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作者邵明东,李伟,张艺耀
出版社电子工业出版社
ISBN9787121378133
出版时间2019-04
装帧平装
开本16开
定价54元
货号9884562
上书时间2024-12-23
2-1知识与知识表示
人类之所以有智能行为是因为其拥有知识,智能活动过程其实就是一个获得并运用知识的过程,要使机器系统具有人的智能与能力,则必须以人的知识为基础,知识是人工智能的基石。但人类的知识要用适当的模式表示出来,才能够存储到计算机中并被识别和运用,本节将对人工智能中常用的几种知识表示方法进行介绍,为后续学习奠定基础。
2.1.1知识
机器可以模仿人类的视觉、听觉等感知能力,但这种感知能力不是人类的专属。动物也具备感知能力,甚至某些感知能力比人类更强,比如狗的嗅觉,机器在某些方面也可以比人类更强。但认知是人类的专属能力,也是机器实现人工智能的核心所在,知识的价值就在于可以让机器在感知能力的基础上形成认知能力。因此,什么是知识?这是人工智能首先要解决的问题。
知识是人类在实践中认识客观世界(包括人类自身)的成果,它包括事实、信息的描述或在教育和实践中获得的技能。知识是人类从各个途径中获得的并经过提升、总结与凝练的系统的认识。人们把实践中获得的信息关联在一起,形成的信息结构就是知识。信息之间有多种关联形式,其中用得最多的是“如……则……”表示的关联形式,它反映了信息之间的因果关系,在人工智能中,这种知识被称为“规则”。例如,把红灯亮和停止行走两个信息关联在一起,就得到如下知识点:如果红灯亮,则停止行走。还有一种类型的知识称为“事实”,比如“太阳是圆的”也是一条知识点,它反映了“太阳”和“圆”之间的关系,这是一个事实性知识。
在人工智能中,通常从知识的作用及表示来划分,把问题求解所需的知识分为3种类型:
(1)叙述性知识。有关系统状态、环境和条件、问题的概念、定义和事实的知识。
(2)过程性知识。有关系统状态变化、问题求解过程的操作、演算和行动的知识。
(3)控制性知识。有关如何选择操作、演算和行动的比较、判断、管理和决策的知识。
例如,对于上班是自己开车还是乘坐公交的问题,有关知识可以归纳如下。
叙述性知识:上班、汽车、公交、时间、费用。
过程性知识:开车、坐公交。
控制性知识:自己开车较快、较贵;坐公交较慢、较便宜。
2.1.2知识表示
提到人工智能问题,知识如何表示的问题就浮出了水面。为了处理知识、产生智能结 果,人工智能系统需要获得和存储知识,从而也就需要能够识别和表示该知识。选择何种表示方法与所要解决和理解问题的本质紧密相关。正如专家所评论的,一种好的表示选择与为特定问题设计的算法或解决方案一样重要。良好和自然的表示方法有利于快速得到可理解的解决方案。同样,差的表示方法可能让人窒息。
知识表示是知识的符号化和形式化的过程,是用机器表示知识的可行性、有效性的一般方法,是一种数据结构与控制结构的统一体,既考虑知识的存储又考虑知识的使用。知识表示可以看成是一组描述事物的约定,以把人类知识表示成机器能处理的数据结构。人工智能问题的求解是以知识表示为基础的,如何将已获得的知识以计算机内部代码形式加以合理描述、存储、有效利用就是知识表示应该解决的问题。目前已经提出了许多种知识表示的方法,比较常见的有谓词逻辑表示法、产生式表示法、状态空间表示法、框架表示法、语义网络表示法等,具体选择哪种知识表示方法,应从以下几个方面进行考虑:
·充分表示领域知识。
·有利于对知识的利用。
·便于对知识的组织、维护与管理。
·便于理解和实现。
下面分别列举常用的知识表示方法。
2.1.3常用的知识表示方法
1.逻辑表示法
逻辑表示法以谓词形式来表示动作的主体、客体,是一种叙述性知识表示方式。利用逻辑公式,人们能描述对象、性质、状况和关系,主要分为命题逻辑和谓词逻辑。
逻辑表示法主要用于自动定理的证明,而其中谓词逻辑的表现方式与人类自然语言比较接近,适用于自然而精确地表达人类思维和推理的有关知识,是最基本的知识表达方法。
例:用谓词逻辑表示知识“所有教师都有自己的学生”。
首先定义谓词:’reacher(x):表示x是教师。
Student(y):表示y是学生。 ’
reaches(x,y):表示x是y的老师。
此时,该知识可用谓词表示为:(Vx)(|y)(’leacher_(x)_’Feachers(x,y)^Student(y))。 该谓词公式可读作:对所有的x,如果x是一个教师,那么一定存在一个个体y,x是y的老师,且y是一个学生。
2.产生式表示法
产生式表示法又称规则表示法,表示一种条件一结果形式,是目前应用最多的一种知识表示方法,也是一种比较成熟的表示方法。
产生式表示法适用于表示具有因果关系的知识,其一般形式为:前件一后件,前件为条件,后件为结果,由逻辑运算符AND、OR、NOI’组成表达式。
3.语义网络表示法
语义网络表示法是通过概念及其语义关系来表达知识的一种网络图,利用节点和“带标 ’‘……
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