第2章知识表示方法优秀课件.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 人 工 智 能 原 理 与 应 用 人工智能问题的求解是以知识为基础的。如何将已获得的有关知识以计算机内部代码形式加以合理地描述、存储，以使有效地利用这些知识便是知识表示。知识表示方法的提出，常模仿人脑的知识存储结构，心理学家对知识表示方法的研究做出了重要的贡献。这一章将介绍逻辑的、产生式的、语义网络的和框架的知识表示方法。 2.1 概述 2.1.1 知识、信息和数据 2.1.2 知识的特性 2.1.3 知识的分类 2.1.4 知识的表示 注：详细内容请参照P15至P19 2.2 一阶谓词逻辑表示法 一阶谓词逻辑表示法是一种重要的知识表示方法,它以数理逻辑为基础,是到目前为止能够表达人类思维活动规律的一种最精确的形式语言。它与人类的自然语言比较接近，由可方便地存储到计算机中去，并被计算机做精确处理。因此，它是一种最早应用于人工智能中的表示方法。 2.2 一阶谓词逻辑表示法 2.2.1 知识的谓词逻辑表示法 用一阶谓词逻辑公式可以表示事物的状态、属性、概念等事实性知识，也可以表示事物间具有确定因果关系的规则性知识。 2.2 一阶谓词逻辑表示法 2.2.2 用谓词公式表示知识的步骤 用谓词公式表示知识的步骤如下： 1、定义用谓词及个体，确定每个谓词及个体的确切含义； 2、根据所要表达的事物或概念，为每个谓词中的变元赋以特定的值； 3、根据所要表达的知识的语义，用适当的连接符号将各个谓词连接起来，形成谓词公式。 2.2 一阶谓词逻辑表示法 2.2.3 谓词公式表示知识的举例 例1、 机器人搬弄积木块问题表示　　设在一个房间里，有一个机器人ROBOT ，一个壁室ALCOVE，一个积木块BOX，两个桌子A和B。机器人可把积木块BOX从一种状态变换成另一种状态。 解：　引入谓词　　　TABLE（A）　　　　　　　　表A是桌子　　　EMPTYHANDED（ROBOT）　　　表机器人双手是空的　　　AT（ROBOT，A）　　　　　　表机器人在A旁　　　HOLDS（ROBOT，BOX）　　　 表机器人拿着积木块　　　ON（BOX，A）　　　　　　　表积木块BOX在A上　　 设定初始状态是　　　　AT（ROBOT，ALCOVE）　　　EMPTYHANDED　（ROBOT）　　　ON（BOX，A）　　　TABLE（A）　　　TABLE（B） 目标状态是　　　AT（ROBOT，ALCOVE）　　　EMPTYHANDED（ROBOT）　　　ON（BOX，B）　　　TABLE（A）　　　TABLE（B）问题是依机器人可进行的操作，实现一个由初始状态到目标状态的机器人操作过程。　　 机器人的每个操作的结果所引起的状态变化，可用对原状态的增添表和删除表来表示。如机器人由初始状态把BOX从A桌移到B桌上，然后仍回到壁室，这时同初始状态相比有　　增添表　　ON（BOX，B）　　删除表　　ON（BOX，A）　　又如机器人由初始状态，走近A桌，然后拿起BOX，这时同初始状态相比有　　增添表　　AT（ROBOT，A）　　　　　　　HOLDS（ROBOT，BOX）　　删除表　　AT（ROBOT，ALCOVE）　　　　　　　EMPTYHANDED（ROBOT）　　　　　　　ON（BOX，A） 进一步说，机器人的每一操作还需有先决条件。如机器人拿起A桌上的BOX这一操作，先决条件是　　ON（BOX，A），AT（ROBOT　，A）　　EMPTYHANDED　（ROBOT）　 而先决条件成立与否的验证可使用归结法。如将初始状态视作已知条件，而将要验证的先决条件视作结论，便可使用归结法了。有如下归结过程：　（1）AT（ROBOT，A）　（2）EMPTYHANDED（ROBOT）　（3）ON（BOX,A）　（4）TABLE （A）　（5）TABLE （B）　（6）～ON(BOX,A)∨～AT(ROBOT,A)∨～EMPTYHANDED(ROBOT)(先决条件的否定)　（7）～AT(ROBOT,A)∨～EMPTYHANDED (ROBOT)(3,6)　（8）～EMPTYHANDED (ROBOT)(1,7)　（9）□ (2,8)　　于是验证了这一先决条件成立。 　　从初始状态出发，每实现机器人的一个操作都验证先决条件，并建立相应的增添表和删除表，便可逐步达到目标状态。这里仅是说明逻辑法可以描述这类问题。1972年FIKS建立的STRIPS机器人规划系统就是使用的逻辑法表示的。 例2、Honil