人工智能导论课件

第二章知识表示方法2-5框架表示法第二章知识表示方法2-5框架表示法12-5-1框架理论1975年M.Minsky发表了论文“Aframeworkforrepresentingknowledge”，以解决视觉理解、自然语言对话和其它复杂行为，它基于人在理解情景和故事时的心理学模型（记忆存储的是框架）。框架（如教室）和实例框架（一个具体教室）一种结构化知识表示方法（C++中结构和表格）框架表示语言FRL一种被广泛使用的知识表示方法。2-5-1框架理论1975年M.Minsky发表了论文“22-5-2框架结构和框架表示框架的基本结构框架由框架名、槽名、侧面名、值和约束构成。例如：

Frame〈框架名〉槽名1：侧面名11值111，值112，…侧面名12值121，值112，…槽名2：侧面名21值211，值212，…︰约束：约束条件1约束条件22-5-2框架结构和框架表示框架的基本结构3框架的槽值和侧面值可以是数字、字符串、布尔值，也可以是一个在满足某个给定条件时需执行的动作或过程，甚至可以是另一个框架的名字。当一个框架中含有另一个框架名时，实际实现了该框架对另一个框架的调用。约束条件是对框架、槽或侧面附加的说明信息。框架的槽值和侧面值可以是数字、字符串、布尔值，也可以是一个在4框架名：〈硕士生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）默认：男年龄：单位（岁）

条件：﹥16专业：研究方向：导师姓名：参加课题：学籍：〈硕学籍〉住址：电话：入学时间：单位（年，月）

学制：单位（年）默认：3年框架名：〈硕士生〉5实例框架：填入具体信息的框架框架名：〈硕士生-1〉姓名：杨叶性别：女年龄：23岁专业：计算机应用技术研究方向：模式识别和计算机视觉导师姓名：张建州参加课题：运动目标识别学籍：〈硕学籍-1〉住址：16号楼316电话：(028)85400000入学时间：2003年9月

学制：实例框架：填入具体信息的框架框架名：〈硕士生-1〉62-5-3框架系统在框架理论中，框架是知识的基本单位。框架系统由一组有关的框架组成。框架系统中框架之间的联系分横向联系和纵向联系。学生框架硕士生框架本科生框架博士生框架(纵向联系）(横向联系）2-5-3框架系统在框架理论中，框架是知识的基本单位。学7框架之间的横向联系框架之间的横向联系是通过槽值或侧面值中的框架名来实现的。框架之间的纵向联系框架之间的纵向联系是通过“继承”槽来实现的。框架之间的横向联系8框架名：〈学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）默认：男年龄：单位（岁）

专业：住址：电话：入学时间：单位（年，月）

学制：单位（年）框架名：〈学生〉9

框架名：〈硕士生〉继承：〈学生〉研究方向：导师姓名：参加课题：学籍：〈硕学籍〉学位论文：框架名：〈硕士生〉10框架系统中的预定义槽名ISA（is-a）槽“是一个”，类属关系，表示一个具体事物与其抽象概念间的关系。具有属性继承性。框架名：〈PERSON〉性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

身高：厘米框架名：〈高远〉

ISA：PERSON性别：男年龄：25岁

身高：180框架系统中的预定义槽名ISA（is-a）槽11AKO（a-kind-of）槽“是一种”，类属关系，表示事物间在抽象概念上的关系。具有属性继承性。AKO槽值是上层框架名。框架名：〈学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

框架名：〈计算机系学生〉

AKO：〈学生〉特长：编程序AKO（a-kind-of）槽12subclass槽指出子类与类之间的类属关系。具有属性继承性。subclass槽值是上层框架名。框架名：〈学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

框架名：〈计算机系学生〉

subclass：〈学生〉特长：编程序subclass槽13instance槽指出下层框架，instance槽值是下层框架名。框架名：〈学生〉

instance：〈计算机系学生〉，〈电子系学生〉，〈数学系学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

instance槽14part-of槽指出“部分”（下层）和“全体”（上层）的关系。作为下层框架槽时，其值是上层框架名，意指该框架是上层框架的一部分；作为上层框架槽时，其值是下层框架名，意指下层框架是该框架的一部分。一般不具有属性继承性。part-of槽15infer槽指出两个框架之间的逻辑关系，可用于表示产生式规则。框架名：〈诊断规则〉症状1：咳嗽症状2：发烧症状3：打喷嚏

infer：〈结论〉可信度：0.8框架名：〈结论〉病名：感冒用药：口服感冒清服法：一日三次，每次2粒infer槽16possible-reason槽

possible-reason槽和infer槽的作用相反，用来把结论与可能的原因联系起来。框架名：〈结论〉病名：感冒possible-reason：〈诊断规则〉用药：口服感冒清服法：一日三次，每次2粒框架名：〈诊断规则〉症状1：咳嗽症状2：发烧症状3：打喷嚏

infer：〈结论〉可信度：0.8possible-reason槽17similar槽指出两个框架所描述的事物间的相似关系。rotation槽旋转关系similar槽18Default侧面为相应槽提供默认值。If-Needed侧面提供为相应槽赋值的过程。If-Added侧面提供因相应槽值变化而引起的后继处理过程。Default侧面19课程表框架课程表数据库人工智能计算机网络张建州课程表框架课程表数据库人工智能计算机网络张建州20框架名：〈人工智能〉

AKO：〈课程表〉教材：人工智能原理及其应用时间：星期一下午第二大节地点：综合楼-C503

instance：〈张建州〉框架名：〈张建州〉

AKO：〈人工智能〉学院：计算机学院性别：男学位：博士职称：教授框架名：〈人工智能〉212-5-4框架系统问题求解过程将求解问题用框架表示与知识库中已有框架匹配（通过对相应槽的槽名和槽值比较来实现）用匹配框架的信息（及继承属性）填充待求问题框架的槽值。例：找计算机系本科生红旗（男）住址框架名：〈本科生〉姓名：红旗性别：男年龄：专业：计算机住址：电话：2-5-4框架系统问题求解过程将求解问题用框架表示222-5-5框架表示法的优缺点优点结构性深层性继承性自然性缺点缺乏形式理论缺乏过程性知识表示清晰性难以保证2-5-5框架表示法的优缺点优点23作业p.63：2-25阅读：第10章10.2.2作业p.63：2-2524第二章知识表示方法2-5框架表示法第二章知识表示方法2-5框架表示法252-5-1框架理论1975年M.Minsky发表了论文“Aframeworkforrepresentingknowledge”，以解决视觉理解、自然语言对话和其它复杂行为，它基于人在理解情景和故事时的心理学模型（记忆存储的是框架）。框架（如教室）和实例框架（一个具体教室）一种结构化知识表示方法（C++中结构和表格）框架表示语言FRL一种被广泛使用的知识表示方法。2-5-1框架理论1975年M.Minsky发表了论文“262-5-2框架结构和框架表示框架的基本结构框架由框架名、槽名、侧面名、值和约束构成。例如：

Frame〈框架名〉槽名1：侧面名11值111，值112，…侧面名12值121，值112，…槽名2：侧面名21值211，值212，…︰约束：约束条件1约束条件22-5-2框架结构和框架表示框架的基本结构27框架的槽值和侧面值可以是数字、字符串、布尔值，也可以是一个在满足某个给定条件时需执行的动作或过程，甚至可以是另一个框架的名字。当一个框架中含有另一个框架名时，实际实现了该框架对另一个框架的调用。约束条件是对框架、槽或侧面附加的说明信息。框架的槽值和侧面值可以是数字、字符串、布尔值，也可以是一个在28框架名：〈硕士生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）默认：男年龄：单位（岁）

条件：﹥16专业：研究方向：导师姓名：参加课题：学籍：〈硕学籍〉住址：电话：入学时间：单位（年，月）

学制：单位（年）默认：3年框架名：〈硕士生〉29实例框架：填入具体信息的框架框架名：〈硕士生-1〉姓名：杨叶性别：女年龄：23岁专业：计算机应用技术研究方向：模式识别和计算机视觉导师姓名：张建州参加课题：运动目标识别学籍：〈硕学籍-1〉住址：16号楼316电话：(028)85400000入学时间：2003年9月

学制：实例框架：填入具体信息的框架框架名：〈硕士生-1〉302-5-3框架系统在框架理论中，框架是知识的基本单位。框架系统由一组有关的框架组成。框架系统中框架之间的联系分横向联系和纵向联系。学生框架硕士生框架本科生框架博士生框架(纵向联系）(横向联系）2-5-3框架系统在框架理论中，框架是知识的基本单位。学31框架之间的横向联系框架之间的横向联系是通过槽值或侧面值中的框架名来实现的。框架之间的纵向联系框架之间的纵向联系是通过“继承”槽来实现的。框架之间的横向联系32框架名：〈学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）默认：男年龄：单位（岁）

专业：住址：电话：入学时间：单位（年，月）

学制：单位（年）框架名：〈学生〉33

框架名：〈硕士生〉继承：〈学生〉研究方向：导师姓名：参加课题：学籍：〈硕学籍〉学位论文：框架名：〈硕士生〉34框架系统中的预定义槽名ISA（is-a）槽“是一个”，类属关系，表示一个具体事物与其抽象概念间的关系。具有属性继承性。框架名：〈PERSON〉性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

身高：厘米框架名：〈高远〉

ISA：PERSON性别：男年龄：25岁

身高：180框架系统中的预定义槽名ISA（is-a）槽35AKO（a-kind-of）槽“是一种”，类属关系，表示事物间在抽象概念上的关系。具有属性继承性。AKO槽值是上层框架名。框架名：〈学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

框架名：〈计算机系学生〉

AKO：〈学生〉特长：编程序AKO（a-kind-of）槽36subclass槽指出子类与类之间的类属关系。具有属性继承性。subclass槽值是上层框架名。框架名：〈学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

框架名：〈计算机系学生〉

subclass：〈学生〉特长：编程序subclass槽37instance槽指出下层框架，instance槽值是下层框架名。框架名：〈学生〉

instance：〈计算机系学生〉，〈电子系学生〉，〈数学系学生〉姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）年龄：单位（岁）

instance槽38part-of槽指出“部分”（下层）和“全体”（上层）的关系。作为下层框架槽时，其值是上层框架名，意指该框架是上层框架的一部分；作为上层框架槽时，其值是下层框架名，意指下层框架是该框架的一部分。一般不具有属性继承性。part-of槽39infer槽指出两个框架之间的逻辑关系，可用于表示产生式规则。框架名：〈诊断规则〉症状1：咳嗽症状2：发烧症状3：打喷嚏

infer：〈结论〉可信度：0.8框架名：〈结论〉病名：感冒用药：口服感冒清服法：一日三次，每次2粒infer槽40possible-reason槽

possible-reason槽和infer槽的作用相反，用来把结论与可能的原因联系起来。框架名：〈结论〉病名：感冒possible-reason：〈诊断规则〉用药：口服感冒清服法：一日三次，每次2粒框架名：〈诊断规则〉症状1：咳嗽症状2：发烧症状3：打喷嚏

infer：〈结论〉可信度：0.8possible-reas