知識(shí)表示(數(shù)據(jù)庫(kù))

時(shí)間：2022-12-08 20:30:01 | 來源：信息時(shí)代

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    知識(shí)表示 : 描述外部世界所作出的一組約定,是使知識(shí)符號(hào)化并傳送給計(jì)算機(jī)的過程。目前常用的知識(shí)表示方法有:
(1)邏輯表示(logical representation): 邏輯表示包括命題邏輯知識(shí)表示(propositional logic knowledge representation)與謂詞邏輯知識(shí)表示(predicate logic knowledge representation)。它是迄今為止能夠表達(dá)人類思維和推理的最精確和最成功的方法,也是最早最廣泛用于知識(shí)表示的方法。它具有兩個(gè)相互關(guān)聯(lián)的部分: 一個(gè)公理系統(tǒng),說明什么關(guān)系和蘊(yùn)涵可以形式化;一個(gè)演繹結(jié)構(gòu),即推理規(guī)則的集合。它求解一個(gè)問題的全過程是: ①用謂詞演算將問題形式化; ②建立控制系統(tǒng); ③證明從初始狀態(tài)可達(dá)到目標(biāo)狀態(tài)。求解過程中結(jié)合形式邏輯中的一些推理規(guī)則,在一個(gè)狀態(tài)下,由已有事實(shí)能夠推出新的事實(shí)。
命題邏輯用命題公式來表達(dá)知識(shí),知識(shí)庫(kù)為一個(gè)命題公式集。對(duì)知識(shí)庫(kù)的刷新為對(duì)命題公式的增或減。命題公式定義為: ①原子命題是命題公式,其原子命題或簡(jiǎn)單命題是能判別真(T)和假(F)的基本語句; ②若α是命題公式, 則α也是命題公式;③若α和β是命題公式,則α∩β,α∪β,α→β和α↔β都是命題公式。 其中, ∩, ∪, →, ↔是邏輯關(guān)聯(lián)詞,分別表示否定、與、或、蘊(yùn)涵和等價(jià)。用命題邏輯表達(dá)知識(shí)的不足之處是表達(dá)粒度太粗。即它只限于表達(dá)一個(gè)完整命題,不能表達(dá)其中的細(xì)節(jié)——項(xiàng)(item),這使得它難以表達(dá)一般化的知識(shí)。
謂詞邏輯不僅能表示命題邏輯的真假命題,而且還可以表示實(shí)體及實(shí)體的聯(lián)系。謂詞邏輯對(duì)命題邏輯作如下擴(kuò)充: ①把一個(gè)簡(jiǎn)單命題進(jìn)一步細(xì)分為一個(gè)謂詞P和由K項(xiàng)組成的參量:Item 1,Item2,…Itemk,其中的項(xiàng)可以是一個(gè)常量,一個(gè)變量或一個(gè)函數(shù)。函數(shù)與謂詞的區(qū)別是它不取真假值。由謂詞取代命題得到的“公式”稱為謂詞公式。②引入變量和全稱量詞“∀x”以及存在量詞“∃x”, 這使得謂詞邏輯具有表達(dá)一些普遍性的知識(shí)的能力。③在演繹推理中引入模式匹配機(jī)制。
(2)語義網(wǎng)表示(semantic network representation,SNP): 語義網(wǎng)表示是一種表達(dá)能力很強(qiáng)而且非常靈活的知識(shí)表示方法,是由Quillian在1968年研究人類聯(lián)想記憶時(shí)提出的一個(gè)心理學(xué)模型。1970年,Simon在自然語言理解的研究中,把與語義網(wǎng)相關(guān)的各種概念基本確定下來。一個(gè)語義網(wǎng)SN可以形式地描述為:SN={N,E},其中N是結(jié)點(diǎn)的有限集;E是聯(lián)結(jié)N中結(jié)點(diǎn)的帶標(biāo)識(shí)的有向邊集合。結(jié)點(diǎn)表示各種事物、概念、屬性及知識(shí)實(shí)體等,有向邊表示結(jié)點(diǎn)間的關(guān)系。
(3)過程表示(procedure representation): 過程表示是一種表示知識(shí)行為動(dòng)作的知識(shí)表示方法,它強(qiáng)調(diào)知識(shí)的動(dòng)態(tài)方面,研究如何運(yùn)用知識(shí)和發(fā)現(xiàn)相關(guān)的知識(shí)來進(jìn)行推理。過程表示是將知識(shí)包含在若干過程之中。過程是一小段程序,它處理一些特殊事件或特殊狀況,每個(gè)過程都包含說明客體和事件的知識(shí)以及運(yùn)行的知識(shí)。過程常用子程序或模塊實(shí)現(xiàn)。在過程表示方法中,知識(shí)庫(kù)表現(xiàn)為一組過程的集合。知識(shí)庫(kù)的修改表現(xiàn)為增加/刪除子程序或修改子程序與訪問條件。過程表示法有利于表示啟發(fā)式知識(shí),能夠?qū)崿F(xiàn)擴(kuò)充的邏輯推理,其處理效率高,但缺點(diǎn)是靈活性和通用性差,也不便于修改和驗(yàn)證。
(4)框架表示(frame representation):框架表示是1975年由Minsky首先作為視覺感知、自然語言對(duì)話和其他復(fù)雜行為的基礎(chǔ)提出的,它對(duì)知識(shí)的表示既是層次化的,又是模塊化的,是一種較好的知識(shí)表示方法。框架由框架名、槽和約束條件三部分組成,每一部分都有對(duì)應(yīng)的名和對(duì)應(yīng)的值?？蚣艿捻攲邮枪潭ǖ?表示某個(gè)固定的概念對(duì)象或事件。下層由稱為槽(slot)的結(jié)構(gòu)組成。槽中填入具體值后,可得到一個(gè)描述具體事物的框架,該值稱為槽值。每個(gè)槽都可以有一些附加說明(稱為側(cè)面,facet),用來指出槽的取值范圍和求值方法。框架下面的槽,可以看成是一個(gè)子框架。子框架自身還可以進(jìn)一步分層次,框架之間也有一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系,這就組成框架系統(tǒng),也稱框架網(wǎng)絡(luò),使知識(shí)更完整地表示出來。
(5) 腳本表示(script representation): 腳本是由Roger C.Schank提出的一種具有較大影響的針對(duì)被表達(dá)事物而專門設(shè)計(jì)的知識(shí)表示方式,用來表示特定領(lǐng)域的知識(shí)。其實(shí),腳本是一種框架結(jié)構(gòu),用來表示一組固定次序的事件。一個(gè)腳本含有一組槽,與每一槽相聯(lián)系的是槽值,也可以是缺省值。一個(gè)腳本通常包含進(jìn)入條件、結(jié)局、支撐物角色、場(chǎng)次、線索。腳本善于表示現(xiàn)實(shí)世界中存在的事件發(fā)生的模式,模式之間存在因果關(guān)系,可方便地表示行為者從一項(xiàng)活動(dòng)進(jìn)入另一項(xiàng)活動(dòng)。
(6) 面向?qū)ο笾R(shí)表示(object oriented knowledge represention): 在對(duì)象表達(dá)式中,認(rèn)為所有實(shí)體都是用對(duì)象來描述的,每一對(duì)象具有一組操作和內(nèi)部狀態(tài)。這種知識(shí)表示方法具有很強(qiáng)的表達(dá)能力,可以表示各種復(fù)雜對(duì)象與客觀事物?，F(xiàn)實(shí)世界中的面向?qū)ο蟮闹R(shí)表示模式其實(shí)也是一種經(jīng)過多層嵌套定義出來的對(duì)象。由于面向?qū)ο蟮谋硎痉椒ň哂袑傩岳^承、特征描述和結(jié)構(gòu)化等優(yōu)點(diǎn),近年來,促進(jìn)了“面向?qū)ο髷?shù)據(jù)庫(kù)”、“面向?qū)ο笳Z言”、“面向?qū)ο蟛僮飨到y(tǒng)”等的產(chǎn)生和發(fā)展。
(7)產(chǎn)生式表示(production representation):產(chǎn)生式系統(tǒng)最早由波斯特(post)提出。產(chǎn)生式系統(tǒng)是由知識(shí)庫(kù)、全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)和推理機(jī)構(gòu)成。知識(shí)庫(kù)由描述問題求解領(lǐng)域的一般規(guī)則構(gòu)成。全局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)包含描述系統(tǒng)狀態(tài)的事實(shí)和斷言。推理機(jī)選擇執(zhí)行的規(guī)則,完成問題的求解。推理機(jī)采用的選擇規(guī)則的策略為控制策略。產(chǎn)生式表示的主要優(yōu)點(diǎn)是信息易于增加、刪除、更新,允許利用領(lǐng)域知識(shí)直接指導(dǎo)演繹過程;而主要缺點(diǎn)是運(yùn)行效率低和難于解釋。
除了上述知識(shí)表示以外,還有關(guān)系表示、混合表示(多種知識(shí)表示范例的結(jié)合)等。