哈工大人工智能课件chpt6PPT资料.ppt
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知识是某领域中所涉及的各有关方面的一种符号表示第6章知识表示5知识与知识表示知识与知识表示知识的种类事实性知识:
采用直接表示的形式如:
凡是猴子都有尾巴过程性知识:
描述做某件事的过程如:
电视维修法行为性知识:
不直接给出事实本身,只给出它在某方面的行为如:
微分方程、(事物的内涵)第6章知识表示6知识与知识表示知识与知识表示知识的种类实例性知识:
只给出一些实例,知识藏在实例中类比性知识:
既不给出外延,也不给出内涵,只给出他与其他事物的某些相似之处,例如比喻、谜语元知识:
有关知识。
最重要的元知识是如何使用知识的知识,如何从知识库中找到想要的知识第6章知识表示7知识与知识表示知识与知识表示知识的要素事实:
事物的分类、属性、事物间的关系、科学事实、客观事实等(最底层的知识)规则:
事务的行为、动作和联系的因果关系知识(启发式规则)控制:
当有多个动作同时被激活时,选择哪一个动作来执行的知识(技巧性)元知识:
高层知识。
怎样使用规则、解释规则、校验规则、解释程序结构等知识第6章知识表示8知识与知识表示知识与知识表示知识表示的定义知识表示研究用机器表示知识的可行性、有效性的一般方法。
知识表示是智能推理的部分理论知识表示是有效计算的载体知识表示是交流的媒介(如语义网络)第6章知识表示9知识与知识表示知识与知识表示选取知识表示的因素表示范围是否广泛是否适于推理是否适于计算机处理是否有高效的算法能否模块化总之,人工智能问题的求解是以知识表示为基础的。
如何将已获得的有关知识以计算机内部代码形式加以合理地描述、存储、有效地利用,便是知识表示应解决的问题。
第6章知识表示10知识与知识表示知识与知识表示知识表示研究特点智能行为的特有的灵活性。
“常识问题”不能概括为一类简洁的理论,使大量小理论的集合AI的任务受到计算装置的约束。
这导致了所采用的“表示”必须同时满足“刻画智能现象”与“计算装置可以接受”,这两个有时是矛盾的条件第6章知识表示116.2本体论(Ontology)6.2.1本体论研究内容6.2.2本体论分类6.2.3描述事物与时空6.2.4领域Ontology应用第6章知识表示本体论与存在本体论与存在本体论(Ontology)是关于存在(existence)的研究存在是什么所有的实体(entity),包括抽象的和具体的(abstract&
concrete),正是它们组成了世界当代定义:
共享概念模型的明确的形式化规范说明/要素:
概念模型明确形式化共享第6章知识表示13OntologyOntology定义的要素定义的要素概念模型对现实世界的一些现象抽象出相关概念而得到的模型明确所用概念和所用概念的约束均有明确定义形式化计算机可读的共享体现了共同认可的知识,反映的是相关领域中公认的概念集合第6章知识表示146.2.16.2.1本体论研究内容本体论研究内容本体论是关于事物本身的研究,主要研究如何描述事物(定义),特别是如何分类事物第6章知识表示15基于本体论的分类基于本体论的分类基于本体论的分类/对于事物的描述本体论分类(OntologicalCategories)或者称为基于本体论的分类:
是对事物一种尽可能详细完备的分类方式本体论分类可以分为4级:
顶级Ontology最普通的概念及其关系领域Ontology特定领域的概念任务Ontology特定任务或行为中应用Ontology依赖于特定领域和任务第6章知识表示16构造构造OntologyOntology的规则的规则构造Ontology的5条标准(Gruber,1995)明确性和客观性用自然语言对所定义术语给出明确、客观的语义定义完全性给出的定义是完整的,完全能表达所定义术语的含义一致性由术语得出的推论与术语本身的含义相容最大单调可扩展性添加通用或专用术语时,不需要修改已有内容最小承诺对待建模的对象给出最少的约束第6章知识表示176.2.26.2.2本体论分类本体论分类以美国著名的知识工程CYC(encyclopedia)为例(号称是世界上最大的知识库),介绍其顶层的分类(早期版本)CYC研究最早始于1984年,距今已经20余年(ThedevelopmentofCycwasaverylong-term,high-riskgamblethathasbeguntopayoff.见其主页)CYCKB包括数千个微理论(microtheories),一些微理论面向特定领域,该机制允许各子库独立维护CYCKB已经有20万术语(term),每个术语又包含了几十个论断(assertion)第6章知识表示18CYCCYC本体论顶层分类本体论顶层分类第6章知识表示IndividualObjectIntangibleRepresentedThingEventStuffIntangibleObjectCollectionIntangibleStuffRelationshipInternalMachineThingAttributeValueSlotAttributeAbsoluteAttr.ValueRelativeAttr.ValueQualitativeAttr.ValueNonphysicalAttr.ValuePhysicalPerceivableAttr.ValueProcessSomethingOccurringDynamicProcessSomethingExistingIntelligenceCompositeTangible&
IntangibleObj.TangibleObjectTangibleStuffThing19CYCCYC本体论的层次结构本体论的层次结构
(1)
(1)最顶层称为Thing/Entity/,下一层为什么是分为三个分支?
最右分支一开始是作为其他两类的补充而出现,后来改进为元层次表示(metalevel),可作为“关于表示的表示”而存在注意:
某些CYC层次和分类仍有争论/也是本体论特色之一第6章知识表示20CYCCYC本体论的层次结构本体论的层次结构
(2)
(2)合乎老子的道家学说:
TheTaogavebirthtotheOne;
TheOnegavebirthtotheTwo;
TheTwogavebirthtotheThree;
AndtheThreegavebirthtothetenthousandthings.第6章知识表示21本体论顶层分类本体论顶层分类
(1)二分法:
物理(Physical)/抽象(Abstract)三分法:
独立(Independent)/关系(Relative)/中介(Mediating)分别称为第一级(Firstness)/第二级(Secondness)/第三级/(Thirdness)二者结合生成6个类别第6章知识表示22本体论顶层分类本体论顶层分类
(2)二分法和三分法结合(Peirce&
Whitehead)/哲学上的理念第6章知识表示IndependentRelativeMediatingPhysicalAbstractActualityFormPrehensionPropositionNexusIntention23本体论顶层分类本体论顶层分类(4)万物的存在形式与时间的关系:
相对静止或变化中于是增加一种属性描述,可以将上述分类再次一分为二相对静止连续相(Continuants)相对变化发生相(Occurrents)从时间角度观察万物,存在着一个视点(Viewpoint):
Minutes尺度冰河(glacier)=Continuants/雪崩(avalanche)=Occurrents/Centuries尺度冰河=Occurrents第6章知识表示24本体论顶层分类本体论顶层分类(5)第6章知识表示ObjectProcessSchemaScriptJunctureParticipationDescriptionHistoryStructureSituationReasonPurposeIndependentRelativeMediatingPhysicalAbstractContinuantOccurrentContinuantOccurrent组合关系:
Object=IPCetc.256.2.36.2.3描述事物与时空描述事物与时空本体论在描述事物与时空时有诸多考虑,这里概要地介绍一点物理实体(physicalentity)与抽象形式(abstract)之间关系:
多对一同一形式可能对应于不同实体,存在歧义第6章知识表示左图是:
词汇“TOOT”?
1001上面加一横线?
桌子下面有两个气球?
26集合与分类集合与分类如何描述多个事物?
需要引入集合和分类/相关术语集合(set)具有两种操作的结构(/)/不能描述不可数事物聚集(collection)对事物更简单、更一般的排列/可以描述可数的和不可数的事物类型(type)关于实体聚集的规格(specification)/独立于集合内容的改变分类(category)用于分类的类型第6章知识表示27类型与事物集合类型与事物集合概念“类型(type)”是一个抽象规格,而不是事物的集合对于每个类型t,有集合t称为t的指示(denotation)frog=概念系统的一个类型,frog=世界上所有青蛙的集合在类型格子(lattice)和集合(现实事物)格子之间不存在一一映射如type(麒麟Unicorn)映射为空集/而Human和FeatherlessBiped指的都是人类第6章知识表示28空间与时间空间与时间集合论对离散元素和严格界限的要求给连续的空间和时间的表示带来麻烦如空间中由点组成物体,那么中点/中线在哪里?
类似的问题:
关于瞬时(instant)是否组成期间(duration)引入:
没有点的空间(spacewithoutpoints)没有瞬时的时间(timewithoutinstants)第6章知识表示2966.2.4.2.4领域领域Ontology应用应用生物信息学(bioinformatics)是当前一个学科交叉的研究热点任务之一:
在生物及医学科学文献中识别出生物实体之间的相互关系例如:
蛋白质与蛋白质之间的关系theproteinfrommembranebindsto疾病与治疗手段之间的关系,canpreventmajorischaemiceventswith第6章知识表示30N-NN-N形式的名词复合形式的名词复合在科学文献中,多个名词顺序连接组合成一个名词短语用以表示一个科技术语,这类组合称为名词复合(nouncompounds,NCs)/最简单的是N-N复合生物信息学中的例子abdomenradiographyinjuryrehabilitationdeliriumtreatment第6章知识表示31N-NN-N间关系的确定间关系的确定很显然,N-N两个名词之间存在一定的关系,如上例中abdomenradi
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