知识表示实例

2.3.2　知识表示实例

在谓词逻辑中，表示知识的元素是谓词、子句和规则(在Prolog语言中，所有谓词都是Horn子句)。若一个子句中的项全是常量，则该子句称为事实。从这种观点出发，每个子句模式可以包含若干实例或事实。为了便于推理，可将逻辑蕴含关系表示为规则。

谓词逻辑应用归结原理(归结反演)来求解问题，为证明一个语句成立，转化为归结证明其非，导出一个与已知语句(公理)矛盾的结果(为空子集)，说明该语句的非不成立，则该语句成立。在归结证明过程中，要使用谓词匹配操作，即证明两个谓词表达式恒等。谓词匹配的规则如下:

①两个谓词符相同，否则不匹配。

②参量个数相等，否则不匹配。

③对应参量匹配:

a.两者均为常量，两者应相等;

b.一个为常量，另一个为变量，将常量赋给变量;

c.两者均为变量，作变量代换;

d.一变量能匹配一函数/谓词表达式，必须这个表达式不包含该变量的任一例示。

现用一个Prolog程序例子说明知识的表示及演绎检索(deductive retrieval)处理。

(1)事实

事实用于描述对象之间的关系。事实的一般格式为:

关系(对象，对象，…，对象)

其中“关系”是谓词，对象是谓词的参量。

例如，文献信息可用文献谓词描述，谓词参量包括:文献号、篇名、著者、出处、出版日期、主题，即

文献(文献号，篇名，著者，出处，出版日期，主题)

主题知识可用主题谓词表示:

主题(主概念，子概念)

其中，“主概念”可代表单个概念，“子概念”是一个词表，标志着数据库中这个主题组面，它们直接从属于主概念。所有主题谓词集中在一起，可以形成一个主题词索引。

用户信息可使用用户谓词表示:

用户(用户名，主题)

其中的“主题”描述用户感兴趣的主题领域。

(2)规则

规则是一个有头Horn子句，它的一般格式为:

关系(对象，对象，…，对象)︰－

关系(对象，对象，…，对象)and

……

关系(对象，对象，…，对象)

其中，“︰－”表示if(如果)，其左边为“结论”，是总目标;其右边为前提，是子目标。该规则是逆向规则。

例如，检索操作可用一个规则表示:

检索(用户名，文献号)︰－用户(用户名，X)and

文献(文献号，X)

它的含义是:如果某个用户对项目X感兴趣，并且某篇文献中包含项目X，那么这个用户对该篇文献感兴趣。

用户的提问可用无头Horn子句表示:

?︰－E，F或者

?E，F

它的意思是，查找X使得E，F均为真。

事实和规则的集合就构成了知识库，现给出知识库的例子如下:

文献(00001，情报系统管理，严怡民，科学技术文献出版社，1988，情报系统)．

文献(00002，科技文献检索，陈光祚，武汉大学出版社，1984，情报检索)．

文献(00003，情报检索自动化基础，王永成，知识出版社，1984，情报检索)．

用户(王刚，情报检索)．

用户(李强，情报系统)．

检索(用户名，文献号)︰－用户(用户名，X)and

文献(文献号，X)．

基于以上知识库就可以执行检索操作。Prolog查找机制解决用户提问，是利用定理证明技术，称为归结(resolution)。检索例子如下:

?文献(情报系统管理，严怡民)

系统用提问谓词“文献”与知识库中的事实进行匹配成功，回答为“true”。

?文献(科技文献检索，1983)

回答:false

?文献(情报检索自动化基础，出版日期)

回答:出版日期=1984其中“出版日期”是变量

?文献·(著者，情报检索)

对于该提问，系统查找使提问为真的所有变量值，结果为:著者=“陈光祚”和著者=“王永成”。

?检索(王刚，X)

其检索处理如下:

①自上而下搜索知识库，查找与提问目标匹配的事实，失败。于是用目标匹配规则的结论部分，变量“用户名”的值约束为“王刚”，然后执行演绎推理求得答案。变量“用户名”的值传递给规则前提的所有子目标。

②系统证明前提部分中第一个子目标“用户(王刚，X)”，在知识库里寻找与其匹配的事实，匹配成功，变量X的值约束为“情报检索”。

③第二个子目标为“文献(文献号，情报检索)”。同理，搜索知识库，子目标匹配两条文献事实，文献号的值为00002与00003，王刚检索到两篇文献。