人工智能202.ppt

第二章知识表达技术
课程的基本内容与要求
知识的概念与含义,知识类型和知识模型的变换;
重点介绍几种常用的知识表达法——状态空间表示法、与/或图表示法、产生式系统、知识的逻辑表达方法、语义网络、框架表达法、特征表表达法和面向对象的表达法。
掌握知识表达的基本概念,学会划分知识的类型和理解知识模型变换在解决人工智能问题的过程中的作用与意义;
学会如何将一个具体的问题,用所介绍的知识表达方法来表示;
初步体会在各种知识表达方法中,其知识机构是如何随知识的运用而变化的。
1-5节(学时) 重点:5节
7节(学时) 重点:7节
6,8-10节(学时) 重点:8节
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第二章知识表达技术 知识的概念与含义
智能行为——知识
——对知识的获取、表达、搜索、分析、解答等智能能力
人的智能的核心也在于“知识”
感性知识与理性知识,经验知识与理论知识
智能表现在:
知识的获取能力
知识的处理能力
知识的运用能力
知识:是人们对自然现象的认识和从中总结出来的规律、经验
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第二章知识表达技术 知识的概念与含义
知识模式 K = F+R+C
K表示知识项(Knowledge items)
F表示事实(Facts)——人类对客观世界、客观事物的状态、属性、特征的描述,以及对事物之间关系的描述
R表示规则(Rules)——能表达在前提与结论之间的因果关系的一种形式
C表示概念(Concepts)——事实的含义规则语义说明等
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第二章知识表达技术 知识表达技术
知识类型
叙述型知识——有关系统状态、环境和条件,问题的概念、定义和事实的知识。
过程型知识——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。
控制型知识——有关如何选择相应的操作、演算和行动的比较、判断、管理和决策的知识。
例:对于从北京到上海,是乘飞机还是坐火车的问题。
叙述型知识:北京、上海、飞机、火车、时间、费用。
过程型知识:乘飞机、坐火车。
控制型知识:乘飞机较快、较贵;坐火车较慢、较便宜。
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第二章知识表达技术 状态空间表达
状态用来表示系统状态,事实等叙述型知识的一组变量或数组 Q=[q1,q2,…qn]t
操作是用来表示引起状态变化的过程型知识的一组关系或函数 F:{f1,f2,…fm}
状态空间(State Space)是利用状态变量和操作符号,表示系统或问题的有关知识的符号体系
状态空间是一个四元组(S,O,S0,G):
S—状态集合;O—操作算子集合;S0—初始状态,S0S;G—目的状 态,GS,(G可若干具体状态,也可满足某些性质的路径信息描述)
从S0结点到G结点的路径被称为求解路径。
状态空间一解是一有限操作算子序列,它使初始状态转换为目标状态: O1 O2 O3 Ok
S0S1S2……G
其中O1,…,Ok即为状态空间的一个解(解往往不是唯一的)
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第二章知识表达技术 状态空间表达
【】八数码问题的状态空间
在一3×3方格盘,放1到8八个数码,另一格为空。空格四周上下左右数码可移到空格。一布局:
  八数码任何一种摆法就是一个状态,所有的摆法为状态集S,构成了一个状态空间,其大小为9!
相应操作算子是数码移动,其操作算子共有4(方向)×8(数码)=32个。可简化为4个:Up,Left,Down,Right
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第二章知识表达技术 与/或图表达法
超图树图与/或树
在求解问题时的两种思维方法:
分解:将复杂大问题分解为一组简单小问题
若所有子问题都解决了,则总问题也解决了,这是“与”的逻辑关系——“与”树
变换:将较难问题变换为较易等价/等效问题
若一难问题可以等价变换为几个容易问题,则任何一个容易问题解决了,也就解决了原有难问题,这是“或”的逻辑关系——“或”树
兼用“分解”和“变换”方法——“与/或”树
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第二章知识表达技术 与/或图表达法
【】猴子和香蕉问题
设机器人“猴子”位于a处,目的物“香蕉”挂在c处上方,猴子想吃香蕉,但高度不够,拿不着。在b处有可移动的台子,若猴子站在台子上,就可以拿到香蕉。
问题是制定机器人的行动计划,使猴子能拿到香蕉。
香蕉
a猴子 c b台子
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第二章知识表达技术 与/或图表达法
【】猴子和香蕉问题
状态空间法:四元数组描述:S=(w,x,y,z)
其