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人工智能_第2章 知识表示方法
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标准槽名
6) Infer槽:指出两个框架所描述的事物间的逻辑推理关系, 用它可以表示相应的产生式规则。 【例】设有下面知识:如果咳嗽,发烧且流涕,则八成是患 了感冒,需服用感冒清,一日三次,每次2-3粒。并要多喝开 水。对该知识 ,可用如下两个框架表示: 框架名:<诊断规则> 框架名:<结论> 病名:感冒 症状1:咳嗽 治疗方法:服用感冒清,一日三 症状2:发烧 次,每次2-3粒 症状3:流涕 注意事项 :多喝开水 Infer: <结论> 愈后:良好 可信度:0.8 7) Possible-Reason槽:与Infer槽作用相反,用来把某个结论 与可能的原因联系起来。 15
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标准槽名
2) AKO槽:用于具体的指出事物间的类属关系。其直观含义 是“是一种”,下层框架可以继承其上层框架所描述的属性及值。 对上面的例子,可将棋手框架中的ISA改为AKO。 3)Subclass槽:用于指出子类与类之间的类属关系。 上例中,由于“棋手”是“运动员的一个子类,故可将ISA该为 Subclass。 4) Instance槽:用来建立AKO槽的逆关系。 用它作为某框架的槽时,可用来指出它的下层框架是哪些。 【例】框架名:<运动员> Instance:<棋手>,<足球运动员>,<排球运动员> 姓名:单位(姓,名) 年龄:单位(岁) 性别:范围(男,女) 缺省:男
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剧本表示-例
【例】餐厅剧本 (1) 开场条件: (a)顾客饿了,需要进餐。(b)顾客有足够的钱。 (2) 角色:顾客,服务员,厨师,老板。 (3) 道具:食品,桌子,菜单,钱。 (4) 场景: 场景1 进入餐厅 (a) 顾客走入餐厅。(b) 寻找桌子。 (c) 在桌子旁坐下。 场景2 点菜 (a) 服务员给顾客菜单。(b) 顾客点菜。 (c) 顾客把菜单还给服务员。(d) 顾客等待服务员送菜。 场景3 等待 (a) 服务员把顾客所点的菜告诉厨师。(b) 厨师做菜。
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框架间的继承
◆框架的继承性,就是当子节点的某些槽值或侧面值没有被 直接记录时,可以从其父节点继承这些值。 继承性是框架表示法的一个重要特性,它不仅可以在两个框 架之间实现继承关系,而且还可以通过两两的继承关系,从 最低层追搠到最高层,使高层的信息逐层向低层传递。 例如,椅子一般都有4条腿,如果一把具体的椅子没有说明它 有几条腿,则可以通过一般椅子的特性,得出它也有4条腿。 如果一个在上层框架中描述的属性在下层框架需作进一步说 明时,则需要在下层框架中再次给出描述。 如果在下层框架中对某些槽没有作特别的声明,那么它将自 动继承上层框架相应槽的槽值。
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框架网络-例
教师框架为: 框架名:<教师> 继承:<教职工> 部门:单位(系,教研室) 语种:范围(英语,法语,日语, 德语,俄语) 缺省:英语 外语水平:范围(优,良, 中,差) 缺省:良 职称:范围(教授,副教授,讲师, 助教) 缺省:讲师 研究方向: 某个教师的事例框架为: 框架名:<教师-1> 继承:<教师> 姓名:孙林
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框架网络-例
下图是一个关于师生员工的框架网络。 师生员工框架
教职工框架 …
学生框架 …
教师框架 工人框架 电子系学生框架 机械系学生框架 … … … … 教师1 教师n 学生n 学生1 师生员工框架:用于描述师生员工的共同属性,例如姓名, 性别,年龄等; 教职工框架:用于描述教师、干部、工人的共同属性,凡是 在师生员工框架中已指出的属性在这里可不再重复描述; (以此类推) 8
框架表示法
知识的框架表示法1975年由M.Minsky提出,最早用作视觉 感知、自然语言对话等问题的知识表示;目前已作为一种 通用数据结构来表示知识对象(实体)。 框架理论认为,人们对现实世界中各种事物的认识都是以 一种类似于框架的结构存储在记忆中的,当面临一种新事 物时,就从记忆中找出一个合适的框架并根据实际情况对 其细节加以修改、补充,从而形成对当前事物的认识。 【例】对教室的知识:在记忆中建立关于教室的框架,指 出相应事物的名称(教室),以及事物各有关方面的属性 (如有四面墙、有课桌、有黑板,……)。通过对该框架 的查找,很容易得到教室的各有关特征。 当实际接触了教室后,经观察得到了教室的大小、门窗的 个数、桌凳的数量、颜色等细节,把它们填入到教室框架 中,就得到了教室框架的一个具体事例,称为事例框架。
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剧本的特点
剧本中所描述的事件形成一个因果链, 链的起点是开场条件,满足这些条件,剧本中的事件才能产 生。 链的终点是一组结果,这组结果可能导致以后的事件(可能用 其他的剧本来描述)发生。 因果链内前后的事情相互联系。前面的事件使当前的事件有 可能产生,而当前事件又使后面的事件有可能产生。 如已知某一剧本适用于所给定的情形,则可利用剧本来预言 一些没有直接提到的事件。 剧本结构比较呆板,知识表达的范围窄,不适用于表达各种 变化频繁的知识。但对于预先构思好的特定知识,如理解故 事情节等,是非常有效的。
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框架的推理-例
【例】师生员工的框架网络已建立在知识库中,从知识库中找出一 个满足以下条件的教师:男性,年龄在30岁以下,身体健康,职称 为讲师把这些条件用框架表示出来,就可得到如下的初始问题框架 某个教师的事例框架为: 框架名:<教师-x> 框架名:<教师-1> 姓名: 师生 继承:<教师> 员工 年龄:<30 姓名:孙林 继 性别:男 年龄:28 承 健康状况:健康 健康状况:健康 性 职称:讲师 部门:计算机系软件教研室 语种:德语 教师 开始工作时间:1985.9 故:孙林可能是要找的教师(符合条件的可能不止孙林一个,此框 只能作为预选框,还需进一步收集更多的信息,以从中选出一个) 17 。
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剧本表示-例
场景4 吃菜 (a) 厨师把做好的菜给服务员。(b) 服务员给顾客送菜。 (c) 顾客吃菜。 场景5 离开 (a) 服务员拿来帐单。 (b) 顾客付钱给服务员。 (c) 顾客离开餐厅。 (5) 结果 (a) 顾客吃了饭,不饿了。 (b) 顾客花了钱。 (c) 老板挣了钱。 (d) 餐厅食品少了。
剧本(script)表示
◆剧本是框架的一种特殊形式,它用一组槽来描述某些事件 的发生序列,就像剧本中的事件序列一样,故称为“剧本”(脚 本)表示法。 ◆剧本的构成 (1) 开场条件:给出在剧本中描述的事件发生的前提条件。 (2) 角色:用来表示在剧本所描述的事件中可能出现的有关人 物的一些槽。 (3) 道具:表示在剧本所描述的事件中可能出现的有关物体的 一些槽。 (4) 场景:描述事件发生的真实顺序,可以由多个场景组成, 每个场景又可以是其它的剧本。 (5) 结果:在剧本所描述的事件发生以后通常所产生的结果。
框架求解问题的过程
在用框架表示知识的系统中,问题的求解主要是通过匹配与 填槽实现的。要求解某个问题时: (1)首先把问题用框架表示出来; (2)然后与已有的框架进行匹配,找出一个或几个可匹配的预 选框架作为初步假设,并在此引导下收集进一步的信息; 框架的匹配是通过对相应的槽的槽名及槽值逐个比较实现 的。如果两个框架的各对应槽没有矛盾,或者满足预先规定 的某些条件,就认为这两个框架可以匹配。 (3)最后用某种评价方法对预选框架进行评价,决定是否接受 它。
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标准槽名
在框架表示系统中通常定义一些标准槽名,应用时不用说明 就可直接使用。称这些槽名为系统预定义槽名。 1)ISA槽:用于指出事物间抽象概念上的类属关系。其直观含 义是“是一个”,“是一种”,“是一只” …… 。 【例】设有下面两个框架: 框架名:<运动员> 姓名:单位(姓,名) 年龄:单位(岁) 性别:范围(男,女) 缺省:男 框架名:<棋手> ISA: <运动员> 脑力:特好
年龄:28
健康状况:健康 部门:计算机系软件教研室 语种:德语 开始工作时间:1985.9
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框架中槽的设臵与组织
充分表达事物各有关方面的属性——合理地设臵槽 要与系统的设计目标相一致,所要求的及可能用到的都要 表示出来; 仅仅需要对有关的属性设立槽,不可面面俱到,以免浪费 空间和降低系统的运行效率。 充分表达相关事物间的各种关系——由槽中的框架名建立联系 事物间的联系是通过在槽中填入相应的框架名来建立的, 它们之间究竟是一种什么样的关系,则是由槽名来指明 的。 对槽及侧面进行合理的组织——利用其上下层间的继承性。 尽量将不同框架中的相同属性抽取出来,放入其上层框 架,而在下层框架中只描述相应事物独有的属性。 从而减少信息的重复性,并且有利于知识的一致性。 有利于进行框架推理。 框架推理是一个反复进行框架匹配的过程,为了是推理得
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剧本的准备和启用
◆准备剧本的方法: 在应用某一剧本以前,必须先准备好剧本。根据剧本的重要 性,可以有二种准备剧本的方法。 (1) 对于不属于事件核心部分的剧本,只需设臵指向该剧本 的指针即可,以便当它成为核心时启用。 【例】有下述事件: 苏珊在去博物馆的路上经过她喜欢的餐厅。她非常喜欢这次 的毕加索作品展览会。 则对于餐厅剧本只需要设臵指针即可。 (2) 对于符合事件核心部分的剧本,则应使用在当前事件中 涉及到的具体对象和人物去填写剧本的槽。 ◆剧本的启用:剧本的前提、道具、角色和事件等常能指示 启用该剧本。 22
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标准槽名
5) Part-of槽:用于指出部分与全体的关系。 【例】汽车和轮胎。上层框架是对汽车的描述,下层框架是 对轮胎的描述。显然,轮胎是汽车的一部分。 注意将Part-of槽与上面四种槽区分开来: 前述4种槽是上、下层框架间的类属关系,它们由共同的特 性,可以继承; Part-of槽只指出下层是上层的一个子结构,两者一般不具有 共同的特征,不能继承。
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框架表示法-例
【例】一个人可以用其职业、身高和体重等项描述,用这些 项目组成框架的槽。 当描述一个具体的人时,再用这些项目的具体值填入到相应 的槽中。 下面是描述John的框架。 框架名:<PERSON-1> name :JOHN