08 Chapter08.ppt

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1、人工智能原理(符号计算科学)PrinciplesofArtificialIntelligence第八章：知识基系统Chapter08Knowledge-BasedSystems(KBS)§01什么是KBS？Section01WhataKBSIs?§01什么是KBS？1.1知识基系统就是基于知识的系统所谓“知识基系统”，其实就是“基于知识的系统”，译自：knowledge-basedsystems(KBS)。知识基系统，或者基于知识的系统，是符号计算意义下的人工智能系统，或者说，是符号计算意义下的智能机器。知识基系统，或者基于知识的系统，意味着系统要素(即系统最为重要的元素)

2、是“知识”。§01什么是KBS？1.2知识基意味着知识库就其字面意义而言，将knowledge-basedsystem译作“基于知识的系统”似乎更为贴切。然而，所有的知识基系统，必定都有自己的知识库(KnowledgeBase)，而“知识基”恰好具有“知识库”的含义。“知识基系统”，自然意味着“具有知识的系统”，同时，也意味着“带有知识库的系统”。§01什么是KBS？1.3知识基系统的本质特征“知识＋推理”“知识”(Knowledge)并不等同于“数据”(Data)。自然地，“知识库”(KnowledgeBase)也并不等同于“数据库”(DataBase)。“知识基系统”中

3、的知识，必定需要具备其可利用性，而对知识的利用，自然是一个逻辑推理的过程。因此，“知识基系统”的本质特征是：“知识+推理”§01什么是KBS？1.4最典型的知识基系统专家系统(ExpertSystem)最典型的“知识基系统”是“专家系统”(ExpertSystem)。专家系统的核心部件是：知识库(KnowledgeBased)推理机(InferenceMachine)专家系统体现了“知识基系统”的本质特征：“知识+推理”§02Post机Section02PostMachine世界上第一个专家系统(ExpertSystem)，诞生于二十世纪60年代末或70年代初，名为Dend

4、ral，是Feigenbaum1965年到斯坦福大学后主持并研制的，是一个可以从化学数据推断分子假说的智能系统。然而，Dendral的原型可以追溯到更远，那就是产生式系统，或者更准确地说，是Post机。Post机是专家系统的雏形。§02Post机2.1Post机是专家系统的雏形§02Post机2.2符号串置换规则产生式Post机的历史要追溯到二十世纪40年代。1943年，Post构造了一种后来被称为“Post机”的符号计算模型。Post机是一种符号变换系统。Post设计了“符号串置换规则”(StringReplacementRule)，用于对符号串进行重写或变换，并将每一条

5、符号串置换规则称为“产生式”(Production)，后来的“产生式系统”(ProductionSystem)也由此而得名。§02Post机2.3实现“知识+推理”的要素Post机对于知识基系统最重要的贡献在于，它将“知识”和“推理”分离，形成了“知识+推理”的体系结构。Post机的三元结构：(1)符号串置换规则：知识(2)符号置换控制策略：推理(3)总数据库：输入输出接口§02Post机2.3实现“知识+推理”的要素Post机还不是知识基系统，因为，符号串置换规则不是本质意义上的专家知识。然而，Post机的符号置换规则为知识基系统提供了一种知识表达方法，Post机的符号置

6、换操作的控制机制为知识基系统提供了一种推理模式。Post机具备了实现“知识+推理”的要素。无论就其体系结构，还是控制行为，Post机都为知识基系统提供了一个原型。§02Post机2.3实现“知识+推理”的要素也就是在1965年，Feigenbuam开始了他的Dendral系统的工作，而Dendral的构造就是Post机的构造，Dendral知识的形式采用Post机的产生式，Dendral推理的方式采用Post机的控制策略。1965年，Newell和Simon基于Post机建立一种认知模型，这大概可以算作最早的知识基系统。就实现“知识+推理”的目标而言，现代专家系统并未突破P

7、ost机的体系结构，就像现代计算机并未突破冯•诺依曼机体系结构一样。§03产生式系统Section03ProductionSystems§03产生式系统3.1从Post机到产生式系统Feigenbuam的Dendral系统大约到了1970得以完成，于是，世界上第一个专家系统诞生了。然而，产生式系统这时已经不再等同于Post机。换个角度看，我们就会发现，世界上第一个专家系统，实际上是一个产生式系统。Post机只是一个特殊的符号置换操作系统，而产生式系统泛化了Post机的符号计算功能，使其成为一般的或通用的符号计算系统