Biểu diễn và Suy luận Tri thức
Biểu diễn và suy luận tri thức là một nhánh của trí tuệ nhân tạo liên quan đến việc mã hóa các sự kiện về thế giới dưới dạng máy tính có thể sử dụng, và suy ra các kết luận mới từ tri thức đã được mã hóa đó.
Definition
Biểu diễn và suy luận tri thức là nghiên cứu về cách thể hiện những gì một tác nhân biết bằng một ngôn ngữ hình thức và cách tính toán các hệ quả logic của tri thức đó, để tác nhân có thể trả lời các câu hỏi và quyết định cách hành động.
Scope
Lĩnh vực này bao gồm các hình thức được sử dụng để biểu diễn tri thức một cách tượng trưng và các quy trình suy luận hoạt động trên chúng: logic mệnh đề và logic bậc nhất với chứng minh định lý và giải pháp, mạng ngữ nghĩa, khung và bản thể luận, logic mô tả, và suy luận không đơn điệu và mặc định. Nó đề cập đến cách sự biểu cảm của một biểu diễn đánh đổi với tính khả thi của suy luận, và cách các cơ sở tri thức được truy vấn và duy trì. Các biểu diễn tri thức thống kê và học được thuộc về phân ngành học máy, và suy luận cụ thể về xác suất được xử lý trong suy luận dưới sự không chắc chắn.
Sub-topics
Core questions
- Làm thế nào để các sự kiện, quy tắc và mối quan hệ về một lĩnh vực có thể được thể hiện bằng một ngôn ngữ hình thức, máy có thể sử dụng?
- Những quy trình suy luận nào suy ra các sự kiện mới từ một cơ sở tri thức, và liệu chúng có đúng đắn và đầy đủ không?
- Sự biểu cảm của một biểu diễn đánh đổi với chi phí tính toán của việc suy luận với nó như thế nào?
- Suy luận nên xử lý thông tin không đầy đủ và các giả định mặc định có thể bị rút lại sau này như thế nào?
Key concepts
- logic mệnh đề và logic bậc nhất
- hệ quả và suy luận
- giải pháp và chứng minh định lý
- mạng ngữ nghĩa và khung
- bản thể luận
- logic mô tả
- suy luận không đơn điệu và mặc định
- vấn đề khung
- đánh đổi giữa tính biểu cảm và tính khả thi
Key theories
- Logic như một ngôn ngữ biểu diễn
- Logic mệnh đề và logic bậc nhất cung cấp một cú pháp hình thức và một ngữ nghĩa lý thuyết mô hình trong đó hệ quả nắm bắt suy luận chính xác, mang lại cho biểu diễn tri thức một khái niệm chặt chẽ về những kết luận nào được đảm bảo bởi một cơ sở tri thức.
- Giải pháp và suy luận tự động
- Nguyên tắc giải pháp của Robinson giảm suy luận logic thành một quy tắc duy nhất, có thể cơ giới hóa trên các mệnh đề, giúp chứng minh định lý hoàn chỉnh bác bỏ cho logic bậc nhất trở nên khả thi và làm nền tảng cho lập trình logic và các hệ thống suy luận tự động.
- Vấn đề khung và suy luận thông thường
- McCarthy và Hayes đã xác định khó khăn trong việc biểu diễn những gì thay đổi và không thay đổi khi các hành động xảy ra (vấn đề khung), bộc lộ những thách thức sâu sắc trong việc hình thức hóa tri thức thông thường đã thúc đẩy nhiều công trình sau này trong logic không đơn điệu.
Clinical relevance
Biểu diễn tri thức là nền tảng của các hệ thống chuyên gia, Semantic Web và dữ liệu liên kết, các ứng dụng dựa trên bản thể luận trong y sinh học và kỹ thuật, trả lời truy vấn trên các cơ sở tri thức có cấu trúc, và xác minh hình thức các hệ thống; các bản thể luận được xây dựng trên logic mô tả là trung tâm của các đồ thị tri thức quy mô lớn.
History
Biểu diễn tri thức dựa trên logic bắt đầu với đề xuất 'advice taker' của McCarthy vào năm 1959 và được đào sâu bởi phân tích vấn đề khung của McCarthy-Hayes (1969) và nguyên tắc giải pháp của Robinson (1965). Các phương pháp cấu trúc song song đã tạo ra mạng ngữ nghĩa và khung của Minsky vào những năm 1970, sau đó được hình thức hóa thành logic mô tả làm nền tảng cho các bản thể luận hiện đại.
Debates
- Biểu diễn logicist so với biểu diễn thủ tục và cấu trúc
- Một cuộc tranh luận kéo dài đối lập việc biểu diễn tri thức một cách khai báo trong logic, với suy luận đa năng, với các biểu diễn cấu trúc hoặc thủ tục (khung, mạng ngữ nghĩa, kịch bản) được cho là nắm bắt tốt hơn tổ chức thông thường; logic mô tả đã phần nào hòa giải hai bên bằng cách cung cấp cho các biểu diễn cấu trúc một ngữ nghĩa logic.
Key figures
- John McCarthy
- Patrick J. Hayes
- John Alan Robinson
- Ronald J. Brachman
- Hector J. Levesque
- Marvin Minsky
Related topics
Seminal works
- mccarthy1969
- robinson1965
- brachman2004
Frequently asked questions
- Sự khác biệt giữa biểu diễn tri thức và cơ sở dữ liệu là gì?
- Một cơ sở dữ liệu lưu trữ các sự kiện rõ ràng và trả lời các truy vấn về chúng, trong khi một hệ thống biểu diễn tri thức cũng mã hóa các quy tắc và mối quan hệ chung và sử dụng suy luận để suy ra các sự kiện chưa bao giờ được lưu trữ rõ ràng. Trọng tâm trong biểu diễn tri thức là suy luận, không chỉ truy xuất.
- Tại sao có sự đánh đổi giữa tính biểu cảm và tính khả thi?
- Các ngôn ngữ biểu cảm hơn có thể nêu ra các sự kiện tinh tế hơn nhưng nhìn chung làm cho suy luận khó tính toán hơn, đôi khi không thể quyết định được. Nghiên cứu biểu diễn tri thức tìm kiếm các ngôn ngữ, chẳng hạn như một số logic mô tả, đủ biểu cảm để hữu ích trong khi vẫn giữ cho suy luận có thể quyết định và hiệu quả.