人工智能原理及应用 教学课件 作者 罗 兵 第2章 知识的表示.ppt

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1、人工智能原理及应用第2章知识的表示二零一二年元月AI&itsApplications知识的表示知识的表示是学习人工智能其他内容的基础。符号主义认为要使机器具有智能，必须使它获得解决问题的知识。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，以使人工智能计算有效地利用这些知识，这便是知识表示。知识表示方法的提出，常模仿人脑的知识存储结构，其表示方法可以分为确定性表示方法和不确定性表示方法。本章所介绍的谓词逻辑、产生式表示及语义网络的和框架属于确定性知识表示方法。第2章主要内容2.1知识及其表示概述2.2状态空间表示2.3谓词逻辑表示2.4问题归约表

2、示2.5语义网络表示2.6框架表示2.7过程表示2.8面向对象表示2.9PROLOG语言概述2.1知识及其表示概述2.1.1知识的含义与结构2.1.2知识的特征、分类和表示2.1.3人工智能系统所关心的知识2.1.4陈述性知识与过程性知识2.1知识及其表示概述2.1.1知识的含义与结构知识的含义十分广泛。一般而言知识是人们在改造客观世界的实践中积累起来的认识和经验的总和。所涉及到的有的属多数人所熟悉的，有的只是有关专家才掌握的专门领域知识。对于“知识”难以给出明确的定义，只能从不同侧面加以理解。Feigenbaum认为知识是经过削减、塑造、解释和转换的信息。Be

3、rnstein认为知识是由特定领域的描述、关系和过程组成的。Hayes-Roth认为知识是事实、信念和启发式规则。2.1知识及其表示概述2.1.1知识的含义与结构从知识库观点看，知识是某论域中所涉及的各有关的方面、状态的一种符号表示，具有一种金字塔式的层次结构：2.1知识及其表示概述2.1.2知识的特征、分类和表示数据、信息和知识是三个层面上的概念：数据经过加工处理成为信息，把有关信息关联到一块就构成了知识。（1）知识的特征：相对正确性、不确定性、可表示性、可利用性（2）知识的分类：按知识的获得是否依赖于感觉器官来划分，知识可分为先验知识和后验知识。按知识的作用

4、来划分，可分为说明性知识、过程性知识和控制性知识。从知识的作用范围来划分，可分为常识性知识和领域性知识。从是否具有确定性来划分，可分为确定知识和不确定知识。从人类思维方式和认识方式来划分，又可分为逻辑性知识和形象性知识等。（3）知识的表示:2.1知识及其表示概述2.1.3人工智能系统所关心的知识一个智能程序高水平的运行至少需要有:事实知识规则知识控制知识元知识2.1知识及其表示概述2.1.4陈述性知识与过程性知识陈述性表示：描述事实性知识，给出客观事物告诉所涉及的对象是什么，知识表示与知识的运用（推理）分开处理是静态的。过程性表示：描述规则和控制结构知识，给出一

5、些客观规律，告诉怎么做，知识表示就是求解程序，表示与推理相结合，是动态描述。2.2状态空间表示2.2.1状态2.2.2操作2.2.3状态空间2.2.4问题的解2.2.5状态空间表示法求解步骤2.2状态空间表示2.2.1状态2.2.2操作2.2.3状态空间2.2.4问题的解2.2.5状态空间表示法求解步骤2.2状态空间表示状态空间表示法是人工智能中最基本的形式化方法，是讨论其他形式化方法和问题求解技术的出发点。自然界的事物都以某种状态存在着，而状态在一定的条件或作用下可以发生改变。比如，水有气态、液态和固态三种状态，在温度升高和温度降低条件下可以互相转化:2.2状

6、态空间表示2.2.1状态定义2.1状态是用于描述事物变化差异的特征组合。常常用能描述对象差异的最少特征的一组变量组成有序的集合。可表示成如下的矢量形式：例如椭圆的状态，其状态可以表示为：当半长轴a和b各取一个具体值后就得到一个具体的椭圆形状态。2.2状态空间表示2.2.2操作定义2.2操作是引起事物状态变化的作用。操作可以是一个走步、一段程序、一个动作、一个数学算子等，只要它能引起状态分量的改变。在椭圆状态描述中，若状态1为：则执行操作椭圆变为状态2：2.2状态空间表示2.2.3状态空间定义2.3状态空间：由一个问题的全部状态以及可以使用的全部操作所构成的集合就

7、称为该问题的状态空间。一般状态空间由三部分构成：问题可能具有的初始状态的集合，操作的集合，目标状态的集合。用三元组表示如下：2.2状态空间表示2.2.4问题的解定义2.4问题的解：为达目标状态G，如果从问题的初始状态S出发，在操作集F中经过一系列的操作序列到达目标集G中，则称该操作序列为问题的一个解。例：某椭圆初始状态为：，我们希望将这个椭圆变形成为一个圆形，即目标集，可执行的操作集求可能的问题的一个解。显然通过更改等于不同的值，该问题的解有无穷多个。2.2状态空间表示2.2.5状态空间表示法求解步骤①定义问题状态的描述形式，即确定状态的分量，一个独立的分量表示

8、问题的某一方面的性质。②