第二章知识表示方法
1．1 知识及其表示
1．知识、信息和数据
数据与信息是两个密切相关的概念。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。只有把两者密切结合起来，才能实现对现实世界中某一具体事物的描述。另外，数据和信息又是两个不同的概念，相同的数据在不同的环境下表示不同的含义，蕴涵有不同的信息。信息是要以数据的形式来表达和传递的，数据中蕴涵着信息，然而，并不是所有的数据中都蕴涵着信息，而是只有那些有格式的数据才有意义。对数据中的信息的理解也是主观的、因人而异的，是以增加知识为目的的。不同格式的数据蕴涵的信息多少也不一样，比方，图像数据所蕴涵的信息量就大，而文本数据所蕴涵的信息量就少。
信息在人类生活中占有十分重要的地位，但是，只有把有关的信息关联到一起的时候，它才有实际的意义，一般把有关信息关联在一起所形成的信息结构称为知识。知识是人们在长期的生活及社会实践、科学研究及实验中积累起来的对客观世界的认识与经验，人们把实践中获得的信息关联在一起，就获得了知识。
因此，知识、信息和数据是3个层次的概念。有格式的数据经过处理、解释过程会形成信息，而把有关的信息关联到一起，经过处理过程就形成了知识。知识是用信息表达的，信息那么是用数据表达的，这种层次不仅反映了数据、信息和知识的因果产生关系，也反映了它们不同的抽象程度。人类在社会实践过程中，其主要的智能活动就是获取知识，并运用知识解决生活中遇到的各种问题。
2．知识的特性与分类
知识具有以下特性：相对正确性；不确定性；可表示性；可利用性。
知识的分类：
(1)按知识的作用范围划分，可分为常识性知识和领域性知识。
(2)按知识的作用及表示划分，可分为事实性知识、规那么性知识、控制性知识和元知识。
(3)以知识确实定性来划分，可分为确定知识和不确定知识。
(4)以人的思维及认识方法划分，可分为逻辑性知识和形象性知识。
3．知识的表示
知识表示是研究用机器表示知识的可行性、有效性的一般方法，是一种数据结构与控制结构的统一体，既考虑知识的存储又考虑知识的使用。知识表示实际上就是对人类知识的一种描述，以把人类知识表示成计算机能够处理的数据结构。对知识进行表示的过程就是把知识编码成某种数据结构的过程。
目前常用的知识表示方法有：一阶谓词逻辑表示法、产生式表示法、框架表示法、语义网络表示法、面向对象表示法和状态空间表示法，还有过程表示法、脚本表示法、与或树表示法等。
一般来说，在选择知识表示方法时，应该考虑以下几个因素：
(1)能否充分表示相关的领域知识。
(2)是否有利于对知识的利用。
(3)是否便于知识的组织、维护和管理。
(4)是否便于理解和实现。
1．2 一阶谓词逻辑表示法
命题逻辑与谓词逻辑是最先应用于人工智能的两种逻辑，在知识的形式化表示，特别是定理的自动证明中发挥了重要作用，在人工智能的开展史中占有重要地位。
谓词逻辑是在命题逻辑的根底上开展起来的，命题逻辑可看作是谓词逻辑的
一种特殊形式，在讨论谓词逻辑之前，先来介绍命题逻辑的根本概念。
1．命题逻辑
(1)命题
一般将能够分辨真假的陈述句称作命题。一个语句如果不能再进一步分解成更简单的语句，并且又是一个命题，那么称此命题为原子命题。
将假设干个原子命题通过以下的连接词连接起来，可构成一个复合命题，可表示比拟复杂的语义。
～：称为“非〞或“否认〞。其作用是否认位于它后面的命题。当命题P为真时，～P为假；当P为假时，～P为真。
∨：称为“析取〞。它表示被它连接的两个命题具有“或〞关系。
∧：称为“合取〞。它表示被它连接的两个命题具有“与〞关系。
→：称为“条件〞或者“蕴涵〞。P→Q表示“P蕴涵Q〞，即“如果P，那么Q〞，其中P称为条件的前件，Q称为条件的后件。
←→：称为“双条件〞。P←→Q表示“P当且仅当Q〞。
由以上连接词构成的复合命题的真值表如表2．1所示。
(2)命题公式
以下面的递归形式给出命题公式的定义：
①原子命题是命题公式。
②A是命题公式，那么～A也是命题公式。
③假设A和B都是命题公式，那么A∧B、A∨B、A→B、A←→B也都是命题公式。
④只有按①～③所得的公式才是命题公式。
所以，命题公式就是一个按照上述规那么由原子命题、连接词及圆括号所组成的字符串。在命题演算公式中，连接词的优先级别次序是～，∧，∨，→，←→
2．谓词逻辑
(1)谓词与个体
在谓词逻辑中，将原子命题分解为谓词与个体两局部。谓词用于刻画个体的性质、状态或个体间的关系；而个体那么指可以独立存在的物体，可以是抽象的，也可以是具体的。谓词的一般形式是
P(x
1，x
2
，…，x
n
)
其中P是谓词，而x
1，x
2
，…，x
n
是个体。通常谓词用大写字母表示，个体用小
写字母表示。
一个谓词可以与一个个体相关联，此种谓词称作一元谓词，它刻画了个体的性质。一个谓词也可以与多个个体相关联，此种谓词称为多元谓词。它刻画了个体间的“关系〞。个体可以是常量，也可以是变量，还可以是一个函数。个体常数、变量和函数统称为项。个体变元的取值范围称为个体域。
谓词中包含的个体数目称为谓词的元数，例如P(x)是一元谓词，P(x，y)是
二元谓词，而P(x
1，x
2
，…，x
n
)那么是挖元谓词。在谓词P(x
1
，x
2
，…，x
n
)中，
假设x
i
(i=1，2，…，n)都是个体常量、变元或函数，那么称它为一阶谓词。如果某个xi本身又是一个一阶谓词，那么称它为二阶谓词，以此类推。
