人工智能原理及应用 教学课件 作者 罗 兵 第3章 确定性推理方法.ppt

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1、人工智能原理及应用第3章确定性推理方法二零一二年元月AI&itsApplications确定性推理方法知识是人工智能研究的一个核心问题，它包括两个方面：知识表示和知识推理，即如何在人工智能中清晰地表示人类的常识，并运用这些常识去进行符合人类行为的推理。按照推理过程所用知识的确定性，推理可分为确定性推理和不确定性推理。自然演绎推理和归结推理是经典的确定性推理，它们以数理逻辑的有关理论、方法和技术为理论基础，是机械化的、可在计算机上加以实现的推理方法。第3章主要内容3.1推理概述3.2确定性推理的逻辑基础3.3演绎推理方法3

2、.4归结推理方法3.5归结过程中的控制策略3.1推理概述3.1.1推理的概念3.1.2推理的方法3.1.3推理的控制策略3.1.4推理中的冲突3.1推理概述3.1.1推理的概念所谓推理是指按照某种策略从已知事实出发去推出结论的过程。知识推理是指在计算机或智能机器中，在知识表达的基础上，利用形式化的知识模型，进行机器思维求解问题，实现状态转移的智能操作序列。推理所用的事实可分为两种情况，一种是与求解问题有关的初始证据；另一种是推理过程中所得到的中间结论，这些中间结论可以作为进一步推理的已知事实或证据。例：①商品是用来交换的

3、，所以，有些用来交换的是商品。②老虎是要吃人的，东北虎是老虎；所以，东北虎是要吃人的。智能系统的推理包括两个方面的基本问题：一个方面是推理的方法，另一个方面是推理的控制策略。3.1推理概述3.1.2推理的方法推理有很多种方法，根据知识表示方式分类分为“图搜索”方法及“逻辑论证”方法；根据逻辑基础分类可分为演绎推理、归纳推理、默认（缺省）推理；根据知识的确定性分类分为确定性推理与非确定性推理；根据推理过程的单调性分类分为单调推理、非单调推理。1．演绎推理：演绎推理是一种由一般到个别的推理方法，其核心是三段论，由一个大前提、

4、一个小前提和一个结论这三部分组成的。其逻辑式为：大前提是已知的一般性知识或推理过程得到的判断；小前提是关于某种具体情况或某个具体实例的判断；结论是由大前提推出的，并且适合于小前提的判断。3.1推理概述3.1.2推理的方法1．演绎推理：例：有如下三个判断：①计算机系的学生都会编程序；（一般性知识）②程强是计算机系的一位学生；（具体情况）③因此程强会编程序。（结论）这是一个三段论推理。其中：“①计算机系的学生都会编程序”是大前提，“②程强是计算机系的一位学生”是小前提，那么“③程强会编程序”是经演绎推出来的结论。其结论蕴含在

5、大前提中，这就是典型的演绎推理三段论。3.1推理概述3.1.2推理的方法2．归纳推理归纳推理的基本思想是：先从已知事实中猜测出一个结论，然后对这个结论的正确性加以验证。例如常用的数学归纳法。归纳推理的类型按照所选取的事例的广泛性可分为完全归纳推理、不完全归纳推理。归纳推理按照推理所使用的方法可分为枚举归纳推理、类比归纳推理、默认推理等。（1）枚举归纳推理：是由已观察到的事物都有某属性，而没有观察到相反的事例，从而推出某类事物都有某属性。（2）类比归纳推理：指在两个或两类事物有许多属性都相同或相似的基础上，推出它们在其它属

6、性上也相同或相似的一种归纳推理。（3）默认推理：称为缺省推理，它是在知识不完全的情况下假设某些条件已经具备所进行的推理。3.1推理概述3.1.2推理的方法3．演绎推理与归纳推理的区别：演绎推理是在已知领域内的一般性知识的前提下，通过演绎求解一个具体问题或者证明一个结论的正确性。它所得出的结论实际上早已蕴含在一般性知识的前提中，演绎推理只不过是将已有事实揭露出来，因此它不能增殖新知识。归纳推理所推出的结论是没有包含在前提内容中的。这种由个别事物或现象推出一般性知识的过程，是增殖新知识的过程。4．推理的其它分类：（1）确定性

7、推理与不确定推理（2）单调推理与非单调推理（3）启发式推理与非启发式推理3.1推理概述3.1.3推理的控制策略推理的控制策略是指如何使用领域知识使推理过程尽快达到目标的策略，主要是指推理方向的选择、推理时所用的搜索策略及冲突解决策略等。推理的控制策略包括推理策略和搜索策略。推理策略主要解决推理方向、求解策略、冲突消解策略等问题。搜索策略主要解决推理线路、推理效果、推理效率等问题。按照对推理方向的控制，推理可分为正向推理、反向推理、混合推理及双向推理四种情况。一般都要求系统具有三个要素：一个存放知识的知识库一个存放初始事实

8、和中间结果的数据库一个用于推理的推理机3.1推理概述3.1.3推理的控制策略3.1.3.1正向推理正向推理是由已知事实出发，正向使用推理规则向结论方向的推理，算法步骤描述如下：（1）把用户提供的初始证据放入综合数据库；（2）检查综合数据库中是否包含了问题的解，若已包含，则求解结束，并成功推出；否则执行下一步；3.1推