簡介：人工智能與專家系統(tǒng),研究生課程,第一章緒論,11人工智能的定義和發(fā)展12人類智能和人工智能13人工智能的各種認(rèn)知觀14人工智能的研究與應(yīng)用領(lǐng)域15課程概要,111人工智能的定義,幾種定義智能機(jī)器（INTELLIGENTMACHINE）人工智能（學(xué)科）人工智能（能力）人工智能（擬人思維、行為）人工智能（理性思維、行為）,11定義和發(fā)展,112人工智能的起源與發(fā)展,孕育期（1956年前）數(shù)理邏輯學(xué)科（弗雷治、維納等）計算的新思想（丘奇、圖靈等）形成期（19561970年）1956年，第一次人工智能的研討會1969年，第一屆國際人工智能聯(lián)合會議1970年，人工智能國際雜志創(chuàng)刊,11定義和發(fā)展,112人工智能的起源與發(fā)展,發(fā)展期（1970年）進(jìn)一步研究AI基本原理方法和技術(shù)進(jìn)行實用化研究專家系統(tǒng)與知識工程機(jī)器定理證明智能機(jī)器人智能控制等從“一枝獨秀”到“百花齊放”,11定義和發(fā)展,12人類智能和人工智能,121智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè)人是一種智能信息處理系統(tǒng)物理符號系統(tǒng)的六種基本功能物理符號系統(tǒng)的假設(shè)推論一推論二推論三,121智能信息處理系統(tǒng)的假設(shè),人類的認(rèn)知行為具有不同層次認(rèn)知生理學(xué)認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)知信息學(xué)認(rèn)知工程學(xué),12人類智能和人工智能,122人類智能的計算機(jī)模擬,機(jī)器智能可以模擬人類智能智能計算機(jī)下棋定理證明語言翻譯新型智能計算機(jī)神經(jīng)計算機(jī)量子計算機(jī),12人類智能和人工智能,123人工智能的研究目標(biāo),近期目標(biāo)建造智能計算機(jī)代替人類的部分智力勞動遠(yuǎn)期目標(biāo)用自動機(jī)模仿人類的思維過程和智能行為,12人類智能和人工智能,13人工智能的各種認(rèn)知觀,符號主義（SYMBOLICISM）基于物理符號系統(tǒng)假設(shè)和有限合理性原理連接主義（CONNECTIONISM）基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及其間的連接機(jī)制與學(xué)習(xí)算法行為主義（ACTIONISM）基于控制論及感知動作型控制系統(tǒng),14人工智能的研究及應(yīng)用領(lǐng)域,人工智能的基本技術(shù)知識表示（KNOWLEDGEREPRESENTATION）狀態(tài)空間法、問題歸約法、謂詞邏輯法推理搜索（SEARCHINGREASONING）啟發(fā)式搜索、消解原理、不確定性推理計算智能（COMPUTATIONALINTELLIGENCE）模糊計算、神經(jīng)計算、進(jìn)化計算構(gòu)成技術(shù)（系統(tǒng)與語言）產(chǎn)生式系統(tǒng)、LISP語言、PROLOG語言,141問題求解,問題的表示、分解、搜索、歸約等進(jìn)行復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式符號運算求解142邏輯推理與定理證明通過對事實數(shù)據(jù)庫的操作來證明定理多種證明方法幾何定理證明的“吳氏方法”,14研究及應(yīng)用,143自然語言理解,語言自然語言、人造語言、機(jī)器語言“理解”的標(biāo)準(zhǔn)144自動程序設(shè)計根據(jù)不同目的描述來編寫的計算機(jī)程序促進(jìn)人工智能系統(tǒng)的發(fā)展,14研究及應(yīng)用,145專家系統(tǒng),是一個智能化的計算機(jī)程序系統(tǒng)和傳統(tǒng)的計算機(jī)程序之間有本質(zhì)區(qū)別146機(jī)器學(xué)習(xí)是機(jī)器獲取智能的途徑學(xué)習(xí)是一個有特定目的的知識獲取過程學(xué)習(xí)的本質(zhì)是對信息的理解與應(yīng)用有多種學(xué)習(xí)方法,14研究及應(yīng)用,147神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),神經(jīng)計算機(jī)在其它領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用148機(jī)器人學(xué)操作機(jī)器人智能機(jī)器人機(jī)器人的廣泛應(yīng)用促進(jìn)人工智能的發(fā)展,14研究及應(yīng)用,149模式識別,是計算機(jī)對環(huán)境識別的需要是對人類環(huán)境的感知模擬1410機(jī)器視覺人類80％以上的外部信息來自視覺低層視覺與高層視覺前沿研究領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,14研究及應(yīng)用,1411智能控制,驅(qū)動智能機(jī)器自主地實現(xiàn)其目標(biāo)的過程是一個定性和定量的混合控制過程是當(dāng)今自動控制的最高水平1412智能檢索是信息時代來臨的需要智能檢索系統(tǒng)所面臨的三大問題,14研究及應(yīng)用,1413智能調(diào)度與指揮,尋找最佳調(diào)度和組合NP完全類問題的求解軍事指揮系統(tǒng)等領(lǐng)域1414分布式人工智能與AGENT是傳統(tǒng)人工智能的延伸和擴(kuò)展研究目標(biāo)是創(chuàng)建一種能描述自然系統(tǒng)和社會系統(tǒng)的精確概念模型,14研究及應(yīng)用,1415計算智能與進(jìn)化計算,計算智能包括神經(jīng)計算、模糊計算、進(jìn)化計算等進(jìn)化計算的理論基礎(chǔ)是生物進(jìn)化論1416數(shù)據(jù)挖掘與知識發(fā)現(xiàn)知識獲取數(shù)據(jù)庫知識挖掘數(shù)據(jù)庫中知識發(fā)現(xiàn)的四個特征,14研究及應(yīng)用,1417人工生命,人工生命概念的提出理論基礎(chǔ)與研究方法研究內(nèi)容1418系統(tǒng)與語言工具計算機(jī)系統(tǒng)的一些概念得到發(fā)展新的編程語言與專用開發(fā)工具,14研究及應(yīng)用,15課程概要,簡述人工智能的起源與發(fā)展概括地論述知識表示的各種主要方法討論常用的搜索原理和推理求解技術(shù)介紹近期人工智能技術(shù)和方法的熱點詳細(xì)地分析人工智能的主要應(yīng)用領(lǐng)域敘述人工智能的爭議與展望,第二章知識表示方法,21狀態(tài)空間法22問題歸約法23謂詞邏輯法24語義網(wǎng)絡(luò)法25其他方法26小結(jié),21狀態(tài)空間法（STATESPACEREPRESENTATION）,問題求解技術(shù)主要是兩個方面問題的表示求解的方法狀態(tài)空間法狀態(tài)（STATE）算符（OPERATOR）狀態(tài)空間方法,211問題狀態(tài)描述,定義狀態(tài)描述某類不同事物間的差別而引入的一組最少變量Q0，Q1，，QN的有序集合。算符使問題從一種狀態(tài)變化為另一種狀態(tài)的手段稱為操作符或算符。問題的狀態(tài)空間是一個表示該問題全部可能狀態(tài)及其關(guān)系的圖，它包含三種說明的集合，即三元狀態(tài)（S，F(xiàn)，G）。,21狀態(tài)空間法,2狀態(tài)空間表示概念詳釋,例如下棋、迷宮及各種游戲。,MIDDLESTATE,GOALSTATE,,,21狀態(tài)空間法,例三數(shù)碼難題（3PUZZLEPROBLEM）,,,,,,,初始棋局,目標(biāo)棋局,21狀態(tài)空間法,有向圖路徑代價圖的顯示說明圖的隱示說明,212狀態(tài)圖示法,A,,B,21狀態(tài)空間法,213狀態(tài)空間表示舉例,產(chǎn)生式系統(tǒng)（PRODUCTIONSYSTEM）一個總數(shù)據(jù)庫它含有與具體任務(wù)有關(guān)的信息隨著應(yīng)用情況的不同，這些數(shù)據(jù)庫可能簡單，或許復(fù)雜。一套規(guī)則它對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行操作運算。每條規(guī)則由左部鑒別規(guī)則的適用性或先決條件以及右部描述規(guī)則應(yīng)用時所完成的動作。一個控制策略它確定應(yīng)該采用哪一條適用規(guī)則，而且當(dāng)數(shù)據(jù)庫的終止條件滿足時，就停止計算。,21狀態(tài)空間法,狀態(tài)空間表示舉例,例猴子和香蕉問題,21狀態(tài)空間法,解題過程,用一個四元表列（W，X，Y，Z）來表示這個問題狀態(tài),這個問題的操作（算符）如下2GOTO（U）表示猴子走到水平位置U或者用產(chǎn)生式規(guī)則表示為（W，0，Y，Z）GOTO（U）（U，0，Y，Z）,,21狀態(tài)空間法,PUSHBOX（V）猴子把箱子推到水平位置V，即有（W，0，W，Z）PUSHBOX（V）（V，0，V，Z）,CLIMBBOX猴子爬上箱頂，即有（W，0，W，Z）CLIMBBOX（W，1，W，Z）,,,21狀態(tài)空間法,GRASP猴子摘到香蕉，即有（C，1，C，0）GRASP（C，1，C，1）,該初始狀態(tài)變換為目標(biāo)狀態(tài)的操作序列為{GOTOB,PUSHBOXC,CLIMBBOX,GRASP},,21狀態(tài)空間法,21狀態(tài)空間法,猴子和香蕉問題自動演示,21狀態(tài)空間法,22問題歸約法（PROBLEMREDUCTIONREPRESENTATION）,問題歸約表示的組成部分一個初始問題描述；一套把問題變換為子問題的操作符；一套本原問題描述。,問題歸約的實質(zhì)從目標(biāo)要解決的問題出發(fā)逆向推理，建立子問題以及子問題的子問題，直至最后把初始問題歸約為一個平凡的本原問題集合。,22問題規(guī)約法,221問題歸約描述（PROBLEMREDUCTIONDESCRIPTION）,梵塔難題,22問題規(guī)約法,解題過程（3個圓盤問題）,22問題規(guī)約法,多圓盤梵塔難題演示,22問題規(guī)約法,222與或圖表示,1與圖、或圖、與或圖,22問題規(guī)約法,,22問題規(guī)約法,2一些關(guān)于與或圖的術(shù)語,22問題規(guī)約法,3定義,22問題規(guī)約法,不可解節(jié)點的一般定義沒有后裔的非終葉節(jié)點為不可解節(jié)點。全部后裔為不可解的非終葉節(jié)點且含有或后繼節(jié)點，此非終葉節(jié)點才是不可解的。后裔至少有一個為不可解的非終葉節(jié)點且含有與后繼節(jié)點，此非終葉節(jié)點才是不可解的。與或圖構(gòu)成規(guī)則,22問題規(guī)約法,梵塔問題歸約圖,,（322）（333）,,,,,,,,,,,,,,22問題規(guī)約法,23謂詞邏輯法,邏輯語句形式語言,231謂詞演算1語法和語義基本符號謂詞符號、變量符號、函數(shù)符號、常量符號、括號和逗號原子公式,連詞和量詞CONNECTIVEQUANTIFIERS連詞與及合?。–ONJUNCTION或及析?。―ISJUNCTION）蘊(yùn)涵（IMPLICATION）非（NOT）量詞全稱量詞（UNIVERSALQUANTIFIERS存在量詞EXISTENTIALQUANTIFIERS,23謂詞邏輯法,232謂詞公式原子公式的的定義用PX1，X2，，XN表示一個N元謂詞公式，其中P為N元謂詞，X1,X2,，XN為客體變量或變元。通常把PX1,X2,,XN叫做謂詞演算的原子公式，或原子謂詞公式。分子謂詞公式可以用連詞把原子謂詞公式組成復(fù)合謂詞公式，并把它叫做分子謂詞公式。,23謂詞邏輯法,合適公式（WFF，WELLFORMEDFORMULAS）合適公式的遞歸定義合適公式的性質(zhì)合適公式的真值等價（EQUIVALENCE,23謂詞邏輯法,233置換與合一,置換概念假元推理全稱化推理綜合推理定義就是在該表達(dá)式中用置換項置換變量性質(zhì)可結(jié)合的不可交換的,23謂詞邏輯法,合一（UNIFICATION合一尋找項對變量的置換，以使兩表達(dá)式一致?？珊弦蝗绻粋€置換S作用于表達(dá)式集{EI}的每個元素，則我們用{EI}S來表示置換例的集。我們稱表達(dá)式集{EI}是可合一的。,23謂詞邏輯法,24語義網(wǎng)絡(luò)法（SEMANTICNETWORKREPRESENTATION）,語義網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)定義組成部分詞法結(jié)構(gòu)過程語義,表示占有關(guān)系和其它情況例小燕是一只燕子，燕子是鳥；巢1是小燕的巢，巢1是巢中的一個。,選擇語義基元試圖用一組基元來表示知識，以便簡化表示，并可用簡單的知識來表示更復(fù)雜的知識。,24語義網(wǎng)絡(luò)法,241二元語義網(wǎng)絡(luò)的表示,242多元語義網(wǎng)絡(luò)的表示,謂詞邏輯與語義網(wǎng)絡(luò)等效,24語義網(wǎng)絡(luò)法,多元語義網(wǎng)絡(luò)表示的實質(zhì)把多元關(guān)系轉(zhuǎn)化為一組二元關(guān)系的組合，或二元關(guān)系的合取。,24語義網(wǎng)絡(luò)法,243連接詞和量化的表示,合取三元變?yōu)槎M合析取加注析取界限，并標(biāo)記DIS，以免引起混淆。否定兩種表示方式～或標(biāo)注NEG界限。,24語義網(wǎng)絡(luò)法,蘊(yùn)涵在語義網(wǎng)絡(luò)中可用標(biāo)注ANTE和CONSE界限來表示蘊(yùn)涵關(guān)系。ANTE和CONSE界限分別用來把與先決條件ANTECEDENT及與結(jié)果CONSEQUENCE相關(guān)的鏈聯(lián)系在一起。量化存在量化ISA鏈全稱量化分割法,24語義網(wǎng)絡(luò)法,25其他方法（OTHERS,框架（FRAME）表示框架是一種結(jié)構(gòu)化表示法，通常采用語義網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點槽值表示結(jié)構(gòu)。劇本（SCRIPT）表示劇本是框架的一種特殊形式，它用一組槽來描述某些事件的發(fā)生序列。過程（PROCEDURE）表示過程式表示就是將有關(guān)某一問題領(lǐng)域的知識，連同如何使用這些知識的方法，均隱式地表達(dá)為一個求解問題的過程。,26小結(jié)（SUMMARY）,本章所討論的知識表示問題是人工智能研究的核心問題之一。知識表示方法很多，本章介紹了其中的7種，有圖示法和公式法，陳述式表示和過程式表示等。,第三章搜索推理技術(shù),36產(chǎn)生式系統(tǒng)37系統(tǒng)組織技術(shù)38不確定性推理39非單調(diào)推理310小結(jié),31圖搜索策略32盲目搜索33啟發(fā)式搜索34消解原理35規(guī)則演繹系統(tǒng),31圖搜索策略,圖搜索控制策略一種在圖中尋找路徑的方法。圖中每個節(jié)點對應(yīng)一個狀態(tài)，每條連線對應(yīng)一個操作符。這些節(jié)點和連線即狀態(tài)與操作符又分別由產(chǎn)生式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和規(guī)則來標(biāo)記。求得把一個數(shù)據(jù)庫變換為另一數(shù)據(jù)庫的規(guī)則序列問題就等價于求得圖中的一條路徑問題。圖搜索過程圖,開始,把S放入OPEN表,OPEN表為空表,把第一個節(jié)點N從OPEN表移至CLOSED表,N為目標(biāo)節(jié)點嗎,把N的后繼節(jié)點放入OPEN表的末端，提供返回節(jié)點N的指針,修改指針方向,重排OPEN表,失敗,成功,,,,,,,,,圖31圖搜索過程框圖,是,是,否,否,,31圖搜索策略,32盲目搜索,特點不需重排OPEN表種類寬度優(yōu)先、深度優(yōu)先、等代價搜索等。,開始,把S放入OPEN表,OPEN表為空表,把第一個節(jié)點N從OPEN表移至CLOSED表,是否有后繼節(jié)點為目標(biāo)節(jié)點,擴(kuò)展N，把N的后繼節(jié)點放入OPEN表的末端，提供返回節(jié)點N的指針,失敗,成功,,,,,,,,圖32寬度優(yōu)先算法框圖,是,否,是,否,32盲目搜索,例子八數(shù)碼難題（8PUZZLEPROBLEM）,（初始狀態(tài)）,規(guī)定將牌移入空格的順序為從空格左邊開始順時針旋轉(zhuǎn)。不許斜向移動，也不返回先輩節(jié)點。從圖可見，要擴(kuò)展26個節(jié)點，共生成46個節(jié)點之后才求得解（目標(biāo)節(jié)點）。,32盲目搜索,1,圖34八數(shù)碼難題的寬度優(yōu)先搜索樹,32盲目搜索,322深度優(yōu)先搜索,定義,首先擴(kuò)展最新產(chǎn)生的即最深的節(jié)點。,算法,防止搜索過程沿著無益的路徑擴(kuò)展下去，往往給出一個節(jié)點擴(kuò)展的最大深度深度界限。與寬度優(yōu)先搜索算法最根本的不同在于將擴(kuò)展的后繼節(jié)點放在OPEN表的前端。（算法框圖見教材）,32盲目搜索,323等代價搜索,定義,是寬度優(yōu)先搜索的一種推廣，不是沿著等長度路徑斷層進(jìn)行擴(kuò)展，而是沿著等代價路徑斷層進(jìn)行擴(kuò)展。搜索樹中每條連接弧線上的有關(guān)代價,表示時間、距離等花費。,算法,若所有連接弧線具有相等代價，則簡化為寬度優(yōu)先搜索算法。,32盲目搜索,開始,把S放入OPEN表,OPEN表為空表,把具有最小GI值的節(jié)點I從OPEN表移至CLOSED表,是否有后繼節(jié)點為目標(biāo)節(jié)點,失敗,成功,,,,,,,圖32等代價搜索算法框圖,是,否,是,否,令GS0,S是否目標(biāo)節(jié)點,,,是,成功,擴(kuò)展I，計算其后繼節(jié)點J的GJ，并把后繼節(jié)點放入OPEN表,,,否,32盲目搜索,33啟發(fā)式搜索,特點重排OPEN表，選擇最有希望的節(jié)點加以擴(kuò)展種類有序搜索、A算法等,331啟發(fā)式搜索策略和估價函數(shù),盲目搜索可能帶來組合爆炸啟發(fā)式信息用來加速搜索過程的有關(guān)問題領(lǐng)域的特征信息。,估價函數(shù)為獲得某些節(jié)點“希望”的啟發(fā)信息，提供一個評定侯選擴(kuò)展節(jié)點的方法，以便確定哪個節(jié)點最有可能在通向目標(biāo)的最佳路徑上。FN表示節(jié)點N的估價函數(shù)值應(yīng)用節(jié)點“希望”程度（估價函數(shù)值）重排OPEN表,332有序搜索,實質(zhì),選擇OPEN表上具有最小F值的節(jié)點作為下一個要擴(kuò)展的節(jié)點。,33啟發(fā)式搜索,開始,把S放入OPEN表，計算估價函數(shù)FS,OPEN表為空表,選取OPEN表中F值最小的節(jié)點I放入CLOSED表,I為目標(biāo)節(jié)點嗎,擴(kuò)展I，得后繼節(jié)點J，計算FJ，提供返回節(jié)點I的指針，利用FJ對OPEN表重新排序，調(diào)整親子關(guān)系及指針,失敗,成功,,,,,,,,圖39有序搜索算法框圖,是,否,是,否,33啟發(fā)式搜索,算法,例子,八數(shù)碼難題（8PUZZLEPROBLEM）,八數(shù)碼難題的有序搜索樹見下圖,33啟發(fā)式搜索,5,7,1,4,5,6,3,2,圖310八數(shù)碼難題的有序搜索樹,33啟發(fā)式搜索,333A算法,估價函數(shù)的定義對節(jié)點N定義FNGNHN,表示從S開始約束通過節(jié)點N的一條最佳路徑的代價。希望估價函數(shù)F定義為FNGNHNG是G的估計，H是H的估計A算法的定義定義1在GRAPHSEARCH過程中，如果第8步的重排OPEN表是依據(jù)FXGXHX進(jìn)行的，則稱該過程為A算法。定義2在A算法中，如果對所有的X存在HX≤HX,則稱HX為HX的下界，它表示某種偏于保守的估計。定義3采用HX的下界HX為啟發(fā)函數(shù)的A算法，稱為A算法。當(dāng)H0時，A算法就變?yōu)橛行蛩阉魉惴ā?33啟發(fā)式搜索,34消解原理,回顧原子公式（ATOMICFORMULAS）文字一個原子公式及其否定。子句由文字的析取組成的合適公式。消解對謂詞演算公式進(jìn)行分解和化簡，消去一些符號，以求得導(dǎo)出子句。,例子,將下列謂詞演算公式化為一個子句集?X｛PX?｛?Y［PY?PFX,Y］∧～?Y［QX,Y?PY］｝｝,,,開始消去蘊(yùn)涵符號只應(yīng)用∨和～符號，以～A∨B替換A?B。,1?X｛～PX∨{?Y［PY∨PFX,Y］∧～?Y［QX,Y∨PY］}},34消解原理,2減少否定符號的轄域每個否定符號～最多只用到一個謂詞符號上，并反復(fù)應(yīng)用狄摩根定律。3對變量標(biāo)準(zhǔn)化對啞元（虛構(gòu)變量）改名，以保證每個量詞有其自己唯一的啞元。,34消解原理,2?X｛～PX∨｛?Y［～PY∨PFX,Y］∧?Y［QX,Y∧～PY］｝｝,3?X｛～PX∨｛?Y［～PY∨PFX,Y］∧?W［QX,W∧～PW］｝｝,4消去存在量詞以SKOLEM函數(shù)代替存在量詞內(nèi)的約束變量，然后消去存在量詞化為前束形把所有全稱量詞移到公式的左邊，并使每個量詞的轄域包括這個量詞后面公式的整個部分。前束形{前綴}{母式}全稱量詞串無量詞公式,4?X｛～PX∨{?YPY∨PFX,Y］∧［QX,GX）∧～PGX］｝｝式中，WGX為一SKOLEM函數(shù)。,5?X?Y｛～PX∨｛［～PY∨PFX,Y］∧［QX,GX∧～PGX］｝｝,34消解原理,把母式化為合取范式任何母式都可寫成由一些謂詞公式和或謂詞公式的否定的析取的有限集組成的合取。7消去全稱量詞所有余下的量詞均被全稱量詞量化了。消去前綴，即消去明顯出現(xiàn)的全稱量詞。,34消解原理,6?X?Y｛［～PX∨～PY∨PFX,Y］∧［～PX∨QX,GX］∧［～PX∨～PGX］｝,7｛［～PX∨～PY∨PFX,Y］∧［～PX∨QX,GX］∧［～PX∨～PGX］｝,8消去連詞符號∧用{A,B}代替A∧B，消去符號∧。最后得到一個有限集，其中每個公式是文字的析取。9更換變量名稱可以更換變量符號的名稱，使一個變量符號不出現(xiàn)在一個以上的子句中。,34消解原理,8～PX∨～PY∨PFX,Y～PX∨QX,GX～PX∨～PGX,9～PX1∨～PY∨P［FX1,Y］～PX2∨Q［X2,GX2］～PX3∨～P［GX3］,342消解推理規(guī)則,消解式的定義令L1，L2為兩任意原子公式；L1和L2具有相同的謂詞符號，但一般具有不同的變量。已知兩子句L1∨Α和～L2∨Β,如果L1和L2具有最一般合一Σ，那么通過消解可以從這兩個父輩子句推導(dǎo)出一個新子句Α∨ΒΣ。這個新子句叫做消解式。,消解式求法,取各子句的析取，然后消去互補(bǔ)對。,34消解原理,343含有變量的消解式,34消解原理,344消解反演求解過程,消解反演給出{S}，L否定L，得～L；把～L添加到S中去；把新產(chǎn)生的集合｛～L，S｝化成子句集；應(yīng)用消解原理，力圖推導(dǎo)出一個表示矛盾的空子句,例子儲蓄問題前提每個儲蓄錢的人都獲得利息。結(jié)論如果沒有利息，那么就沒有人去儲蓄錢,34消解原理,1）規(guī)定原子公式SX,Y表示“X儲蓄Y”MX表示“X是錢”IX表示“X是利息”EX，Y表示“X獲得Y”,2）用謂詞公式表示前提和結(jié)論前提?X?YSX,Y∧MY??YIY∧EX,Y結(jié)論～?XIX??X?YMY→～SX,Y,3化為子句形,證明,34消解原理,把前提化為子句形1～SX,Y∨～MY∨IFX2～SX,Y∨～MY∨EX,FX,把結(jié)論化為子句形3～I(xiàn)Z4SA,B5MB,4消解反演求NIL,圖312儲蓄問題反演樹,34消解原理,反演求解過程從反演樹求取答案步驟把由目標(biāo)公式的否定產(chǎn)生的每個子句添加到目標(biāo)公式否定之否定的子句中去。按照反演樹，執(zhí)行和以前相同的消解，直至在根部得到某個子句止。用根部的子句作為一個回答語句。實質(zhì)把一棵根部有NIL的反演樹變換為根部帶有回答語句的一棵證明樹。,34消解原理,35規(guī)則演繹系統(tǒng),定義基于規(guī)則的問題求解系統(tǒng)運用IF→THEN規(guī)則來建立，每個IF可能與某斷言ASSERTION集中的一個或多個斷言匹配。有時把該斷言集稱為工作內(nèi)存，THEN部分用于規(guī)定放入工作內(nèi)存的新斷言。這種基于規(guī)則的系統(tǒng)叫做規(guī)則演繹系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中，通常稱每個IF部分為前項，稱每個THEN部分為后項。,351規(guī)則正向演繹系統(tǒng),定義正向規(guī)則演繹系統(tǒng)是從事實到目標(biāo)進(jìn)行操作的，即從狀況條件到動作進(jìn)行推理的，也就是從IF到THEN的方向進(jìn)行推理的。求解過程事實表達(dá)式的與或形變換在基于規(guī)則的正向演繹系統(tǒng)中，我們把事實表示為非蘊(yùn)涵形式的與或形，作為系統(tǒng)的總數(shù)據(jù)庫。,35規(guī)則演繹系統(tǒng),事實表達(dá)式的與或圖表示,QW,A∧{～RV∧～PV∨～SA,V},QW,A,～RV∧～PV∨～SA,V,,,～RV∧～PV,～SA,V,～RV,～PV,,,圖315一個事實表達(dá)式的與或樹表示,35規(guī)則演繹系統(tǒng),與或圖的F規(guī)則變換這些規(guī)則是建立在某個問題轄域中普通陳述性知識的蘊(yùn)涵公式基礎(chǔ)上的。我們把允許用作規(guī)則的公式類型限制為下列形式L?W式中L是單文字；W為與或形的唯一公式。,35規(guī)則演繹系統(tǒng),352規(guī)則逆向演繹系統(tǒng),定義逆向規(guī)則演繹系統(tǒng)是從THEN向IF進(jìn)行推理的，即從目標(biāo)或動作向事實或狀況條件進(jìn)行推理的。求解過程目標(biāo)表達(dá)式的與或形式與或圖的B規(guī)則變換作為終止條件的事實節(jié)點的一致解圖,35規(guī)則演繹系統(tǒng),正向和逆向組合系統(tǒng)是建立在兩個系統(tǒng)相結(jié)合的基礎(chǔ)上的。此組合系統(tǒng)的總數(shù)據(jù)庫由表示目標(biāo)和表示事實的兩個與或圖結(jié)構(gòu)組成。這些與或圖結(jié)構(gòu)分別用正向系統(tǒng)的F規(guī)則和逆向系統(tǒng)的B規(guī)則來修正。,353規(guī)則雙向演繹系統(tǒng),35規(guī)則演繹系統(tǒng),36產(chǎn)生式系統(tǒng),定義用來描述若干個不同的以一個基本概念為基礎(chǔ)的系統(tǒng)。這個基本概念就是產(chǎn)生式規(guī)則或產(chǎn)生式條件和操作對的概念。實質(zhì)在產(chǎn)生式系統(tǒng)中，論域的知識分為兩部分用事實表示靜態(tài)知識，如事物、事件和它們之間的關(guān)系；用產(chǎn)生式規(guī)則表示推理過程和行為。由于這類系統(tǒng)的知識庫主要用于存儲規(guī)則，因此又把此類系統(tǒng)稱為基于規(guī)則的系統(tǒng)。,361產(chǎn)生式系統(tǒng)的組成,控制策略,,,,圖322產(chǎn)生式系統(tǒng)的主要組成,總數(shù)據(jù)庫,產(chǎn)生式規(guī)則,36產(chǎn)生式系統(tǒng),選擇規(guī)則到執(zhí)行操作的步驟1匹配把當(dāng)前數(shù)據(jù)庫與規(guī)則的條件部分相匹配。2沖突當(dāng)有一條以上規(guī)則的條件部分和當(dāng)前數(shù)據(jù)庫相匹配時，就需要決定首先使用哪一條規(guī)則，這稱為沖突解決。3操作操作就是執(zhí)行規(guī)則的操作部分。,36產(chǎn)生式系統(tǒng),362產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理,正向推理從一組表示事實的謂詞或命題出發(fā)，使用一組產(chǎn)生式規(guī)則，用以證明該謂詞公式或命題是否成立。逆向推理從表示目標(biāo)的謂詞或命題出發(fā)，使用一組產(chǎn)生式規(guī)則證明事實謂詞或命題成立，即首先提出一批假設(shè)目標(biāo)，然后逐一驗證這些假設(shè)。雙向推理雙向推理的推理策略是同時從目標(biāo)向事實推理和從事實向目標(biāo)推理，并在推理過程中的某個步驟，實現(xiàn)事實與目標(biāo)的匹配。,36產(chǎn)生式系統(tǒng),37系統(tǒng)組織技術(shù),371議程表,系統(tǒng)組織技術(shù)首先將一個大系統(tǒng)或復(fù)雜系統(tǒng)中的知識劃分為一組相對獨立的模塊，然后考慮各子模塊間在求解時的合作問題。,議程表是一個系統(tǒng)能夠執(zhí)行的任務(wù)表列。與每個任務(wù)有關(guān)的有兩件事，即提出該任務(wù)的理由和表示對該任務(wù)是有用的證據(jù)總權(quán)的評價。,372黑板法,黑板法由一組稱為知識資源KS的獨立模塊和一塊黑板組成求解系統(tǒng)。知識資源含有系統(tǒng)中專門領(lǐng)域的知識，而黑板則是一切KS可以訪問的公用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。,37系統(tǒng)組織技術(shù),373Δ極小搜索法,提供了一種選擇最有希望假設(shè)的技術(shù)。,38不確定性推理,以模糊集理論為基礎(chǔ)的方法以概率為基礎(chǔ)的方法,381關(guān)于證據(jù)的不確定性,不確定性推理是研究復(fù)雜系統(tǒng)不完全性和不確定性的有力工具。有兩種不確定性，即關(guān)于證據(jù)的不確定性和關(guān)于結(jié)論的不確定性。,382關(guān)于結(jié)論的不確定性,關(guān)于結(jié)論的不確定性也叫做規(guī)則的不確定性，它表示當(dāng)規(guī)則的條件被完全滿足時，產(chǎn)生某種結(jié)論的不確定程度。,383多個規(guī)則支持同一事實時的不確定性,基于模糊集理論的方法基于概率論的方法,38不確定性推理,39非單調(diào)推理,定義非單調(diào)推理用來處理那些不適合用謂詞邏輯表示的知識。它能夠較好地處理不完全信息、不斷變化的情況以及求解復(fù)雜問題過程中生成的假設(shè)，具有較為有效的求解效率。,391缺省推理,定義1如果X不知道，那么得結(jié)論Y。定義2如果X不能被證明，那么得結(jié)論Y。定義3如果X不能在某個給定的時間內(nèi)被證明，那么得結(jié)論Y。,39非單調(diào)推理,392非單調(diào)推理系統(tǒng)正確性維持系統(tǒng)用以保持其它程序所產(chǎn)生的命題之間的相容性。一旦發(fā)現(xiàn)某個不相容，它就調(diào)出自己的推理機(jī)制，面向從屬關(guān)系的回溯，并通過修改最小的信念集來消除不相容。,310小結(jié),經(jīng)典搜索推理技術(shù)圖搜索技術(shù)消解反演高級搜索推理技術(shù)規(guī)則演繹系統(tǒng)產(chǎn)生式系統(tǒng)系統(tǒng)組織
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