知识表示框架剧本对象表示法.ppt

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1、2022/12/141人工智能原理第二讲第二讲知识表示知识表示 之之框架框架/剧本表示剧本表示主讲：王祖喜主讲：王祖喜 华中科技大学图像所华中科技大学图像所2022/12/142知识的表示方法谓词逻辑法谓词逻辑法 状态空间法状态空间法问题归约法问题归约法语义网络法语义网络法 框架表示法框架表示法 面向对象表示面向对象表示 剧本剧本(script)(script)表示表示 过程过程(procedure)(procedure)表示表示 小结小结2022/12/143知识的框架表示2022/12/1441.概念概念知知识识的的框框架架表表示示法法1975年年由由M.Minsky提提出出，最最早早用用

2、作作视视觉觉感感知知、自自然然语语言言对对话话等问题的知识表示；目前已作为一种通用数据结构来表示知识对象等问题的知识表示；目前已作为一种通用数据结构来表示知识对象(实体实体)。框框架架理理论论认认为为，人人们们对对现现实实世世界界中中各各种种事事物物的的认认识识都都是是以以一一种种类类似似于于框框架架的的结结构构存存储储在在记记忆忆中中的的，当当面面临临一一种种新新事事物物时时，就就从从记记忆忆中中找找出出一一个个合合适适的的框框架架并并根据实际情况对其细节加以修改、补充，从而形成对当前事物的认识。根据实际情况对其细节加以修改、补充，从而形成对当前事物的认识。例例如如：当当一一个个人人要要走走

3、近近一一个个教教室室时时，他他能能根根据据以以往往的的知知识识，想想象象到到这这个个教教室室一一定定有有四四面面墙墙，有有门门、窗窗、天天花花板板和和地地板板，有有课课桌桌、椅椅子子、黑黑板板等等，尽尽管管他他对对这这个个教教室室的的细细节节还还不不清清楚楚，但但对对教教室室的的基基本本结结构构是是可可以以预预见见的的。他他之之所所以以能能做做到到这这一一点点，是是由由于于他他通通过过以以往往的的认认识识活活动动已已经经在在记记忆忆中中建建立立了了关关于于教教室室的的框框架架，该该框框架架不不仅仅指指出出了了相相应应事事物物的的名名称称（教教室室），而而且且还还指指出出了了事事物物各各有有关关

4、方方面面的的属属性性（如如有有四四面面墙墙、有有课课桌桌、有有黑黑板板，）。通通过过对对该该框框架架的的查查找找，很很容容易易得到教室的各有关特征。得到教室的各有关特征。知识的框架表示2022/12/145当当他他进进入入教教室室后后，经经观观察察得得到到了了教教室室的的大大小小、门门窗窗的的个个数数、桌桌凳凳的的数数量量、颜颜色色等等细细节节，把把它它们们填填入入到到教教室室框框架架中中，就就得得到到了了教教室室框框架架的的一一个个具具体体事事例例，称称为为事例框架。事例框架。2.框架定义框架定义1.框框架架是是用用于于描描述述具具有有固固定定的的静静态态对对象象的的通通用用数数据据结结构构

5、，该该对对象象用用“对对象象属属性性属性值属性值”表示；表示；2.一个框架由若干个槽（一个框架由若干个槽（Slot）组成，槽用于描述属性；）组成，槽用于描述属性；3.一个槽又可由若干个侧面组成。侧面用于描述相应属性的一个方面；一个槽又可由若干个侧面组成。侧面用于描述相应属性的一个方面；4.槽和侧面所具有的属性值分别称为槽值和侧面值；槽和侧面所具有的属性值分别称为槽值和侧面值；5.一个侧面可有一个或多个侧面值。一个侧面可有一个或多个侧面值。6.对对框框架架、槽槽或或侧侧面面，都都可可以以复复加加上上一一些些说说明明性性信信息息，一一般般是是指指一一些些约约束束条条件件，用于指出什么样的值才能填入

6、到槽或侧面中。用于指出什么样的值才能填入到槽或侧面中。7.7.槽槽值值或或侧侧面面值值既既可可以以是是数数值值，字字符符串串，布布尔尔值值，也也可可以以是是一一个个在在满满足足某某个个给给定定条条件件时时要要执执行行的的动动作作或或过过程程，特特别别是是它它还还可可以以是是另另一一个个框框架架的的名名字字，从从而而实实现现一个框架对另一个框架的调用一个框架对另一个框架的调用8.框架实质上是一个层次的嵌套链接表。框架实质上是一个层次的嵌套链接表。2022/12/146 槽名槽名1 1 侧面名侧面名1 1 值值1 1，值，值2 2，值值p p1 1 侧面名侧面名2 2 值值1 1，值，值2 2，值

7、值p p2 2 侧面名侧面名m m1 1 值值1 1，值，值2 2，值值p pm1m1槽名槽名2 2 侧面名侧面名1 1 值值1 1，值，值2 2，值值q q1 1 侧面名侧面名2 2 值值1 1，值，值2 2，值值q q2 2 侧面名侧面名m m2 2 值值1 1，值，值2 2，值值q qm2m2 槽名槽名n n 侧面名侧面名1 1 值值1 1，值，值2 2，值值r r1 1 侧面名侧面名2 2 值值1 1，值，值2 2，值值r r2 2 侧面名侧面名mn mn 值值1,1,值值2,2,值值r rmnmn约束：约束：约束条件约束条件1 1 约束条件约束条件n n 框架的一般结构：2022/1

8、2/147例例1：框架名：框架名：商品名称：商品名称：生产厂家：生产厂家：出售商店出售商店:处处罚：罚：处理方式：处理方式：处罚依据：处罚依据：处罚时间：单位（年、月、日）处罚时间：单位（年、月、日）经办部门：经办部门：在这个框架中，有在这个框架中，有4个槽，其中，个槽，其中，“处罚处罚”槽有槽有4个侧面，侧面个侧面，侧面“处罚时间处罚时间”用用“单单位位”指出了一个填值时的标准限制。指出了一个填值时的标准限制。2022/12/148例例2：框架名框架名:姓名：单位（姓、名）姓名：单位（姓、名）年龄：单位（岁）年龄：单位（岁）性别：范围（男、女）性别：范围（男、女）缺省（男）缺省（男）职称：范

9、围（教授、副教授、职称：范围（教授、副教授、讲师、助教）讲师、助教）缺省（讲师）缺省（讲师）部门：单位（系、教研室）部门：单位（系、教研室）住址：住址：工资：工资：开始工作时间：单位（年、月）开始工作时间：单位（年、月）截止时间：单位（年、月）截止时间：单位（年、月）缺省：现在缺省：现在 把把某某教教师师的的一一组组信信息息填填入入教教师师框框架架的的各各个个槽槽,就就得得到到了了相相应应框框架架的一个事例框架的一个事例框架:框架名：框架名：-1 姓名：夏冰姓名：夏冰 年龄：年龄：3636 性别：女性别：女 职称：副教授职称：副教授 部门：计算机教研室部门：计算机教研室 住址住址:工资：工资：

10、开始工作时间：开始工作时间：1988.91988.9 截止时间：截止时间：1996.91996.92022/12/149例1：硕士生的具体框架框架名：框架名：姓名：单位（姓，名）姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）性别：范围（男，女）默认：男默认：男年龄：单位（岁）年龄：单位（岁）条件：岁条件：岁16学习专业：单位（专业名）学习专业：单位（专业名）研究方向：单位（方向名）研究方向：单位（方向名）导师姓名：单位（姓，名）导师姓名：单位（姓，名）参加课题：范围（国家级，省部级，其它）参加课题：范围（国家级，省部级，其它）默认：国家级默认：国家级学籍：学籍：住址：单位（楼号，房间号）住址：单位（

11、楼号，房间号）电话：单位（区号），话机号）电话：单位（区号），话机号）入学时间：单位（年，月）入学时间：单位（年，月）学制：单位（年）学制：单位（年）默认：默认：4年年2022/12/1410硕士生的实例框架框架名：框架名：姓名：杨杨姓名：杨杨性别：女性别：女年龄：年龄：23学习专业：计算机应用技术学习专业：计算机应用技术研究方向：人工智能研究方向：人工智能导师姓名：林海导师姓名：林海参加课题：参加课题：学籍：学籍：住址：住址：16号楼号楼316房间号房间号电话：（电话：（010）66668888入学时间：入学时间：2000年年9月月学制：学制：2022/12/1411框架的框架的框架的框架的

12、BNFBNF描述：描述：描述：描述：:=:=框架名框架名:=，:=约束约束，:=|（，）:=|:=|:=|:=，:=:=|:=|:=|:=|，:=2022/12/1412框架系统的基本结构框架系统的基本结构是通过诸框架之间的横向或框架系统的基本结构是通过诸框架之间的横向或纵向联系来实现的。纵向联系来实现的。（1）框架之间的横向联系）框架之间的横向联系一个框架的槽值或侧面值可以是另外一个框架的名字。一个框架的槽值或侧面值可以是另外一个框架的名字。如，如，“硕士生硕士生”框架合框架合“硕学籍硕学籍”框架之间为横向联系。框架之间为横向联系。（2）框架之间的纵向联系）框架之间的纵向联系用框架表示具有演

13、绎关系的知识结构时，下层框架与上用框架表示具有演绎关系的知识结构时，下层框架与上层框架之间具有一种继承关系，这种具有继承关系的框层框架之间具有一种继承关系，这种具有继承关系的框架之间的联系称为纵向关系。架之间的联系称为纵向关系。2022/12/1413学生框架为：框架名：框架名：姓名：单位（姓，名）姓名：单位（姓，名）性别：范围（男，女）性别：范围（男，女）默认：男默认：男年龄：单位（岁）年龄：单位（岁）住址：单位（楼号，房间号）住址：单位（楼号，房间号）电话：单位（区号），话机号）电话：单位（区号），话机号）入学时间：单位（年，月）入学时间：单位（年，月）学制：单位（年）学制：单位（年）20

14、22/12/1414硕士生框架为：框架名：框架名：继承：继承：学籍：学籍：研究方向：单位（方向名）研究方向：单位（方向名）导师姓名：单位（姓，名）导师姓名：单位（姓，名）参加课题：范围（国家级，省部级，其它）参加课题：范围（国家级，省部级，其它）默认：国家级默认：国家级学位论文：单位（论文题目）学位论文：单位（论文题目）默认：题目未定默认：题目未定2022/12/1415计算机系硕士生框架为：框架名：框架名：继承：继承：专业：范围（计算机应用技术，计算机软件及理专业：范围（计算机应用技术，计算机软件及理论）论）默认：计算机应用技术默认：计算机应用技术使用计算机：单位（计算机的型号）使用计算机：

15、单位（计算机的型号）2022/12/1416例：一个计算机系硕士生的实例框架框架名：框架名：继承：继承：姓名：柳青姓名：柳青性别：女性别：女年龄：年龄：23研究方向：人工智能研究方向：人工智能.2022/12/1417例1：一个教室A的框架上下层是上下层是part-of关系，黑板是教关系，黑板是教室室A的一部分，但黑板的结构、的一部分，但黑板的结构、性能与教室是完全不同的。性能与教室是完全不同的。最上面是主框架，最上面记着框最上面是主框架，最上面记着框架名，其他部分是由槽和值组成。架名，其他部分是由槽和值组成。槽用中文写出，值用小长方形表槽用中文写出，值用小长方形表示。示。（1）某些值可以是另

16、一个子框架。）某些值可以是另一个子框架。如左墙、右墙、前墙，而且子框如左墙、右墙、前墙，而且子框架可以共享。架可以共享。（2)某些值可以空着，等适当的某些值可以空着，等适当的时候再去填写。时候再去填写。2022/12/1418例2：拱框架2022/12/1419例3：动物分类框架2022/12/14203.3.框架网络框架网络框架间的横向联系：框架间的横向联系：由于框架中的槽值或侧面值都可以是另一个框架的名字，这就在框架之间由于框架中的槽值或侧面值都可以是另一个框架的名字，这就在框架之间 建立起建立起了联系，通过一个框架可以找到另一个框架了联系，通过一个框架可以找到另一个框架,这称为横向联系；

17、这称为横向联系；框架间的纵向联系：框架间的纵向联系：举例说明：在一个学校中，无论是教师，还是学生以及在学校工作的其他人员，如举例说明：在一个学校中，无论是教师，还是学生以及在学校工作的其他人员，如干部，实验员，工人等，尽管他们所承担的任务不同，但由于他们都处于学校这个干部，实验员，工人等，尽管他们所承担的任务不同，但由于他们都处于学校这个环境中，必然会有一些共同的属性，因此，在对他们进行描述时，可以将它们具有环境中，必然会有一些共同的属性，因此，在对他们进行描述时，可以将它们具有的共同属性抽取出来，构成一个上层框架，然后再对各类人员独有的属性分别构成的共同属性抽取出来，构成一个上层框架，然后再

18、对各类人员独有的属性分别构成下层框架，为了指明框架间的这种上，下关系，可在下层框架中设立一个专用的槽，下层框架，为了指明框架间的这种上，下关系，可在下层框架中设立一个专用的槽，用以指出他的上层框架是哪一个。这样就在框架间建立了纵向联系；用以指出他的上层框架是哪一个。这样就在框架间建立了纵向联系；而且对于这种联系，下层框架还可以继承上层框架的属性及值，避免了重复描述，而且对于这种联系，下层框架还可以继承上层框架的属性及值，避免了重复描述，节约了时间和空间的开销。节约了时间和空间的开销。框架间的继承性：框架间的继承性：继继承承性性是是框框架架表表示示法法的的一一个个重重要要特特性性，它它不不仅仅可

19、可以以在在两两个个框框架架之之间间实实现现继继承承关关系系，而而且且还还可可以以通通过过两两两两的的继继承承关关系系，从从最最低低层层追追搠搠到到最最高高层层，使使高高层层的的信信息息逐逐层层向向低低层传递。层传递。2022/12/1421像这样具有横向联系及纵向联系的一组框架称为像这样具有横向联系及纵向联系的一组框架称为框架网络框架网络。下图是一个关于师生员工的框架网络。下图是一个关于师生员工的框架网络。师生员工框架师生员工框架教职工框架教职工框架学生框架学生框架教师框架教师框架工人框架工人框架电子系学生框架电子系学生框架机械系学生框架机械系学生框架教师教师1教师教师n学生学生n学生学生1师

20、生员工框架师生员工框架用于描述师生员工的共同属性，例如姓名，性别，年龄等；用于描述师生员工的共同属性，例如姓名，性别，年龄等；教职工框架教职工框架用于描述教师，干部，工人的共同属性，凡是在师生员工框用于描述教师，干部，工人的共同属性，凡是在师生员工框架中已指出的属性在这里可不再重复描述；架中已指出的属性在这里可不再重复描述；（以此类推）（以此类推）教师框架，工人框架教师框架，工人框架其中也只需描述只有他们自己具有的属性。其中也只需描述只有他们自己具有的属性。2022/12/1422注意注意1.如果一个在上层框架中描述的属性在下层框架需作进一步说明时，则需要在如果一个在上层框架中描述的属性在下层

21、框架需作进一步说明时，则需要在下层框架中再次给出描述。例如，设在师生员工框架中对年龄槽的描述是：下层框架中再次给出描述。例如，设在师生员工框架中对年龄槽的描述是：年龄：单位（岁）年龄：单位（岁）由于学生一般都在七岁开始上学，因此学生的年龄可由由于学生一般都在七岁开始上学，因此学生的年龄可由年龄年龄=学龄学龄+7得得到到，所所以以在在学学生生框框架架中中仍仍可可设设置置年年龄龄槽槽，并并在在该该槽槽的的描描述述中中给给出出计计算算年年龄的过程。龄的过程。2.如如果果在在下下层层框框架架中中对对某某些些槽槽没没有有作作特特别别的的声声明明，那那么么它它将将自自动动继继承承上上层层框框架相应槽的槽值

22、。架相应槽的槽值。下面具体给出上述几个框架的描述：下面具体给出上述几个框架的描述：2022/12/1423师生员工框架为：师生员工框架为：框架名：框架名：姓名：姓名：单位（姓，名）单位（姓，名）年龄：年龄：单位（岁）单位（岁）性别：性别：范围（男，女）范围（男，女）缺省：男缺省：男健康状况：健康状况：范围范围（健康（健康,一般一般,差）差）缺省：一般缺省：一般住址：住址：教职工框架为：教职工框架为：框架名：框架名：继承：继承：工作类别：范围工作类别：范围（教师（教师,干部干部,工人）工人）缺省：教师缺省：教师开始工作时间：单位（年，月）开始工作时间：单位（年，月）截止工作时间：单位（年，月）截

23、止工作时间：单位（年，月）缺省：现在缺省：现在离退休状况：范围（离休，退休）离退休状况：范围（离休，退休）缺省：退休缺省：退休2022/12/1424教师框架为：教师框架为：框架名：框架名：继承继承部门：单位（系，教研室）部门：单位（系，教研室）语种：范围（英语语种：范围（英语,法语法语,日语日语,德语德语,俄语）俄语）缺省：英语缺省：英语外语水平：范围（优，良，中，差）外语水平：范围（优，良，中，差）缺省：良缺省：良职称：范围（教授职称：范围（教授,副教授副教授,讲师讲师,助教）助教）缺省：讲师缺省：讲师研究方向：研究方向：某个教师的事例框架为：某个教师的事例框架为：框架名：框架名：继承：继

24、承：姓名：孙林姓名：孙林年龄：年龄：28健康状况：健康健康状况：健康部门：计算机系软件教研室部门：计算机系软件教研室语种：德语语种：德语开始工作时间：开始工作时间：1985.9.2022/12/1425由以上框架描述可以看出：由以上框架描述可以看出：(1)在框架网络中。既有用在框架网络中。既有用“继承继承“槽指出的上、下层框架间的纵向联系，槽指出的上、下层框架间的纵向联系，也有以框架名作为槽值指出的框架间的横向联系，因此框架网络之间是也有以框架名作为槽值指出的框架间的横向联系，因此框架网络之间是一个纵横交错的复杂的框架体系结构。一个纵横交错的复杂的框架体系结构。(2)原则上说，事例框架中的每一

25、个槽都应给出槽值，但对可以继承上层原则上说，事例框架中的每一个槽都应给出槽值，但对可以继承上层框架槽值的槽，其槽值可不给出。例如在上面的教师框架槽值的槽，其槽值可不给出。例如在上面的教师-1的框架中，虽然的框架中，虽然没有给出性别，职称槽及其槽值，但由继承性可知孙林的性别为没有给出性别，职称槽及其槽值，但由继承性可知孙林的性别为“男男“，职称为讲师。，职称为讲师。2022/12/14264.框架中槽的设置与组织框架中槽的设置与组织框框架架是是一一种种集集事事物物各各方方面面属属性性的的描描述述为为一一体体，并并反反映映相相关关事事物物间间各各种种关关系系的的数数据据结结构构。在在此此结结构构中

26、中，槽槽起起至至关关重重要要的的作作用用，因因为为不不仅仅要要用用他他描描述述事事物物各各方方面面的的属属性性，而而且且还还要要用他指出相关事物间的复杂关系用他指出相关事物间的复杂关系。因此要注意以下几个方面的关系：。因此要注意以下几个方面的关系：(1)充分表达事物各有关方面的属性充分表达事物各有关方面的属性合理地设置槽合理地设置槽在在以以框框架架作作为为知知识识表表示示模模式式的的系系统统中中，知知识识是是通通过过事事物物的的属属性性来来表表示示的的。为为使使系系统统具具有有丰丰富富的的知知识识，以以满满足足问问题题的的求求解解的的需需要要，就就要要求求框框架架中中有有足足够够的的槽槽把把事

27、事物物各各方方面面的的属属性性充分表达出来。这里说的充分表达出来。这里说的“各有关方面的属性各有关方面的属性”有两方面的含义：有两方面的含义：要与系统的设计目标相一致，凡是系统设计目标所要求的属性，或者问题要与系统的设计目标相一致，凡是系统设计目标所要求的属性，或者问题求解中有可能要用到的属性都应该用相应的槽把他们表示出来；求解中有可能要用到的属性都应该用相应的槽把他们表示出来；仅仅需要对有关的属性设立槽，不可面面俱到，以免浪费空间和降低系统仅仅需要对有关的属性设立槽，不可面面俱到，以免浪费空间和降低系统的运行效率。的运行效率。2022/12/1427(2)充分表达相关事物间的各种关系充分表达

28、相关事物间的各种关系由槽中的框架名建立联系由槽中的框架名建立联系 现实世界中的事物一般不是孤立的，彼此之间存在千丝万缕的联系。为了将其中有关现实世界中的事物一般不是孤立的，彼此之间存在千丝万缕的联系。为了将其中有关的联系反映出来，以构成完整的知识体系，需要设置相应的槽来描述这些联系。的联系反映出来，以构成完整的知识体系，需要设置相应的槽来描述这些联系。在框架系统中，事物间的联系是通过在槽中填入相应的框架名来实现，至于它们之间在框架系统中，事物间的联系是通过在槽中填入相应的框架名来实现，至于它们之间究竟是一种什么样的关系，则是由槽名来指明的。究竟是一种什么样的关系，则是由槽名来指明的。在框架表示

29、系统中通常定义一些标准槽名，应用时不用说明就可直接使用称这些槽在框架表示系统中通常定义一些标准槽名，应用时不用说明就可直接使用称这些槽名为系统预定义槽名。现简单介绍几个：名为系统预定义槽名。现简单介绍几个：.ISA槽槽ISA槽用于指出事物间抽象概念上的类属关系。其直观含义是槽用于指出事物间抽象概念上的类属关系。其直观含义是“是一个是一个”，“是一种是一种”，“是一只是一只”。当它用作某下层框架的槽时，表示该下层框架所描述的事物是。当它用作某下层框架的槽时，表示该下层框架所描述的事物是其上层框架的一个特例，上层框架是比下层框架更一般或更抽象的概念。设有下面两个其上层框架的一个特例，上层框架是比下

30、层框架更一般或更抽象的概念。设有下面两个框架：框架：2022/12/1428框架名：框架名：姓名：单位（姓，名）姓名：单位（姓，名）年龄：单位（岁）年龄：单位（岁）性别：范围（男，女）性别：范围（男，女）缺省：男缺省：男框架名：框架名：ISA:脑力：特好脑力：特好在此例中，棋手框架中的在此例中，棋手框架中的ISA槽指出该框架槽指出该框架所描述的事物是运动员框架所所描述的事物是运动员框架所描述事物的描述事物的属性及值。属性及值。.AKO槽槽 AKO槽用于具体的指出事物间的类属关系。其直观含义是槽用于具体的指出事物间的类属关系。其直观含义是“是一种是一种”，当，当它用作某下层框架的槽时，就明确的指

31、出该下层框架所描述的事物是其上层它用作某下层框架的槽时，就明确的指出该下层框架所描述的事物是其上层框架所描述事物的一种，下层框架可以继承其上层框架所描述的属性及值。框架所描述事物的一种，下层框架可以继承其上层框架所描述的属性及值。对上面的例子，可将棋手框架中的对上面的例子，可将棋手框架中的ISA改为改为AKO。2022/12/1429.Subclass槽槽subclass槽用于指出子类与类（或子集与超集）之间的类属关系。当用它作为某下层槽用于指出子类与类（或子集与超集）之间的类属关系。当用它作为某下层框架的槽时，表示该下层框架是其上层框架的一个子类（或子集）。框架的槽时，表示该下层框架是其上层

32、框架的一个子类（或子集）。在上例中，由于在上例中，由于“棋手棋手”是是“运动员的一个子类，故可将运动员的一个子类，故可将ISA该为该为Subclass。.Instance槽槽Instance槽用来建立槽用来建立AKO槽的逆关系。当用它作为某上层框架的槽值时，可用来指出槽的逆关系。当用它作为某上层框架的槽值时，可用来指出它的下层框架是哪些。它的下层框架是哪些。框架名：框架名：Instance:，姓名：单位（姓，名）姓名：单位（姓，名）年龄：单位（岁）年龄：单位（岁）性别：范围（男，女）性别：范围（男，女）缺省：男缺省：男2022/12/1430.Part-of槽槽Part-of槽用于指出部分与全

33、体的关系。当它用作某下层框架的槽时，它指槽用于指出部分与全体的关系。当它用作某下层框架的槽时，它指出该下层框架所描述的事物只是其上层框架所描述的事物的一部分。例如，出该下层框架所描述的事物只是其上层框架所描述的事物的一部分。例如，上层框架是对汽车的描述，下层框架是对轮胎的描述。显然，轮胎是汽车的上层框架是对汽车的描述，下层框架是对轮胎的描述。显然，轮胎是汽车的一部分。一部分。这里应注意将这里应注意将Part-of槽与上面讨论的那四种槽区分开来：槽与上面讨论的那四种槽区分开来：前述前述4种槽是上、下层框架间的类属关系，它们由共同的特性，可以继承；种槽是上、下层框架间的类属关系，它们由共同的特性，

34、可以继承；Part-of槽只指出下层是上层的一个子结构，两者一般不具有共同的特征，槽只指出下层是上层的一个子结构，两者一般不具有共同的特征，不能继承。不能继承。如：上层描述汽车，而下层描述轮胎，轮胎是汽车的一部分，但两者的结构、如：上层描述汽车，而下层描述轮胎，轮胎是汽车的一部分，但两者的结构、性能缺完全不同，这是可选用性能缺完全不同，这是可选用Part-of槽指出其上下层的关系槽指出其上下层的关系部分与全体。部分与全体。2022/12/1431.Infer槽槽Infer槽用于指出两个框架所描述的事物间的逻辑推理关系，用它可以表示相应的产生槽用于指出两个框架所描述的事物间的逻辑推理关系，用它可

35、以表示相应的产生式规则。式规则。例如：设有下面知识：例如：设有下面知识：如果咳嗽，发烧且流涕，则八成是患了感冒，如果咳嗽，发烧且流涕，则八成是患了感冒，需服用感冒清，一日三次，每次需服用感冒清，一日三次，每次2-3粒，粒，多喝开水多喝开水对该知识对该知识，可用如下两个框架表示：，可用如下两个框架表示：框架名：框架名：症状症状1：咳嗽：咳嗽症状症状2：发烧：发烧症状症状3：流涕：流涕Infer:可信度：可信度：0.8框架名：框架名：病名：感冒病名：感冒治疗方法：治疗方法：服用感冒清，一日三次，每次服用感冒清，一日三次，每次2-3粒粒注意事项注意事项：多喝开水：多喝开水预后：良好预后：良好.Pos

36、sible-Reason槽。槽。其作用与其作用与Infer槽作用相反，它用来把某个结论与可能的原因联系起来。槽作用相反，它用来把某个结论与可能的原因联系起来。2022/12/1432(3)对槽及侧面进行合理的组织对槽及侧面进行合理的组织利用其上下层间的继承性利用其上下层间的继承性基基于于框框架架上上、下下层层的的继继承承性性，尽尽量量将将不不同同框框架架中中的的相相同同属属性性抽抽取取出出来来，放放入入其其上上层层框框架，而在下层框架中只描述相应事物独有的属性。架，而在下层框架中只描述相应事物独有的属性。这样可大大减少信息的重复性，其且有利于知识的一致性。这样可大大减少信息的重复性，其且有利于

37、知识的一致性。例如：例如：将鸽子、啄木鸟、布谷鸟、燕子等动物，用框架将其特征描述出来？将鸽子、啄木鸟、布谷鸟、燕子等动物，用框架将其特征描述出来？上层：有羽毛、会飞、有两只爪等共同特性；上层：有羽毛、会飞、有两只爪等共同特性；下层：各种鸟独有的特征各建一个框架；下层：各种鸟独有的特征各建一个框架；联系：用联系：用AKO或或Instance将上下层联系起来。将上下层联系起来。(4)有利于进行框架推理有利于进行框架推理用框架表示知识的系统一般由两大部分组成：用框架表示知识的系统一般由两大部分组成：1.由框架及其相互关联构成的知识库（提供求解问题所需要的知识）；由框架及其相互关联构成的知识库（提供求

38、解问题所需要的知识）；2.由由一一组组解解释释程程序序构构成成的的框框架架推推理理机机（针针对对用用户户提提出出的的问问题题，通通过过运运用用知知识识库库中中的的相相关关知识完成求解问题的任务，给出问题的解）。知识完成求解问题的任务，给出问题的解）。框框架架推推理理是是一一个个反反复复进进行行框框架架匹匹配配的的过过程程，为为了了使使推推理理得得以以进进行行，通通常常需需要要设设置置相相应应的槽来配合。怎样设置？与推理方法有关。的槽来配合。怎样设置？与推理方法有关。2022/12/14335.框架系统中求解问题的基本过程框架系统中求解问题的基本过程在用框架表示知识的系统中，问题的求解主要是通过

39、匹配与填槽实现的。在用框架表示知识的系统中，问题的求解主要是通过匹配与填槽实现的。要求解某个问题时要求解某个问题时:(1)首先把这个问题用一个框架表示出来；首先把这个问题用一个框架表示出来；(2)然后通过与知识库中已有的框架进行匹配，找出一个或几个可匹配的预选然后通过与知识库中已有的框架进行匹配，找出一个或几个可匹配的预选框架作为初步假设，并在此初步假设的引导下收集进一步的信息框架作为初步假设，并在此初步假设的引导下收集进一步的信息;（框架的匹配是通过对相应的槽的槽名及槽值逐个比较实现的。如果两个框架的各框架的匹配是通过对相应的槽的槽名及槽值逐个比较实现的。如果两个框架的各对应槽没有矛盾，或者

40、满足预先规定的某些条件，就认为这两个框架可以匹配。）对应槽没有矛盾，或者满足预先规定的某些条件，就认为这两个框架可以匹配。）(3)最后用某种评价方法对预选框架进行评价，以便决定是否接受它。最后用某种评价方法对预选框架进行评价，以便决定是否接受它。由于框架间存在继承关系，两个框架的比较往往牵涉到上层、上上层框架；由于框架间存在继承关系，两个框架的比较往往牵涉到上层、上上层框架；而且框架间的匹配都有不确定性，所以匹配比较困难。在不同的系统中，可而且框架间的匹配都有不确定性，所以匹配比较困难。在不同的系统中，可采用不同的解决方法，如设置采用不同的解决方法，如设置“必要条件槽必要条件槽”、“充分条件槽

41、充分条件槽”等。等。2022/12/1434框架的推理框架没有固定的推理机理，框架没有固定的推理机理，框框架架是是一一种种复复杂杂结结构构的的语语义义网网络络。因因此此语语义义网网络络推推理理中中的的匹匹配配和和特特性性继继承承在在框框架架系系统统中中也也可可以以实实行行。框框架架系系统统的的推推理理和和语语义义网网络络一一样样遵遵循循匹匹配配和和继承继承原则。原则。2022/12/1435除除此此以以外外，由由于于框框架架用用于于描描述述具具有有固固定定格格式式的的事事物物、动动作作和和事事件件，因因此此可可以以在在新新的的情情况况下下，推推论论出未被观察到的事实。出未被观察到的事实。框架用

42、以下几种途径来帮助实现这一点：框架用以下几种途径来帮助实现这一点：(1)框框架架包包含含它它所所描描述述的的情情况况或或物物体体的的多多方方面面的的信信息息。这这些些信信息息可可以以被被引引用用，就就像像已已经经直直接接观观察察到到这这些些信信息息一一样样。例例如如，当当一一个个程程序序访访问问一一个个ROOM框框架架时时，不不论论是是否否有有证证据据说说明明屋屋子子里里有有门门，都都可可以以推推论论出出，在在屋屋子子里里至至少少有有一一个个门门。之之所所以以能能这这样样做做，是是因因为为ROOM框框架架中中包包含含对对屋屋子子的的描描述述，其其中中包包括括在在屋屋子子里里必必须须有有门门的的

43、事实。事实。2022/12/1436(2)框架包含物体必须具有的属性。在填充框架的各个框架包含物体必须具有的属性。在填充框架的各个槽时，要用到这些属性。建立对某一情况的描述要求先槽时，要用到这些属性。建立对某一情况的描述要求先建立对此情况的各个方面的描述。与描述这个情况的框建立对此情况的各个方面的描述。与描述这个情况的框架中的各个槽有关的信息可用来指导如何建立这些方面架中的各个槽有关的信息可用来指导如何建立这些方面的描述。的描述。(3)框架描述它们所代表的概念的典型事例。如果某一框架描述它们所代表的概念的典型事例。如果某一情况在很多方面和一个框架相匹配，只有少部分相互之情况在很多方面和一个框架

44、相匹配，只有少部分相互之间存在不同之处。这些不同之处很可能对应于当前情况间存在不同之处。这些不同之处很可能对应于当前情况的重要方面，也许应该对这些不同之处作出解答。因此，的重要方面，也许应该对这些不同之处作出解答。因此，如果一个椅子被认为应有如果一个椅子被认为应有4条腿，而某一椅子只有条腿，而某一椅子只有3条腿，条腿，那么或许这把椅子需要修理。那么或许这把椅子需要修理。2022/12/1437在在以以某某种种方方式式应应用用框框架架以以前前，首首先先要要确确认认这这个个框框架架是是适适用用于于当当前前所所研研究究的的情情况况的的。这这时时可可以以利利用用一一定定数数量量的的部部分分证证据据来来

45、初初步步选选择择候候选选框框架架。这这些些候候选选框框架架就就被被具具体体化化，以以建建立立一一个个描描述述当当前前情情况况的的实实例例。这这样样的的框框架架将将包包含含若若干干个个必必须须填填入入填填充充值的槽。值的槽。2022/12/1438然然后后程程序序通通过过检检测测当当前前的的情情况况，试试图图找找到到合合适适的的填填充充值值。如如果果可可以以找找到到满满足足要要求求的的填填充充值值，就就把把它们填入到这个具体框架的相应槽中去。它们填入到这个具体框架的相应槽中去。如如果果找找不不到到合合适适的的填填充充值值，就就必必须须选选择择新新的的框框架架。从从建建立立第第一一个个具具体体的的

46、框框架架试试验验失失败败的的原原因因中中可可为为下下一一个个应应该该试试验验什什么么框框架架提提供供有有用用的的线线索索。在在另另一一方方面面，如如果果找找到到了了合合适适的的值值，框框架架就就被被认认为为适适合于描述当前的情况。合于描述当前的情况。2022/12/1439当当然然，当当前前的的情情况况可可能能改改变变。那那么么，关关于于产产生生什什么么变变化化的的信信息息(例例如如，我我们们可可以以按按顺顺时时针针方方向向沿沿屋屋子走动子走动)可用来帮助选择描述这个新情况的框架。可用来帮助选择描述这个新情况的框架。用用一一个个框框架架来来具具体体体体现现一一个个特特定定情情况况的的过过程程，

47、经经常常不不是是很很顺顺利利的的。但但当当这这个个过过程程碰碰到到障障碍碍时时，经经常常不不必必放放弃弃原原来来的的努努力力去去从从头头开开始始，而而是是有有很很多多办法可想的：办法可想的：2022/12/1440框架系统的问题求解办法：框架系统的问题求解办法：(1)选择和当前情况相对应的当前的框架片断，并把这个框架片断和选择和当前情况相对应的当前的框架片断，并把这个框架片断和候补框架相匹配。选择最佳匹配。候补框架相匹配。选择最佳匹配。如果当前的框架，总的来说差不多是可以接受的，则许多已经做的，有如果当前的框架，总的来说差不多是可以接受的，则许多已经做的，有关建立子结构以填入这个框架的工作将可

48、保留。关建立子结构以填入这个框架的工作将可保留。(2)尽管当前的框架和要描述的情况之间有不相匹配的地方，但是仍尽管当前的框架和要描述的情况之间有不相匹配的地方，但是仍然可以继续应用这个框架。然可以继续应用这个框架。例如，所研究的只有例如，所研究的只有3条腿的椅子，可能是一个破椅子或是有另一个在椅条腿的椅子，可能是一个破椅子或是有另一个在椅子前面的物体挡住了一条腿。子前面的物体挡住了一条腿。框架的某一部分包含关于哪些特性是允许不相匹配的信息。同样的，也框架的某一部分包含关于哪些特性是允许不相匹配的信息。同样的，也有一般的启发性原则，有一般的启发性原则，比如一个漏失某项期望特性的框架比如一个漏失某

49、项期望特性的框架(可能由于被挡住视线造成的可能由于被挡住视线造成的)比另一个多比另一个多了某一项不应有的特性的框架更适合当前的情况。举例来说，一个人只有一了某一项不应有的特性的框架更适合当前的情况。举例来说，一个人只有一条腿比说一个人有条腿比说一个人有3条腿或有尾巴更合乎情理些。条腿或有尾巴更合乎情理些。2022/12/1441(3)查询框架之间专门保存的链，以提出应朝哪个方向进行试探的建议。查询框架之间专门保存的链，以提出应朝哪个方向进行试探的建议。例如，如果和例如，如果和CHAIR框架匹配时，发现没有靠背，并且太宽，这时就建框架匹配时，发现没有靠背，并且太宽，这时就建议用议用BENCH(条

50、凳条凳)框架；如果太高，并且没有靠背，就建议用框架；如果太高，并且没有靠背，就建议用STOOL(凳凳子子)框架。框架。图图相似网络相似网络2022/12/1442(4)沿着框架系统排列的层次结构向上移动沿着框架系统排列的层次结构向上移动(即从狗框架即从狗框架哺乳动物框哺乳动物框架架动物框架动物框架)，直到找到一个足够通用，并不与已有事实矛盾的框架。，直到找到一个足够通用，并不与已有事实矛盾的框架。如果框架足够具体，可以提供所要求的知识，那就采用这个框架。或如果框架足够具体，可以提供所要求的知识，那就采用这个框架。或者建立一个新的、正好在匹配的框架下一层的框架。者建立一个新的、正好在匹配的框架下