知識庫結(jié)構(gòu)(數(shù)據(jù)庫)

時(shí)間：2022-12-09 22:30:01 | 來源：信息時(shí)代

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    知識庫結(jié)構(gòu) : 研究知識庫的組成(knowledge base organization)與結(jié)構(gòu)。知識庫(KB)是有組織的知識集合,是針對某一(或某些)領(lǐng)域問題求解的需要,采用某種(或若干)知識表示方式在計(jì)算機(jī)存儲器中存儲、組織、管理和使用的互相聯(lián)系的知識片集合。這些知識片包括與領(lǐng)域相關(guān)的理論知識、事實(shí)數(shù)據(jù),由專家經(jīng)驗(yàn)得到的啟發(fā)式知識,如某領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)的定義、定理和運(yùn)算法則,以及常識性知識等。
知識的集合,具有兩種含義,一是指知識的存儲所在,它指的是知識需要有一種邏輯或物理實(shí)體以存放之: 另一是指知識本身,而知識庫一般就包括知識以及存儲知識的場所這兩個(gè)內(nèi)容。此外,存儲知識的場所也有兩種含義,其一為邏輯含義,指的是知識的邏輯結(jié)構(gòu)或稱知識模式; 另一為物理結(jié)構(gòu),即是計(jì)算機(jī)的存儲物理實(shí)體。
知識庫包括規(guī)則庫與事實(shí)庫,用于存放領(lǐng)域知識、相關(guān)知識以及專家的經(jīng)驗(yàn)知識。一般知識庫應(yīng)包括概念、事實(shí)與規(guī)則三個(gè)部分,缺一不可。由于概念一般均包含在事實(shí)內(nèi),因此,實(shí)際上知識庫中主要包括事實(shí)與規(guī)則兩個(gè)部分,而僅由事實(shí)或僅由規(guī)則所組成的知識庫,一般認(rèn)為它僅是狹義上的知識庫。知識庫中的事實(shí)與數(shù)據(jù)庫中的元組具有相同的含義,它由若干個(gè)確定的概念(常值)組成。而規(guī)則一般有兩種: 一種是演繹性規(guī)則,它用于邏輯推演;另一種是完整性約束規(guī)則,它用于對事實(shí)作檢驗(yàn)。知識一般建立在某種論域之上,這種論域限制了知識庫中知識的變化范圍。
知識庫的構(gòu)造必須使得其中的知識在被使用的過程中能夠有效地存取和搜索,庫中的知識能方便地修改和編輯。同時(shí),對庫中知識的一致性和完備性能進(jìn)行檢驗(yàn)。知識庫是數(shù)據(jù)庫理論研究和人工智能理論研究相結(jié)合的產(chǎn)物,知識庫使基于知識的系統(tǒng)(或?qū)＜蚁到y(tǒng))具有智能性。20世紀(jì)60年代中期,E. A. Feigenbaum等人在建造第一個(gè)專家系統(tǒng)的同時(shí),也建造了第一個(gè)知識庫。
知識庫中的數(shù)據(jù)及知識由知識庫管理系統(tǒng)統(tǒng)一管理。允許用戶借助于系統(tǒng)提供的操作語言,實(shí)現(xiàn)對知識庫的操作,以及利用知識庫中的知識來完成各種任務(wù)。而知識庫機(jī)(knowledge-based machine)正是針對知識庫管理和知識處理需求特點(diǎn)而設(shè)計(jì)的一種計(jì)算機(jī)。知識處理和數(shù)據(jù)處理的主要區(qū)別在于前者總是和某種啟發(fā)式搜索或推理機(jī)制結(jié)合在一起,而不僅僅是對知識庫進(jìn)行檢索。知識庫機(jī)通?？偸呛椭悄苄陀?jì)算機(jī)系統(tǒng)緊密地聯(lián)系在一起的。在知識庫發(fā)展中,還出現(xiàn)了多級知識庫、綜合知識庫和分布式知識庫。
多級知識庫是指具有若干層次的一種知識庫,其中包括高層知識控制低層知識的應(yīng)用。
綜合知識庫是實(shí)現(xiàn)新一代專家系統(tǒng)和知識庫系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和重要概念。它是指由數(shù)據(jù)庫(DB)、知識庫(KB)、模型庫(model base,MB)、方法庫(way base,WB)等四庫及其相應(yīng)的管理系統(tǒng),亦即四庫協(xié)同的一體化軟件工程方案所組成的四庫綜合系統(tǒng)。
分布式知識庫是在網(wǎng)絡(luò)與分布式環(huán)境下建造與實(shí)現(xiàn)的。建造分布式知識庫的優(yōu)越性有三點(diǎn): 可在較低價(jià)格下構(gòu)造較大型的知識庫; 不同層次或不同領(lǐng)域的知識庫對應(yīng)的問題求解任務(wù)相對來說比較單純,因而可以構(gòu)成較高效的系統(tǒng); 可適于地域遼闊的地理分布環(huán)境下的聯(lián)合問題求解。
知識庫和數(shù)據(jù)庫一樣,需要研究和解決的問題有共享性、安全保密、完整性約束、存取效率等。同時(shí),它還是數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的延伸,它不僅能處理事實(shí)這樣的外延信息,而且能利用一定的推理控制策略,處理諸如關(guān)系、規(guī)則等具有內(nèi)涵的知識。知識庫的主要特點(diǎn)如下:
(1)知識庫中的知識根據(jù)它們的應(yīng)用領(lǐng)域特征、背景特征(獲取時(shí)的背景信息)、使用特征、屬性特征等而被構(gòu)成便于利用的、有結(jié)構(gòu)的組織形式。知識庫一般是模塊化的。
(2)知識庫的知識是有層次的。最底層是“事實(shí)知識”,中間層是用來控制“事實(shí)”的知識(通常用規(guī)則、過程等表示); 最高層次是“策略”,它以中間層知識為控制對象。策略也常常被認(rèn)為是規(guī)則的規(guī)則。因此知識庫的基本結(jié)構(gòu)是層次結(jié)構(gòu),是由其知識本身的特性所確定的。在知識庫中,知識片間通常都存在相互依賴關(guān)系。規(guī)則是最典型、最常用的一種知識片。對規(guī)則庫首先應(yīng)進(jìn)行分組,知識庫中的所有規(guī)則都是圍繞一組領(lǐng)域問題來組織的,與每個(gè)領(lǐng)域問題相關(guān)的規(guī)則構(gòu)成一個(gè)連通的規(guī)則集結(jié)構(gòu)圖。領(lǐng)域問題規(guī)則集結(jié)構(gòu)圖間可能存在多種關(guān)聯(lián),且關(guān)聯(lián)密切程度也不一樣。
(3)知識庫中可有一種不只屬于某一層次(或者說在任一層次都存在)的特殊形式的知識,稱為可信度(或稱信任度、置信度等)。對某一問題,有關(guān)事實(shí)、規(guī)則和策略都可標(biāo)以可信度。這樣,就形成了如圖1所示的增廣知識庫。在數(shù)據(jù)庫中不存在不確定性度量。因?yàn)樵跀?shù)據(jù)庫的處理中一切都是屬于“確定型”的。

圖1 增廣知識庫

(4)知識庫中還可存在一個(gè)通常被稱作典型方法庫的特殊部分。如果對于某些問題的解決途徑是肯定和必然的,就可以把其作為一部分相當(dāng)肯定的問題解決途徑直接存儲在典型方法庫中。這種宏觀的存儲將構(gòu)成知識庫的另一部分。在使用這部分時(shí),機(jī)器推理將只限于選用典型方法庫中的某一具體部分。如果加上典型方法庫部分,則知識庫將如圖2所示。其中,事實(shí)庫、規(guī)則庫指向典型方法庫的箭頭表示當(dāng)?shù)湫头椒◣熘兴鎯Φ哪硢栴}解決途徑已被選中時(shí),有關(guān)事實(shí)及規(guī)則將被調(diào)出連同該途徑共同生成實(shí)際問題的解。

圖2 一個(gè)包含典型方法庫的知識庫