第8章表示常识知识-Read.doc

第8章 表示常识知识 表示始终是人工智能研究的主题，表示是刻划一类事物的一组约定，描述是使用约定表达具体事物。知识表示是智能行为的基础。问题求解、理解语言、学习等都是以“表示”为基础的。 这一章介绍AI领域的两个重要表示方法：语义网和框架，涉及下列要点： 表示的定义，讨论一般的表示概念，以及相关的语法、语义问题。 语义网表示法，讨论语义网的基本结构，包括4个特殊的表示部件：inheritance（继承）、demon（守护过程）、default（缺省）和perspective（角度）。并介绍语义网的基本操作：生成假设过程、匹配过程和检索过程等。这些操作都是基于类的成员关系。 框架表示法，框架表示包含前面提到的基本表示部件，并增加了标准模板（standard stereotype），框架中的标准模板刻划了公共情境的概念。公共情境包含常识知识，即相关假设、预期和寻找预期的方法。以新闻为例子来分析框架，并指出在框架中做实例化和发现是一件容易的事情。 基元动作框架，这一内容包含下列要点： 使用基元动作框架，将动作描述归约为规范形式描述，从而产生和识别段落。 一旦归约为规范形式，假设和预期将能够按基元动作和对象的身分（identities）进行索引，从而便于存储和检索。 归约为规范形式，对语言翻译也很重要。 抽象单元，一种描述模式，用于做复杂描述的总结。其重要性表现在： 假设和预期模式（动作的组合）索引，从而便于存储和检索。 抽象能减少通信，快速传递信息。 通过这一章的学习，达到下列目标： 弄清楚什么是表示，什么是好的表示。 了解语义网和框架是怎样用来表示常识知识的。 8.1 表示 好的表示是使困难问题变得简单的关键，设计好的表示是一件困难的工作。下面定义一些术语： 表示是描述事物的一组语法和语义约定。 语法规定了描述事物时，允许使用的符号和符号的排列方法。 语义规定了描述事物时，所允许使用的符号及符号排列的含义。 程序设计语言是关于过程的表示。程序设计语言的语法常用BNF范式规定，说明其允许的语法符号，如，保留字、常量、变量、操作，以及组成更大的语法单位的语法规则，如表达式、语句、块、函数和程序等。程序设计语言的语义说明语法成分和动作之间的关系，即语法成分指称的计算机世界中的对象和操作。 自然语言也可看作表示。比较而言，自然语言的语法和语义是混乱的，其语法相关于名词、动词、形容词等成分，以及如何形成合法的词组和句子，即所谓的词法和句法。语义相关于句子与客观世界的对象、关系、活动和事件的关系。 在人工智能领域，几种主要表示法为： 产生式规则系统； 逻辑； 语义网； 框架、脚本； 面向对象的表示； 过程。 在本教程的前面，已经较多地涉及了产生式规则系统和逻辑这两种表示。这一章主要介绍语义网和框架表示。 8.1.1 语义网 每种表示都要为表达对象和对象之间的关系提供手段。这是关于表示的基本要求。语义网是R. Quillian在1968年提出来的，作为人类联想记忆的心理学模型。语义网的基本构成： 结点，表示对象、概念、状态、动作，……。结点用对象、概念、状态等的名称标识。 连线，结点间的连线表示结点代表的对象间的关系。连线用属性名或关系名标识。 并不是所有的结点-连线网都是语义网。语义网的重要标志是语义。图8.1a所示网络不是语义网，因为它没有关于对象、行动和事件的意义自明的描述，也没有伴随过程来建立描述与客观世界的联系。 图8.1b所示网络中，描述是意义自明的，因为我们自然地将is-a、color、toy等与其实际含义联系起来。当问“该网络的含义是什么？”时，大多数人会说，该网络描述了一个红色、长方体玩具。 因此，语义网有非形式的直观意义。 8.1.2 处理语义的方法 在语义网表示中，唯一能表述语义的方法是把网络与对象、行动及事件联系起来，但这种方法是模糊的、有歧义的、随时间变化的、并依赖于观察者个人的直观感受。因此，不被形式语义研究者所认可。 但是，可以用严格的语义方法来研究一个表示的语义： 等价语义 把一种描述转化为逻辑描述。谓词演算具有公认的形式语义。例如，8.1b的语义网描述可转化为下列公式： Color(Brick-12, Red) ( Is-a(Brick-12, Brick) ( Is-a(Brick-12, Toy) 过程语义 将某种表示的描述中包含的操作定义为一组程序。描述的语义由程序做什么来定义。 描述语义 用自然语言精确刻划某种表示的描述是如何表达客观世界的对象、动作、事件、状态的。 这三种处理语义问题的方法，都可以用于语义网语义的处理。但是，在这一章中，我们采用描述性语义。 8.2 语义网的基本机制 这一节介绍语义网的4个基本机制：继承、守护过程、缺省和角度。它们的作用为： 类描述到个体描述的承接（继承）；