基本语义关系，也可根据具体实体关系来自己定义新关系，也可根据具体实体关系来自己定义新的关系。的关系。15火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5.2语义网络的知识表示方法 一元关系的语义网络表示是指用一元谓词P(x)表示的关系 二元关系的语义网络表示是指用二元谓词P(x,y)表示的关系 多元关系的语义网络表示是指用多元谓词P(x1,x2,)表示的关系16火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲

13、出去一元关系的语义网络表示ll 一元关系：实体的性质、属性等STUDENT(Li Ming)FLY(Bird)SHINE(sun)ll 表示方法：用结点1 表示实体，用结点2 表示实体的性质或属性等，用弧表示结点1 和结点2 之间的语义关系。17火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去二元关系的语义网络表示18火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去二元关系的语义网络表示（续）ll 例：我椅子的颜色是咖啡色的；椅子包套是皮革；椅子是一种家具；椅子的所有者是；X

14、 是个人。19火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示ll 多元关系 1.常河给了江涛一张磁盘GIVE(常河,江涛,一张磁盘)2.北京大学和清华大学两校篮球队在北大进行的一场比赛的比分是85 比89。GAME(北京大学,清华大学,北京大学,85:89)3.小燕子这只燕子从春天到秋天占有一个巢OCCUPATION(小燕子,春天,秋天,巢)20火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）l l表示方法：通过增加关系结点

15、、动作结点、事件结表示方法：通过增加关系结点、动作结点、事件结点或情况结点等的方法把多元关系转化为多个二元点或情况结点等的方法把多元关系转化为多个二元关系。关系。例：常河给了江涛一张磁盘例：常河给了江涛一张磁盘GIVE(GIVE(常河常河,江涛江涛,一张磁盘一张磁盘)常河、江涛、一张磁盘之间找不到一个可以把三者常河、江涛、一张磁盘之间找不到一个可以把三者都联系起来的关系或实体。都联系起来的关系或实体。考虑增加结点使得各实体与此结点都能建立联系，考虑增加结点使得各实体与此结点都能建立联系，形成网络：动作结点（给）或事件结点（给予事件）形成网络：动作结点（给）或事件结点（给予事件）21火灾袭来时要

16、迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）ll 带动作结点的语义网络表示方法22火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）ll 带事件结点的语义网络表示方法23火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）ll 北京大学和清华大学两校篮球队在北大进行的一场比赛的比分是85 比89。添加事件结点BGTB 表示这场特定的比赛，将有关比赛

17、的信息联系起来24火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）ll 小燕子这只燕子从春天到秋天占有一个巢OCCUPATION(小燕子,燕子,春天,秋天,巢)25火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）ll 例：海浪把战舰轻轻的摇。26火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）27火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出

18、或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）ll 同一命题可以按知识的详细程度及范围选择不同的结点类型和个数，构成不同的语义网络结构。ll 在选择结点时，要弄清结点是用于表示基本的物体或概念的，或是用于其它目的的动作、情况、事件等用于联系或扩大知识范围的结点。ll 适当的选用能够合并多个子网，扩大知识范围的结点，使问题简化。28火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去多元关系的语义网络表示（续）ll 例：我的汽车是红色的。李华的汽车是绿色的。29火灾袭来时要迅速疏散逃生，不

19、可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去2.5.3语义网络的推理过程l l符号规定符号规定:值结点值结点:链尾部的节点称为值结点。链尾部的节点称为值结点。槽槽:将结点的链称为槽将结点的链称为槽.l l语义网络的推理过程是通过继承和匹配实现的，问语义网络的推理过程是通过继承和匹配实现的，问题求解时，先构造由语义网络组成的知识库和语义题求解时，先构造由语义网络组成的知识库和语义网络推理机，再根据待求问题的要求构造一个网络网络推理机，再根据待求问题的要求构造一个网络片断，然后依此网络片断到知识库找可匹配的网络，片断，然后依此网络片断到知识库找可匹配的网络，如果匹配，所匹配的事实就是问题的解。如果匹配，所匹配的事实就是问题的解。继承：是指把对事物的描述从概念结点或类结点传继承：是指把对事物的描述从概念结点或类结点传递到实例结点。递到实例结点。匹配：就是在知识库的语义网络中寻找与待求解问匹配：就是在知识库的语义网络中寻找与待求解问题相符的语义网络模式。题相符的语义网络模式。30火灾袭来时要迅速疏散逃生，不可蜂拥而出或留恋财物，要当机立断，披上浸湿的衣服或裹上湿毛毯、湿被褥勇敢地冲出去继承ll 例：已知事实：李华的汽车是红色的。通过结点关系可知，李华的汽车继承了所有汽车具有的属性。31