📜  知识表示技术

📅  最后修改于: 2020-09-23 06:24:26             🧑  作者: Mango

知识表示技术

知识表示主要有以下四种方式:

  • 逻辑表示
  • 语义网络表示
  • 框架表示
  • 生产规则

1.逻辑表示

逻辑表示是一种具有一些具体规则的语言,它处理命题,并且在表示上没有歧义。逻辑表示意味着根据各种条件得出结论。该表示法规定了一些重要的通信规则。它由精确定义的语法和语义组成,这些语法和语义支持声音推断。可以使用语法和语义将每个句子翻译成逻辑。

句法:

  • 语法是决定我们如何在逻辑中构造合法句子的规则。
  • 它确定了我们可以在知识表示中使用的符号。
  • 如何写这些符号。

语义:

  • 语义是我们可以根据逻辑解释句子的规则。
  • 语义还涉及为每个句子分配含义。

逻辑表示可以主要分为两种逻辑:

  • 命题逻辑
  • 谓词逻辑

注意:我们将在后面的章节中讨论介词逻辑和谓词逻辑。

逻辑表示的优点:

  • 逻辑表示使我们能够进行逻辑推理。
  • 逻辑表示是编程语言的基础。

逻辑表示的缺点:

  • 逻辑表示形式有一些限制,并且很难使用。
  • 逻辑表示技术可能不是很自然,并且推理可能不是那么有效。

注意:请勿将逻辑表示法和逻辑推理混淆,因为逻辑表示法是一种表示语言,而推理是逻辑思考的过程。

2.语义网络表示

语义网络是用于知识表示的谓词逻辑的替代方法。在语义网络中,我们可以以图形网络的形式表示我们的知识。该网络由代表对象的节点和描述这些对象之间关系的弧组成。语义网络可以将对象分类为不同的形式,也可以链接这些对象。语义网络易于理解,并且可以轻松扩展。

此表示形式主要包括两种关系:

  • IS-A关系(继承)
  • 关系种类

示例:以下是一些需要以节点和弧线形式表示的语句。

声明:

  • 杰瑞是猫。
  • 杰里是哺乳动物
  • 杰里(Jerry)由普里亚(Priya)拥有。
  • 杰里是棕色的。
  • 所有哺乳动物都是动物。

在上图中,我们以节点和弧的形式表示了不同类型的知识。每个对象通过某种关系与另一个对象连接。

语义表示的缺点:

  • 语义网络在运行时会花费更多的计算时间,因为我们需要遍历完整的网络树来回答一些问题。在最坏的情况下,遍历整个树后,我们可能发现该网络中不存在该解决方案。
  • 语义网络尝试对类似于人的内存(其中有1015个神经元和链接)进行建模以存储信息,但是在实践中,不可能建立如此庞大的语义网络。
  • 这些类型的表示形式是不足够的,因为它们没有任何等效的量词,例如,对于全部,对于某些,没有等。
  • 语义网络没有链接名称的任何标准定义。
  • 这些网络不是智能的,并且取决于系统的创建者。

语义网络的优势:

  • 语义网络是知识的自然表示。
  • 语义网络以透明的方式传达含义。
  • 这些网络简单易懂。

3.框架表示

框架是一种类似于记录的结构,由一组属性及其值组成,以描述世界上的实体。框架是AI数据结构,通过表示刻板印象的情况将知识分为子结构。它由插槽和插槽值的集合组成。这些插槽可以是任何类型和大小。插槽具有称为构面的名称和值。

构面:插槽的各个方面称为“构面”。构面是框架的功能,使我们能够对框架施加约束。示例:当需要任何特定时隙的数据时,将调用IF-NEEDED事实。帧可以由任意数量的插槽组成,并且插槽可以包括任意数量的刻面,并且刻面可以具有任意数量的值。框架在人工智能中也称为缝隙滤波器知识表示。

框架是从语义网络派生而来的,后来演变为我们现代的类和对象。单个帧没有太大用处。框架系统由一组相互连接的框架组成。在框架中,有关对象或事件的知识可以一起存储在知识库中。框架是一种技术,广泛用于各种应用程序中,包括自然语言处理和机器视觉。

范例:1

让我们以一本书的框架为例

Slots Filters
Title Artificial Intelligence
Genre Computer Science
Author Peter Norvig
Edition Third Edition
Year 1996
Page 1152

范例2:

假设我们接受一个实体,彼得。彼得(Peter)是一名工程师,年龄25岁,居住在伦敦的城市,而这个国家是英国。因此,以下是此框架的表示形式:

Slots Filter
Name Peter
Profession Doctor
Age 25
Marital status Single
Weight 78

帧表示的优点:

  • 框架知识表示通过对相关数据进行分组来简化编程。
  • 帧表示具有相当的灵活性,并且被AI中的许多应用程序使用。
  • 为新属性和关系添加插槽非常容易。
  • 包含默认数据并搜索缺失值很容易。
  • 框架表示易于理解和可视化。

框架表示的缺点:

  • 在框架系统中,推理机制不容易处理。
  • 推理机制不能通过帧表示来顺利进行。
  • 框架表示具有非常通用的方法。

4.生产规则

生产规则系统由(条件,动作)对组成,其对表示“如果条件则行动”。它主要包括三个部分:

  • 生产规则集
  • 工作记忆
  • 认识行动周期

在生产规则中,代理检查条件,如果条件存在,则触发生产规则并执行相应的操作。规则的条件部分确定可以将哪个规则应用于问题。行动部分执行相关的问题解决步骤。这个完整的过程称为识别-作用循环。

工作存储器包含对问题解决的当前状态的描述,并且规则可以将知识写入工作存储器。这种知识匹配,并可能激发其他规则。

如果有新情况(状态)生成,则将同时触发多个生产规则,这称为冲突集。在这种情况下,代理需要从这些集合中选择一条规则,这称为冲突解决。

例:

  • 如果(在公共汽车站且公共汽车到达)然后采取行动(下车)
  • 如果(在公共汽车上且已付费且空座位上)然后采取行动(坐下)。
  • 如果(在公共汽车上且未付款)则采取行动(支付费用)。
  • 如果(公共汽车到达目的地)则采取行动(从公共汽车下车)。

生产规则的优点:

  • 生产规则以自然语言表达。
  • 生产规则是高度模块化的,因此我们可以轻松地删除,添加或修改单个规则。

生产规则的缺点:

  • 生产规则系统不具有任何学习功能,因为它不存储问题的结果以供将来使用。
  • 在程序执行期间,许多规则可能处于活动状态,因此基于规则的生产系统效率很低。