面向对象的知识表示方法研究学号：1004111204姓名：梅亚 专家系统(Expert System)开发的关键是表示 和运用专家知识，知识表示是对知识的一 种描述，是一种计算机可以接受的、用于 描述知识的数据结构，对知识进行表示就 是把知识表示成便于计算机存储和利用的 某种数据结构，知识表示形式称为知识表 示模式，在此基础上才能进行相应的推理 与演绎。 知识表示方法决定了计算机怎样有效使用 知识；而推理策略决定了推理机如何运用 知识进行推理。知识表示方法及推理策略 的优劣对专家系统的性能起着至关重要的 作用。本文结合异步电机的结构特点，说 明了如何在故障诊断系统中使用面向对象 的方法实现对知识的表示。知识表示方法传统的知识表示方法产生式规则产生式规则是使用最广泛的一种知识表示方法，其基 本形式为：签条件then动作(或结论)。整个产生式的含义 是：如果条件被满足，则可推出结论或执行动作所规定的操 作。推理形式以演绎推理为基础，把一组产生式放在一起， 协同作用，一个产生式生成的结论可供另一个产生式作为 已知事实使用，以求得问题的解决，这样的系统称为产生式 系统。这种表示方式接近于人的思维，自然、简洁、易于理 解，规则相对独立。但也存在工作效率不高，求解复杂问题 时容易引起组合爆炸，不能表达结构关系的知识等缺点。 框架 框架是一种描述所论对象属性的数据结 构。在框架表示法中，框架被看成是知识 表示的基本单位。不同的框架之间可以通 过属性之间关系建立联系，从而构成一个 框架网络，充分表达各对象问的关系。一 个框架由若干个叫做“槽”的结构组成， 用于描述所论对象某一方面的属性，每一 个“槽”根据实际情况分为若干个“侧面 ”，用于描述相应属性的一个方面。 框架推理主要通过框架匹配与填槽实现。 框架表示法突出特点是善于表示结构性知 识，能把知识的内部结构关系及知识之间 的联系表示出来，另外，框架具有的继承 性，使其减少了知识的冗余。但在多重继 承时可能产生属性描述的多义性，而且框 架不善于表示过程性知识。 语义网络表示法 语义网络表示法是通过概念及其语义关系来 表示知识的一种网络图。一个语义网络就是 一个带标识的有向图，其中，有向图的节点 表示各种事物、概念、属性、动作、状态等 ，有向弧表示所连接的节点间的某种语义联 系。大多数语义网络系统采用的推理机制都 是以网络结构的匹配为基础的，主要包括网 络匹配、继承推理和网络演绎三个方面。语义网络表示法的优点是它能很容易地增 加、修改、删除节点和弧并能通过表示层次 关系的ISA和表示集合关系的AKO实现继承 性。其缺点在于缺乏形式化的表示体系，由 于节点间的联系多样而使得知识的存储、修 改和检索变得困难，推理、管理和维护相对 复杂。 面向对象的知识表示方法 目前，面向对象技术的研究已经深入到计算机软、硬 件的多个领域，人们开始把面向对象的思想、方法用 于智能系统的设计与构造，并在知识表示、知识库的 组成与管理、专家系统的设计等方面有了一定进展。 相对于传统的知识表示方法，面向对象的知识表示方 法从客观世界的具体事物及事物间的联系进行抽象， 更符合人们认识问题和分析问题的习惯思维方式，并 具有代码重用和可维护性好等特点。用面向对象的方法表示的知识系统中，对象的静态属 性就是对象具有知识，而对知识的处理方法和操作就是该 对象所具有行为，因此，一个从客观世界抽象出来的对象可 表示为：=(ID，DS，MS。MI) 其中：ID是对象的标识符，即对象名；DS是对象的数据 结构，描述对象的静态属性；MS是对象的方法，用于说明对象 提供的对静态数据进行处理的方法操作，由于对象的数 据只能由其具体操作来改变，其它对象不能操纵，从而体现 了面向对象方法所具有信息隐蔽性即封装性；MI作为对象 的消息接口，用于接收外部信息和驱动内部相关操作及产 生向外的输出信息， 问题的求解就是依靠对象问传递消息 完成的。面向对象设计需要将一组客观对象具有的共同特征抽 象出来，即采用从特殊到一般的归纳方法构造类，为系统构 成提供了同一类对象之间代码共享的手段。此外，面向对象 设计还是一个建立类层次的过程，派生类通过继承机制从 较简单的基类中继承特征，实现代码重用，为系统构成提供 了类之间代码共享的手段。用面向对象方法表示知识时需 要对类进行描述，具体描述形式如下：class： 【】 Structure Method Restraint 】 END 其中，类名是系统中类的唯一标识，如果 该类是由其它类继承而来，则superclass指 出其基类名字，给出类所有对 象所共享的一组变量，用于描述类对象的数据结构，给出对类对象可进行的操作和方法 ，也可以是一组规则，指出该 类对象应满足的限制条件。推理机制 领域专家解决领域问题的能力主要体现在两个 方面： 一是专家拥有大量的知识。 二是专家具有选择知识来解决问题的能力。知识 库和推理机是 专家系统必不可少的组成部分， 是基于知识的推理的基础和核心。在面向对象的 知识表示方法中，知识对象将实体属性、知识以 及知识处理方法封装在一起，知识对象通过消息 (接口)与外部发生联系，整个推理过程就是消息 在各对象之问传递的过程。 面向对象的推理过程是知识对象类的实例 化过程，如果传递到知识对象的消息触发 了其方法，则该知识对象被激活，知识对 象类实例化一个知识对象过程是：如果该 对象还包含其他对象类作为自己的成员， 则首先实例化那些对象，然后进行属性填 充、继承、过程调用等方法获取知识，建 立起一个新对象。 对象创建后开始进行推理，推理首先在对象内 部，在知识对象内部确定导致该知识对象对应 的结构元素发生故障的子结构或发生故障的同 层次的其它结构元素，如果是子结构故障，说 明故障发生在对象所在实体，则引导系统向下 一层次进行诊断；若是同层次的其它结构元素 发生故障，则转到同层次的其它知识对象进行 诊断推理。按上述方法将推理一直进行下去， 直到得到诊断结果。整个推理过程可以表示成 一个树形结构，树的叶子结点就是诊 断的结果。谢谢！