12 状态空间表示法.doc

知 识 表 示 人工智能主要研究用机器来模仿和执行人类的一些智力功能，而人类的智力功能又是以知识为基础，所以如何从现实世界中获取知识，如何将已获取的知识以适当的形式在机器中存储，以及如何利用这些知识进行推理以解决实际问题，即知识的获取、知识的表示和知识的运用就构成人工智能研究的三个主要内容。本章将对一些常用的知识表示方法进行介绍。 1.1 知识的概念 在人类活动中，知识是个常用的名词，无处不在。可以在学校学习知识，也可以通过各种传媒学习知识；有专业的知识，也有普通的知识；有自然科学的知识，也有社会科学的知识。“世事洞明皆学问”，这里的“学问”也就是知识。可以说知识是人类对客观事物的认识和掌握。 1．知识、数据和信息 知识一词有多种含义，它和事实、数据、信息等词有密切的联系，甚至可以互换使用。知识可以用数据表示，也可以指导把数据转化为信息。知识具有一种金字塔式的层次结构，如图1-1所示。 图1-1 知识的金字塔结构 噪声处在知识金字塔的最底层，运用知识可以从噪声中提取数据，可以把数据转化为信息，也可以把信息转化为知识。 例如，有如下一串数字： 137178766832525156430015 初看起来这是一串毫无意义的乱码，或噪声。但如果已知道它是有意义的（由知识决定），那么它就是数据。从噪声中提取数据就像神农尝百草一样，从杂草中寻找有用的药材。 进一步考虑，如果它是一串数据，那么它要传递什么信息呢？例如，使用下面的步骤对该数据进行加工： ① 将每两位数字分为一组； ② 忽略那些小于32的两位数； ③ 把余下的每组两位数用ASCII字符代替。 加工以后就产生如下信息： GOLD 438+ 这相当于对找到的中药材进行泡制，确定其功效。 如果“GOLD 438+”表示“黄金价格为438，并且在升值（+）”，则可以用于以下知识中： 如果 黄金价格低于500 且价格正在上涨（+） 那么 买黄金 所谓元知识，是指使用知识的知识。比如有多种投资渠道，购买黄金是其中的一种，那么，决定采用哪一种投资方式所用的知识就是元知识。这正如医生根据病人情况，利用元知识综合考虑使用哪一种药材一样。 由以上例子可以看出知识、数据和信息之间的联系和区别。 首先，数据和信息是密切相关的。数据是记录信息的符号，是信息的载体和表示；信息是对数据的解释，是数据在特定场合下的具体含义。也就是说，相同的数据在不同的场合可能表示不同的信息，比如100这个数据，在测量水温时表示水的沸腾温度，而在登记考试成绩时则表示满分（百分制）。同样，相同的信息也可以用不同的数据表示，比如表示考试成绩为满分的信息，既可以用数据100来表示（百分制），也可以用数据150来表示（150分制）。 其次，信息和知识之间也关系密切，只有把有关的信息关联到一块加以使用，才能成为知识。比如，如果水温达到沸腾状态，那么可以用来消毒。因此，人们又把知识称做把有关的信息关联在一起所形成的信息结构。 综上所述，数据、信息和知识是三个层面上的概念：数据经过加工处理成为信息，把有关信息关联到一块就构成了知识。 2．知识的特点 我们知道，知识是人类对客观世界的认识和掌握，这决定了知识具有以下一些特点。 （1）相对正确性 知识的正确性都和一定环境和条件联系在一起，没有绝对正确的知识，一切依环境和条件而定。比如： 如果加热到摄氏100度，则水就会沸腾。 这在正常条件下是一条正确的知识。但如果你在高山上，则 如果加热到摄氏85度，则水就会沸腾。 这在高山上也是一条正确的知识。 再如： 如果起火了，赶紧用水浇。 如果起火了，千万别用水浇。 以上两条知识都是正确的。不过前者用于森林起火的情况，后者用于油料起火的 情况。 以上这些例子都说明知识的正确性是相对的。 （2）不确定性 知识的不确定性和信息获得的条件有关，如在某些情况下获得的信息不完全、不精确，则形成的知识就带有不确定性。比如，根据气象观察，某地明天降雨的概率为80%，由于天空降雨的各种信息掌握得不够精确，所以不能百分之百地断定该地区明天会降雨。 （3）可表示性 知识是可以表示的，但不一定要通过数据表示，可以用多种方式表示，如语言、文字、图形、公式等。在计算机中应尽量将知识数据化，以便于存储和处理。 （4）可利用性 这正是获取知识的目的，就是要用学到的知识来改造世界。 3．知识的分类 从不同的角度可以对知识进行不同的分类。 （1）按知识的获得是否依赖于感觉器官来划分，知识可分为先验知识和后验知识。 先验知识是不依赖于感觉器官获得的知识。如“平面内所有三角形的内角和都是180度”。先验知识是普遍正确的，没有反例，也不能被否定。 后验知识是由感觉器官获得的知识。其正确性通过感觉经验来证明，因而具有相对的正确性。 （2）按知识的作用来划分，可分为说明性知识