知识表示的人工智能技术

本文概述

  • 1.逻辑表示
  • 2.语义网络表示
  • 3.框架表示
  • 4.生产规则
知识表示主要有以下四种方式:
  1. 逻辑表示
  2. 语义网络表示
  3. 框架表示
  4. 生产规则
知识表示的人工智能技术

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1.逻辑表示【知识表示的人工智能技术】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。此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:
  1. 命题逻辑
  2. 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:
  1. 逻辑表示使我们能够进行逻辑推理。
  2. 逻辑表示是编程语言的基础。
逻辑表示的缺点:
  1. 逻辑表示形式有一些限制,使用起来很困难。
  2. 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:不要与逻辑表示和逻辑推理相混淆,因为逻辑表示是一种表示语言,而推理是一个逻辑思考的过程。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:
  1. IS-A关系(继承)
  2. 关系种类
示例:以下是一些我们需要以节点和弧线形式表示的语句。
声明:
  1. 杰瑞是猫。
  2. 杰里是哺乳动物
  3. 杰里(Jerry)由普里亚(Priya)拥有。
  4. 杰里是棕色的。
  5. 所有哺乳动物都是动物。
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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:
  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 语义网络没有链接名称的任何标准定义。
  5. 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:
  1. 语义网络是知识的自然表示。
  2. 语义网络以透明的方式传达含义。
  3. 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。帧可以包含任意数量的插槽,并且插槽可以包含任意数量的构面,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,后来又演变成现代的类和对象。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
插槽筛选器
Title人工智能
Genre计算机科学
Author彼得·诺维格
Edition第三版
Year1996
Page1152
范例2:
假设我们接受一个实体,彼得。彼得是一名工程师,他的年龄是25岁,他住在伦敦的城市,而这个国家是英国。因此,以下是此框架的表示形式:
插槽过滤
Name彼得
Profession医生
Age25
Marital status
Weight78
帧表示的优点:
  1. 框架知识表示通过对相关数据进行分组来简化编程。
  2. 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。
  3. 为新属性和关系添加插槽非常容易。
  4. 包含默认数据并搜索缺失值很容易。
  5. 框架表示易于理解和可视化。
帧表示的缺点:
  1. 在框架系统中,推理机制不容易处理。
  2. 推理机制不能通过帧表示来顺利进行。
  3. 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。动作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费)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:
  1. 生产规则以自然语言表达。
  2. 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:
  1. 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。
  2. 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。

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