知识表示技术

知识表示的方式主要有以下四种：

1. 逻辑表示

2. 语义网络表示

3. 帧表示

4. 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。逻辑表示是指根据各种条件得出结论。这种表示法规定了一些重要的通信规则。它由支持声音推理的精确定义的语法和语义组成。每个句子都可以使用语法和语义翻译成逻辑。

句法：

• 语法是决定我们如何在逻辑中构建合法句子的规则。

• 它决定了我们可以在知识表示中使用哪个符号。

• 这些符号怎么写。

语义：

• 语义是我们可以在逻辑中解释句子的规则。

• 语义还涉及为每个句子分配一个含义。

逻辑表示主要可以分为两种逻辑：

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. 逻辑表示有一些限制并且很难处理。

2. 逻辑表示技术可能不是很自然，推理可能没有那么高效。

注意：不要与逻辑表示和逻辑推理混淆，因为逻辑表示是一种表示语言，推理是一个逻辑思考的过程。

2.语义网络表示

语义网络是知识表示谓词逻辑的替代方案。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。语义网络可以以不同的形式对对象进行分类，也可以链接这些对象。语义网络易于理解且易于扩展。

这种表示主要包括两种类型的关系：

1. IS-A 关系（继承）

2. 关系类型

示例：以下是我们需要以节点和弧线的形式表示的一些语句。

声明：

1. 杰瑞是一只猫。

2. 杰瑞是哺乳动物

3. 杰瑞归普里亚所有。

4. 杰瑞是棕色的。

5. 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。每个对象都通过某种关系与另一个对象相连。

语义表示的缺点：

1. 语义网络在运行时需要更多的计算时间，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，遍历整棵树后，我们可能会发现该网络中不存在该解决方案。

2. 语义网络试图模拟人类的记忆（它有 1015 个神经元和链接）来存储信息，但在实践中，构建如此庞大的语义网络是不可能的。

3. 这些类型的表示是不够的，因为它们没有任何等效的量词，例如，对于所有、对于某些、无等。

4. 语义网络对链接名称没有任何标准定义。

5. 这些网络并不智能，取决于系统的创建者。

语义网络的优点：

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意义。

3. 这些网络简单易懂。

3. 帧表示

框架是一种类似记录的结构，它由一组属性及其值组成，用于描述世界中的一个实体。框架是 AI 数据结构，它通过表示刻板印象将知识划分为子结构。它由槽和槽值的集合组成。这些插槽可以是任何类型和大小。插槽具有称为方面的名称和值。

Facets：插槽的各个方面被称为Facets。Facets 是框架的特征，它使我们能够对框架施加约束。示例：当需要任何特定插槽的数据时，调用 IF-NEEDED 事实。一个帧可以由任意数量的时隙组成，一个时隙可以包括任意数量的面，面可以具有任意数量的值。框架在人工智能中也称为槽过滤知识表示。

框架源自语义网络，后来演变成我们现代的类和对象。单个框架没有多大用处。框架系统由一组相互连接的框架组成。在框架中，关于一个对象或事件的知识可以一起存储在知识库中。框架是一种广泛应用于各种应用的技术，包括自然语言处理和机器视觉。

示例：1

让我们以一本书的框架为例

示例 2：

假设我们正在获取一个实体，彼得。彼得的职业是工程师，他今年 25 岁，住在伦敦市，国家是英国。因此，以下是此框架的表示形式：

帧表示的优点：

1. 框架知识表示通过对相关数据进行分组使编程更容易。

2. 框架表示相对灵活，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. 包含默认数据和搜索缺失值很容易。

5. 帧表示易于理解和可视化。

帧表示的缺点：

1. 在框架系统推理机制是不容易处理的。

2. 推理机制不能通过帧表示顺利进行。

3. 帧表示有一种非常通用的方法。

4. 生产规则

生产规则系统由（条件，动作）对组成，意思是“如果条件然后动作”。它主要包括三个部分：

• 生产规则集

• 工作记忆

• 认知-行动-循环

在生产规则代理检查条件，如果条件存在，则生产规则触发并执行相应的操作。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-行为循环。

工作记忆包含对当前解决问题状态的描述，规则可以将知识写入工作记忆。此知识匹配并可能触发其他规则。

如果有新的情况（状态）产生，那么多个产生式规则将一起被触发，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个规则，这称为冲突解决。

例子：

• IF（在公交车站和公交车到达） THEN 行动（上车）

• 如果（在公共汽车上并且已付钱和空座位）那么行动（坐下）。

• IF（在公交车上且未付费） THEN 行动（付费）。

• IF（巴士到达目的地） THEN 动作（下车）。

生产规则的优点：

1. 产生式规则用自然语言表达。

2. 产生式规则高度模块化，因此我们可以轻松删除、添加或修改单个规则。

生产规则的缺点：

1. 产生式规则系统不展示任何学习能力，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低下。