《知识表示丁世飞》PPT课件

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1、人工智能第2章知识表示第2章　知识表示【主要内容】2.1概述2.2谓词逻辑表示法2.3产生式表示法2.4语义网络表示法2.5框架表示法2.6脚本表示法2.7状态空间表示法2.8面对对象的知识表示2.9小结2.1.1知识与知识表示按其作用可大致分为三类：（1）描述性知识（2）判断性知识（3）过程性知识按照作用的层次，知识还可以分成以下两类：（1）对象级知识（2）元级知识知识表示的方法按其表示的特征可分为两类：（1）叙述性表示（2）过程性表示所谓表示就是为描述世界所作的一组约定，是把知识符号化的过程、知识的表示与知识的获取、管理、处理、解

2、释等有直接的关系。对知识表示有如下要求：（1）表示能力。能够将问题求解所需的知识正确有效地表达出来。（2）可理解性。所表达的知识简单、明了、易于理解。（3）可访问性。能够有效地利用所表达的知识。（4）可扩充性。能够方便、灵活地对知识进行扩充。2.1.2知识表示方法知识表示方法（1）谓词逻辑（2）状态空间（3）产生式规则（4）语义网络（5）框架（6）概念从属（7）脚本（8）Petri网除了上述的几种主要的知识表示方法以外，还有很多知识表示方法，如直接表示法、过程表示法、面向对象的表示法，以及多种非规范逻辑等2.2谓词逻辑表示法谓词逻辑表

3、示分为命题逻辑和谓词逻辑两种。命题逻辑1.命题的含义在逻辑系统中，最简单的逻辑系统是命题逻辑。所谓的命题就是具有真假意义的陈述句。2.命题类型命题有两种类型：（1）原子命题：不能分解成更简单的陈述语句，称为原子命题。（2）复合命题：由连接词、标点符号和原子命题等复合构成的命题，称为复合命题。3.命题逻辑词所谓命题逻辑就是研究命题和命题之间关系的符号逻辑系统。重要概念：命题常量：如果一个命题标识符表示确定的命题，就称为命题常量。命题变元：如果命题标识符只表示任意命题的位置标志，就称为命题变元。谓词逻辑：根据对象和对象上的谓词（即对象的属

4、性和对象之间的关系），通过使用连接词和量词来表示世界。谓词逻辑1.语法一阶谓词演算：标点符号、括号、逻辑连接词、常量符号集、变量符号集、n元函数符号集、n元谓词符号集、量词。谓词演算：合法表达式(原子公式、合式公式)，表达式的演算化简方法，标准式(合取的前束范式或析取的前束范式)。2.基本概念（1）函数符号与谓词符号若函数符号f中包含的个体数目为n,则称f为n元函数符号。若谓词符号P中包含的个体数目为n,则称P为n元谓词符号。例如：father(x)是一元函数,less(x,y)是二元谓词。一般一元谓词表达了个体的性质,而多元谓词表达

5、了个体之间的关系。（2）谓词的阶如果谓词P中的所有个体都是个体常量、变元、或函数，则该谓词为一阶谓词。如果谓词P中某个个体本身又是一个一阶谓词，则称P为二阶谓词。个体变元的取值范围称为个体域。个体域可以是有限的，也可以是无限的。把各种个体域综合在一起作为讨论范围的域称为全总个体域。3.项与公式在一阶谓词逻辑中，称Teacher(father(Wang))中的father(Wang)为项,项可定义如下。定义2.1项可递归定义如下：(1)单独一个个体是项(包括常量和变量)。(2)若f是n元函数符号，而t1,t2,…,tn是项，则f(t1,

6、t2,…,tn)是项。(3)任何项仅由规则(1)(2)所生成。定义2.2若P为n元谓词符号,t1,t2,…,tn都是项，则称P(t1,t2,…,tn)为原子公式，简称原子。在原子中，若t1,t2,…,tn都不含变量，则P(t1,t2,…,tn)是命题。注意：谓词逻辑可以由原子和5种逻辑连接词，再加上量词来构造复杂的符号表达式。这就是所谓的谓词逻辑中的公式。定义2.3一阶谓词逻辑的合式公式（可简称公式）可递归定义如下：(1)原子谓词公式是合式公式(也称为原子公式)。(2)若P、Q是合式公式，则(┐P)、(P∧Q)、(P∨Q)、(P→Q)

7、、(PQ)也是合式公式。(3)若P是合式公式，x是任一个体变元，则(x)P、（x)P也是合式公式。(4)任何合式公式都由有限次应用(1)、(2)、(3)来产生。定义2.4设D为谓词公式P的非空个体域,若对P中的个体常量、函数、谓词按如下规定赋值：(1)为每个个体常量指派D中的一个元素。(2)为每个n元函数指派一个从到D的映射。(3)为每个n元谓词指派一个从Dn到{T,F}的映射。则称这些指派为公式P在D上的一个解释。4.谓词逻辑适用范围谓词逻辑适合于表示事物的状态、属性、概念等事实性知识，也可以用来表示事物间具有确定因果关系的规则性知

8、识。（1）对事实性知识（2）对规则性知识5.谓词逻辑表示步骤谓词公式表示知识的一般步骤如下：（1）定义谓词及个体，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