[发明专利]一种专家系统知识表示机制和推理方法

说明书

技术领域：

本发明涉及知识工程中知识的表示方法以及专家系统中推理机制的实现技术，属于计算机科学领域。

背景技术：

知识的表示方法是知识工程中一个最基本的研究问题。因为知识有内容和形式之分，所以知识表示方法也被划分为句法系统(Syntactic Systems)和语义系统(SemanticSystems)。前者着眼于表示知识的形式，而不关心被表示的知识的内容，这样的系统用简单，统一的规则来操作表达，而不必关心表达包含什么信息。语义系统则处于另一极端，它没有统一形式，表达的每一片断对应于不同块的信息，推理规则也相对复杂一些。

推理机制作为专家系统中一个重要的环节，决定了专家系统的价值和效率。就推理本身而言，它包含两个基本方面：知识和逻辑。从逻辑角度划分，推理可分为两类：精确推理和不精确推理。精确推理实际上就是演绎推理，不精确推理有归纳推理，概率逻辑推理，模糊逻辑推理，非单调逻辑推理等。从知识的表示方法来划分，推理可分为基于知识的推理，基于规则的推理，基于语义网的推理，基于框架的推理等。目前，在国内外专家系统的应用中，基于知识的演绎推理是最为可靠和流行的。

发明内容：

本发明要解决的技术问题是：建立一个简单实用的知识表示机制和一套通用可靠的推理方法，使得专家系统容易构建，而且具有一定的普适性和强大的可靠性。

本发明采用的技术方案是：

知识表示机制

知识表示法又称知识表示模式或知识表示技术。

对于知识表示方法的研究离不开对知识本身的研究，由于目前人类对自己头脑中的知识的结构及形成机制还没有认识清楚，所以知识表示的完整的理论也就无法建立。已有的一些知识表示方法都是按照个人的理解从不同的角度进行探索的。70年代人们对知识表示问题形成了两种不同的看法。Winograd等人(1975)认为知识是陈述性的(Declarative)，即知识是一些已知的客观事物(knowing what)。另一些人认为知识是过程性的(Procedural)，是客观存在的一些规律(Knowing How)。成述式将知识表示成一批静态的事实，附带一小组处理它们的通用程序。过程式则把知识表达成使用知识的过程。

因为知识有内容和形式之分，所以知识表示法也被划分为句法系统(SyntacticSystems)和语义系统(Semantic Systems)两大类。前者着眼于表示知识的形式，而不关心被表示的知识的内容，这样的系统用简单，统一的规则来操作表达，而不必关心表达包含什么信息。语义系统则处于另一极端，它没有统一的形式。表达的每一片段对应不同块的信息，推理规则也相对复杂一些。

我们考虑到为了方便于用计算机对知识进行存储和利用，也方便于专家系统进行形式化和符号化的演绎推理(因为日常生活中大部分结论都是经过演绎推理得来的)，我们采用“事实----规则----结论”的形式来对各种元知识以及它们之间的关系进行组织和管理。

知识表示形式的结构图如图1所示。

其中事实单元用来存储各种各样的元知识，由两个字段组成：事实编号和事实内容。结论单元存储各种各样的结论，包括初级结论(即可以由单个规则推理得到的结论)和高级结论(即无法由一个规则推理得到的结论)，它也由两个字段组成：结论编号和结论内容。规则单元即是事实与结论之间的关系的体现，它的实质是一张三元表，建立在“事实，已有结论，待推理的结论”这三者的映射上，规则由四个字段组成：规则编号，事实前提编号，结论前提编号，对应结论编号。

采用上述知识表示机制的优点：

1.结合了句法系统(Syntactic Systems)和语义系统(Semantic Systems)两大类知识表示方法的优点。我们既可以在符号化的演绎推理中使用“事实编号”，“结论编号”，“规则编号”进行推理，又在编号与内容(即语义)之间建立了一一对应的映射关系。这样不仅简化了推理规则的复杂程度，也建立了知识的统一的表示形式。