人工智能知識(shí)表示系列課件第二講知識(shí)表示4語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)過(guò)程表示法

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1、人工智能原理第二講知識(shí)表示之語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)、過(guò)程表示主講：王祖喜zuxiw@163.com華中科技大學(xué)圖像所10/4/20211知識(shí)的表示方法謂詞邏輯法狀態(tài)空間法問(wèn)題歸約法語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)法框架表示法面向?qū)ο蟊硎緞”?script)表示過(guò)程(procedure)表示小結(jié)10/4/20212知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示方法10/4/202131.概述語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)1968年由J.R.Quillian提出，開(kāi)始是作為人類(lèi)聯(lián)想記憶的一個(gè)顯式心理學(xué)模型提出，隨后在AI中用于自然語(yǔ)言理解，表示命題信息（具有邏輯真的事實(shí)）。目前語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)已廣泛應(yīng)用于人工智能的許多領(lǐng)域，是一種表

2、達(dá)能力強(qiáng)而且靈活的知識(shí)表達(dá)方式。語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)概念及其語(yǔ)義關(guān)系來(lái)表示知識(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)圖；從圖論的觀點(diǎn)看，他們就是一個(gè)“帶標(biāo)識(shí)的有向圖”；語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)由節(jié)點(diǎn)和節(jié)點(diǎn)間的弧組成；節(jié)點(diǎn)表示各種事物，概念，情況，屬性，動(dòng)作，狀況等；弧表示各種語(yǔ)義聯(lián)系，指明他所連接的節(jié)點(diǎn)間的各種語(yǔ)義聯(lián)系；節(jié)點(diǎn)和弧都必須帶有標(biāo)識(shí)，以便區(qū)分各種不同對(duì)象以及對(duì)象間的各種不同語(yǔ)義聯(lián)系；每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以帶有若干屬性，一般用框架或元組表示；節(jié)點(diǎn)還可以是一個(gè)語(yǔ)義子網(wǎng)絡(luò)，形成一個(gè)多層次的嵌套結(jié)構(gòu)。知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示方法10/4/20214一個(gè)最簡(jiǎn)單的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)是如下一個(gè)三元組：（節(jié)點(diǎn)1，弧

3、，節(jié)點(diǎn)2）它可用圖表示，稱(chēng)為一個(gè)基本網(wǎng)元。其中，A,B分別代表兩個(gè)節(jié)點(diǎn)；RAB表示A與B之間的語(yǔ)某種語(yǔ)義聯(lián)系。例如：其中，在獵狗與狗之間的語(yǔ)義關(guān)系”是一種”具體的指出了獵狗與狗的語(yǔ)義關(guān)系，即獵狗是狗的一種，兩者之間存在類(lèi)屬關(guān)系。這里，弧線的方向是有意義的，需要根據(jù)事務(wù)間的關(guān)系確定。例如在表示類(lèi)屬關(guān)系時(shí)，箭頭所指的節(jié)點(diǎn)代表上層概念，而箭尾的節(jié)點(diǎn)代表下層概念。ABRAB獵狗狗是一種10/4/20215當(dāng)把多個(gè)基本網(wǎng)元用相應(yīng)語(yǔ)義聯(lián)系關(guān)聯(lián)在一起時(shí)，就可得到一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。例如：由三個(gè)基本網(wǎng)元，經(jīng)合并后可得到一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。ABBCACRABRBC

4、RACABCRABRBCRAC語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)的BNF描述：<語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)>::=<基本網(wǎng)元>

5、Merge(<基本網(wǎng)元>，…）<基本網(wǎng)元>::=<節(jié)點(diǎn)><語(yǔ)義聯(lián)系><節(jié)點(diǎn)><節(jié)點(diǎn)>::=（<屬性—值對(duì)>，…）<屬性—值對(duì)>::=<屬性名>:<屬性值>）<語(yǔ)義聯(lián)系>::=<系統(tǒng)預(yù)定義語(yǔ)義聯(lián)系>

6、<用戶自定義語(yǔ)義聯(lián)系>）其中，Merge(…)是一個(gè)合并過(guò)程，它把括弧中的所有基本網(wǎng)元關(guān)聯(lián)在一起，即把相同的節(jié)點(diǎn)合并為一個(gè)，從而構(gòu)成一個(gè)語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)。10/4/202162.知識(shí)的語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以表示事實(shí)性的知識(shí)，也可以表示有關(guān)事實(shí)性知識(shí)之間的復(fù)雜聯(lián)系。

7、(1)用語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示事實(shí)：表示節(jié)點(diǎn)——：表示狐：該節(jié)點(diǎn)描述對(duì)象的屬性該語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)表示了獵狗是一種狗，且進(jìn)一步指出狗是一種動(dòng)物，并且分別指出他們所具有的屬性。（做這些只要在圖中增加一個(gè)節(jié)點(diǎn)和一條弧，并對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)附上相應(yīng)的屬性就可以了。）?語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)具有屬性繼承的特性，即下層概念可以繼承上層概念的屬性，這樣就可以在下層概念中只列出它獨(dú)有的屬性。?另外下層概念還可以對(duì)其上層概念的屬性作進(jìn)一步的細(xì)化，補(bǔ)充，變異，使之能更準(zhǔn)確的反映下層概念的特征。獵狗狗動(dòng)物吃肉身上有毛有生命能狩獵有尾巴能運(yùn)動(dòng)跑得快會(huì)吃Ⅰ.一般表示10/4/20217Ⅱ.表示稍復(fù)雜

8、系統(tǒng)：在一些稍復(fù)雜的事實(shí)性知識(shí)中，經(jīng)常會(huì)用到像“并且“及“或者“這樣的連接詞。（用謂詞公式表示時(shí)，可用合取符號(hào)和析取符號(hào)把他們表示出來(lái)），語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)增設(shè)合取節(jié)點(diǎn)及析取節(jié)點(diǎn)來(lái)表示。例如：與會(huì)者有男，有女，有年老的，有年青的。其語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)為：（其中，A,B,C,D分別代表四種不同情況的與會(huì)者）人與會(huì)者ABCD與或或男女年老年輕狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)狀態(tài)部分部分部分部分是10/4/20218Ⅲ.表示某一情況，某一事件或者某個(gè)動(dòng)作：上述例子中的節(jié)點(diǎn)都是用來(lái)表示一個(gè)事物或是一個(gè)具體概念的，其實(shí)，節(jié)點(diǎn)還可以表示某一情況，某一事件或者某個(gè)動(dòng)作。此時(shí)，節(jié)點(diǎn)

9、可以有一組向外的弧，用于指出不同的情況，例如當(dāng)用節(jié)點(diǎn)表示某一動(dòng)作時(shí)，向外的弧可用來(lái)指出動(dòng)作的主體及客體。例1：有如下事實(shí)：張山給肖紅一本書(shū)(可把張山給肖紅一本書(shū)作為一個(gè)事件，并在語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)中增設(shè)一個(gè)“事件”節(jié)點(diǎn))一本書(shū)給予事件張山肖紅給客體2客體1動(dòng)作主體10/4/20219小信使鴿子鳥(niǎo)占有窩鳥(niǎo)窩春天時(shí)間秋天情況是一只占有者是一種是一種占有物開(kāi)始于結(jié)束于是是其中，“占有”為一個(gè)動(dòng)作節(jié)點(diǎn)，通過(guò)它，不僅可以描述占有“窩”，還可描述占有“窩”的時(shí)間。例2：有下述事實(shí)：“小信使”這只鴿子從春天到秋天占有一個(gè)窩。10/4/202110(2)用語(yǔ)義

10、網(wǎng)絡(luò)表示有關(guān)事實(shí)間的關(guān)系語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò)可以描述事物間多種復(fù)雜的語(yǔ)義關(guān)系，下面是常用的幾種：Ⅰ.分類(lèi)關(guān)系：指事物間的類(lèi)屬關(guān)系。如“是一種”等。動(dòng)物魚(yú)八哥鴕鳥(niǎo)鯊魚(yú)草魚(yú)鳥(niǎo)會(huì)學(xué)人語(yǔ)善鳴不會(huì)飛善奔走有牙吃肉是一種是一種是一種是一種是一種