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1、第一部分 知识表示,第一章 演绎系统第二章 产生式系统第三章 框架结构第四章 语义网络第五章 过程性知识,第三章 框架问题,3.1 事物的属性3.2 框架,框架,概述1975年 Minsky在论文中提出了框架理论。他从心理学的证据出发，认为人的知识以框架结构记存在人脑中。当人们面临新的情况，或对问题的看法有重要变化时，总是从自己的记忆中找出一个合适的框架，然后根据细节加以修改补充，从而形成对新观察到的事物的认识人类对于一件事的了解，表现在对于这件实物的诸方面，即属性的了解。掌握了事物的属性，也就有了关于事物的知识，知识表示是从属性描述开始的,框架（续）,框架的作用表示事物各方面的属性表示事物之
2、间的类属关系事物的特征和变异识别、分析、预测事物及其行为框架是一种结构性的知识表达方法,框架（续）,姻脂故事的破案框架框架名：t x未遂杀人案犯罪意图：x犯罪结果：杀人被杀者：y杀人动机：x 未遂被 y 发现知情人：zi|i I 罪犯：t条件一：若 x 为强奸，则 t 必须是男性条件二：有某个 zi 指控 t条件三：t 招认t=鄂秋隼，X=强奸，y=卞牛医，zi=卞妻，姻脂,框架（续）,姻脂故事的破案框架的实例框架实例：鄂秋隼强奸未遂杀人案犯罪意图：强奸犯罪结果：杀人被杀者：卞牛医杀人动机：强奸未遂被卞牛医发现知情人：卞妻，姻脂罪犯：鄂秋隼条件一：鄂秋隼为男性，成立条件二：姻脂指控鄂秋隼，成立
3、条件三：鄂秋隼招认，成立,框架（续）,机器人识别积木世界框架：积木上方斜视图物体：立方体视角：斜俯视视状：六角形上面：面 A 斜视图（L1,L2,L3,L4）下左面：面 B 斜视图（L5,L4,L6,L8）下右面：面 C 斜视图（L3,L7,L9,L6）边：L1,L2,L3,L4,L5,L4,L6,L8,L9 姿态：平卧负载面：A接地面：B,C,框架（续）,机器人识别积木世界框架：面 x 斜视图(y1,y2,y3,y4)物体：正方平面视角：斜俯视斜测俯视视状：平行四边形左上边：y1右上边：y2左下边：y3右下边：y4姿态：平卧直立能载物：是否接地：是否,框架（续）,框架的主要特征 框架名（可带
4、参数）一组属性，每个属性成为一个槽，里面可以存放属性值 每个属性对它的值有一定的类型要求，不同属性的类型要求不一样 有些属性值可以是子框架调用，子框架调用可以带参数 有些属性值是事先确定的，有些属性值需在生成实例时代入 有些属性值在代入时需满足一定条件。有时，在不同属性的属性值之间还有一些条件需要满足,框架系统的功能（续）,描述每个框架实现系统应该提供一套设备可以建立和管理（查阅、修改、推理、）对某类客观事物的一个描述。此描述由一组互相联系、互相支持的框架组成设置一组槽，规定每个槽的性质，及槽与槽之间的关系每个槽在框架中被认为是无内部结构的，但当需要时，它本身又可以扩充为一个有内部结构的框架,
5、框架系统的功能（续）,框架的一般结构.,机器头脑中人的“房间”框架框架房间墙数a=4条件：a 0窗数b=2条件：b 0门数c=1条件：c 0前墙墙框架调用(b,c,b1,c1,)后墙墙框架调用(b,c,b2,c2,)左墙墙框架调用(b,c,b3,c3,)右墙墙框架调用(b,c,b4,c4,)家具家具框架调用地毯地毯框架调用供电供电框架调用天花板天花板框架调用地板地板框架调用条件：b1+b2+b3+b4=b,c1+c2+c3+c4=c,框架墙(w,d,w1,d1)墙面材料白灰油漆墙纸墙面颜色窗数 w1条件：w1 w门数 d1条件：d1 d挂物数挂物*物框架调用窗*窗框架调用门*门框架调用,框架系
6、统的功能（续）,子类母类的属性子类都有。凡是母类框架（称为上层框架）中有的槽，在子类框架（称为下层框架）中不再列出如果某个属性在本层找不到，可以到它的上层框架中去找。若上层框架中找不到，还可以通过上层框架的更上层框架中去找,“厨房”框架作为“房间”框架的下层框架框架厨房转入条件煤气罐数 0煤气罐数1煤气灶煤气灶物框架调用煤气罐煤气罐框架调用菜厨菜厨框架调用水斗 水斗框架调用工作台工作台框架调用,“公用厨房”框架作为“厨房”框架的下层框架框架公用厨房转入条件煤气罐数 0煤气灶*煤气罐*条件：煤气灶数=煤气罐数,框架系统的功能（续）,实例子类的最低层是实例，它已经不是一个类，而只是一个个体的描述，
7、它是框架体系数的叶节点框架实例702 楼 503 号公用厨房墙数煤气罐数 0窗数2门数1前墙墙框架调用(2,1)煤气罐数3煤气灶数3在给出实例时，应同时给出它的所有上层框架中各属性的值,框架系统的功能（续）,匹配产生式匹配一般是完全匹配，部分匹配是特殊情形框架匹配一般是部分匹配，完全匹配是特殊情形框架是对于一类事物的完整描述，它只是这一类事物的代表，当应用于某个具体的个体时，总不可能做到完全一致,框架系统的功能（续）,框架不完全符合实际事物的可能性规定的属性不存在如机器人进入房间时发现根本没有天花板规定的属性值不符机器人从上方斜视积木时看到的不是六边形属性的缺省值和被匹配事物相应属性值不符机器
8、人发现房间中有两扇门为某个属性之值规定的类型或条件不成立机器人从楼梯走进一个没有门的房间,框架系统的功能（续）,框架匹配成功的条件规定必要条件某个属性必须存在某个属性值必须是多少某个条件必须成立规定允许的误差范围（规定缺省值的范围）房间的门数最多不超过4厨房中的煤气罐数不能大雨3计算偏差度规定某个属性值的缺省值允许的偏差通过偏差度，确定属性值符合规定的可信度属性加权通过对所有符合标准的那些属性之权取和，把此和值与一定的阈值作比较而决定匹配是否成功,框架系统的功能（续）,框架匹配成功的条件设置一组判定产生式：当规定条件不成立时，可以利用这组产生式进行推导，如果推导成功，则虽然条件不成立也无妨既规
9、定充分因子，又规定必要因子充分因子：符合标准的属性之权取和必要因子：符合标准的属性之权取和；和值大则不匹配成功的可能性大，和值小则不匹配成功的可能性小不局限于绝对成功的匹配可信度模糊度,框架系统的功能（续）,预测根据预测，可以指导进一步的观察看到三个煤气灶，根据“煤气灶数=煤气罐数”的条件，预测此房间还有三个煤气罐去寻找那三个煤气罐根据预测，可以假定还没有观察到的或难以观察到的事物即使没有找到全部三个煤气罐，也可以假定有三个煤气罐。假定亮灯的房间内有人,框架系统的功能（续）,继承框架之间的继承关系有限制地继承属性：指定从某一框架从另一框架继承那些属性有限制地排斥属性：凡是未列出的属性均自动继承
10、，列出的反不予继承有限制地继承属性值：指明那些属性值是照搬不变的有限制地排斥属性值：指明那些属性值是不予继承的，而其余自动继承有限制地继承条件有限制地排斥条件给出属性值的映射函数：利用映射函数，可以根据上层框架的某些属性值计算出下层框架的某些属性值指明属性的分裂,框架系统的功能（续）,变异反常：客观事物中看到的与框架很不一致的现象机器人看到炉子，当前框架变成“厨房”遇到反常现象：看到床机器人应当考虑：是否需要变换框架进一步观察：炉子的种类、现在的季节煤炉、冬天，改用卧室框架,框架系统的功能（续）,变异变异：如果发现许多边缘现象，这些现象虽然都没有达到能够推翻原有框架的地步，但合起来却构成值得考
11、虑的因素，那就也要研究框架的合用性机器人在一个很小的房间看到10对煤气灶和煤气罐机器人应当分析：或许不是厨房进一步观察：灰尘和蜘蛛网，而且没有一个煤气灶点火。周围没有足够的空间可供人活动仓库,框架系统的功能（续）,更新在发生变异的情况下要采取更新步骤机器人把厨房框架更新为卧室框架最佳猜测法：根据已知条件，采用最可能合用的新框架机器人看到床时，不一定把厨房改更新为卧室框架。可能性有几种：双人床，或几张单人床，则最佳猜测是“卧室框架”一张单人床，室内陈设简单，则最佳猜测是“值班室框架”,框架系统的功能（续）,修改如果变异没有达到必须采取新框架的地步，或者没有合适的新框架可供使用（系统数据库中没有），则可以对老框架进行现场修改，以符合变异的要求。这时，框架中的其余有效部分应该保留,框架系统的功能（续）,查找框架匹配的过程整体与个体匹配上层框架向下层框架转移更新和修改最加匹配匹配过程实现回溯算法查找策略,
