知識(shí)表示和推理之產(chǎn)生式系統(tǒng).ppt

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1、第三章知識(shí)表示和推理——用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)知識(shí)的表示和推理§3.1知識(shí)與推理中的關(guān)系專家系統(tǒng)的知識(shí)管理特點(diǎn)待處理的知識(shí)是龐大的，凌亂無(wú)序的；可以對(duì)知識(shí)進(jìn)行增刪、修改等簡(jiǎn)單操作；其知識(shí)數(shù)據(jù)的表示是符合人類思維習(xí)慣的，如具有模糊性等。2中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所§3.2產(chǎn)生式系統(tǒng)定義：用來(lái)描述若干個(gè)不同的以一個(gè)基本概念為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。這個(gè)基本概念就是產(chǎn)生式規(guī)則或產(chǎn)生式條件和操作對(duì)的概念。3中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所產(chǎn)生式系統(tǒng)可表示的知識(shí)種類產(chǎn)生式系統(tǒng)適合于表示事實(shí)性知識(shí)和規(guī)則性知識(shí)。4中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所產(chǎn)生式的基本形式:產(chǎn)生式通常用于表示具有因果關(guān)系的知識(shí)，其基本形

2、式是：P?Q或者IFPTHENQ其中，P是產(chǎn)生式的前提，用于指出該產(chǎn)生式是否可用的條件；Q是一組結(jié)論或操作，用于指出前提P所指示的條件被滿足時(shí)，應(yīng)該得出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的操作。5中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所§3.2.1產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)造推理機(jī)構(gòu)圖3.1產(chǎn)生式系統(tǒng)的構(gòu)成作業(yè)領(lǐng)域知識(shí)庫(kù)存放產(chǎn)生式的前提及結(jié)論存放產(chǎn)生式的規(guī)則解決規(guī)則與前提的匹配、沖突及操作等問(wèn)題6中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所1.作業(yè)領(lǐng)域存放事實(shí)數(shù)據(jù)（前提）以及假設(shè)（結(jié)論）等的場(chǎng)所。例如，對(duì)動(dòng)物園某個(gè)野獸的觀察得到：D1身上有毛D2有尖銳的牙齒D3有鋒利的爪子D4身體是黃褐色D5身上有黑色斑點(diǎn)這些事實(shí)數(shù)據(jù)是存放在作

3、業(yè)領(lǐng)域里的。7中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所2.知識(shí)庫(kù)存放IFTHEN形式的規(guī)則的庫(kù)，又稱之為規(guī)則庫(kù)。IF前提成立THEN結(jié)論/行動(dòng)成立規(guī)則的舉例可見(jiàn)書上36頁(yè)的9條規(guī)則。8中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所3.推理機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)作業(yè)領(lǐng)域里的事實(shí)與知識(shí)庫(kù)中的規(guī)則進(jìn)行匹配，并根據(jù)匹配的規(guī)則選取一種予以執(zhí)行。推理方法分為三種前向推理后向推理雙向推理9中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所3.6.2推理機(jī)構(gòu)的運(yùn)行前向推理：從一組表示事實(shí)的命題出發(fā)，使用一組產(chǎn)生式規(guī)則，用以證明該命題是否成立。一般策略：先提供一批事實(shí)（數(shù)據(jù)）到作業(yè)領(lǐng)域中。系統(tǒng)利用這些事實(shí)與規(guī)則的前提相匹配，觸發(fā)匹配成功的規(guī)則，把其結(jié)

4、論作為新的事實(shí)添加到作業(yè)領(lǐng)域中。繼續(xù)上述過(guò)程，用更新過(guò)的作業(yè)領(lǐng)域的所有事實(shí)再與規(guī)則庫(kù)中另一條規(guī)則匹配，用其結(jié)論再次修改作業(yè)領(lǐng)域的內(nèi)容，直到?jīng)]有可匹配的新規(guī)則，不再有新的事實(shí)加到作業(yè)領(lǐng)域中。10中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所選擇規(guī)則到執(zhí)行操作的步驟1.匹配把作業(yè)領(lǐng)域數(shù)據(jù)與規(guī)則的條件部分相匹配。2.沖突當(dāng)有一條以上規(guī)則的條件部分和作業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)相匹配時(shí)，就需要決定首先使用哪一條規(guī)則，這稱為沖突消解。3.操作操作就是執(zhí)行規(guī)則的操作部分。11中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所沖突消解沖突消解的策略有很多種，經(jīng)常使用的要素有：規(guī)則的重要程度；規(guī)則條件部的詳細(xì)程度；規(guī)則的使用時(shí)刻；規(guī)則的差別

5、大??；數(shù)據(jù)的生成時(shí)刻，一般以新生成的規(guī)則優(yōu)先。12中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所例如，在美式足球中，設(shè)有以下兩條規(guī)則：R1IFfourthdawn(第四次進(jìn)攻)shortyardage(前三次少于10碼)THENpunt(踢懸空球)R2IFfourthdawnshortyardagewithin30yards(fromthegoalline)THENfieldgoal(射門)按條件的詳細(xì)程度，選用規(guī)則R2。13中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所沖突消解的LEX策略把已經(jīng)執(zhí)行過(guò)的一組規(guī)則從沖突集合中清除；選擇具有更新數(shù)據(jù)的一組規(guī)則；選擇規(guī)則條件更詳細(xì)的一組規(guī)則；選擇任意一組規(guī)則。按

6、照編號(hào)順序進(jìn)行沖突消解，在規(guī)則變?yōu)橐粋€(gè)的時(shí)刻，結(jié)束處理。14中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所前向推理過(guò)程設(shè)存在下列規(guī)則集合：R1:P1?P2R2:P2?P3R3:P3?P4且作業(yè)領(lǐng)域中已存在事實(shí)P1，則前向推理過(guò)程如下圖所示。已知規(guī)則1P1規(guī)則2P2P3規(guī)則3推出P415中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所舉例：辨別動(dòng)物園里的動(dòng)物利用書上給出的事實(shí)數(shù)據(jù)及推理規(guī)則進(jìn)行前向推理。16中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所推理過(guò)程規(guī)則的匹配在9條規(guī)則中，只有R1的前件與事實(shí)D1完全匹配，所以選擇R1進(jìn)行推理，得到身上有毛規(guī)則R1它是哺乳動(dòng)物事實(shí)D617中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所推理過(guò)程對(duì)新

7、產(chǎn)生的事實(shí)數(shù)據(jù)D6再進(jìn)行規(guī)則匹配，并結(jié)合事實(shí)D2，D3找到規(guī)則R6，推理后得哺乳動(dòng)物有尖銳的牙齒規(guī)則R6它是食肉動(dòng)物事實(shí)D7有鋒利的爪子18中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所推理過(guò)程根據(jù)新事實(shí)數(shù)據(jù)D7，及作業(yè)領(lǐng)域原有的D4、D5數(shù)據(jù)，找到匹配規(guī)則R9，推理得食肉動(dòng)物規(guī)則9它是獵豹結(jié)論身體是黃褐色有黑色斑點(diǎn)19中南大學(xué)智能系統(tǒng)與智能軟件研究所后向推理：從表示目標(biāo)的命題出發(fā)，使用一組產(chǎn)生式規(guī)則證明事實(shí)命題成立，即首先提出一批假設(shè)目標(biāo)，然后逐一驗(yàn)證這些假設(shè)。一般策略：首先假設(shè)一個(gè)可能的目