人工智能——产生式表示法

“产生式”由美国数学家波斯特（E.POST）在1934年首先提出，它根据串代替规则提出了一种称为波斯特机的计算模型，模型中的每条规则称为产生式。

1972年纽厄尔和西蒙在研究人类知识模型中开发了基于规则的产生式系统。

1. 产生式的基本形式

或 IF P THEN Q

表1 产生式表示的常用结构及示例

2. 产生式系统

把一组产生式放在一起，让它们互相配合，协同作用，一个产生式生成的结论可以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。

图1 产生式系统

图2 产生式求解系统问题的一般步骤

3. 动物识别系统产生式推理链

设动物识别知识库中已包含识别虎、金钱豹、斑马、长颈鹿、企鹅、鸵鸟、海鸥等7中动物15条规则。

R1：IF 某动物是哺乳动物 AND 是食肉动物 AND 是黄褐色 AND 身上有斑点 THEN 该动物是金钱豹

R2：IF某动物是哺乳动物 AND 是食肉动物 AND 是黄褐色 AND 身上有黑色条纹 THEN 该动物是老虎

R3：IF 某动物是有蹄类动物 AND 有长脖子 AND 有长腿 AND 身上有暗斑点 THEN 该动物是长颈鹿

R4：IF 某动物是有蹄类动物 AND 身上有黑色条纹 THEN 该动物是斑马

R5：IF 该动物是鸟 AND有长脖子 AND 有长腿 AND不会飞 AND有黑白两色 THEN 该动物是鸵鸟

R6：IF 某动物是鸟 AND会游泳 AND不会飞 AND有黑白两色 THEN 该动物是企鹅

R7：IF 某动物是鸟 AND会游泳 AND善于飞 THEN 该动物是海鸥

R8：IF动物是哺乳动物 AND 嚼反动物 THEN 该动物是有蹄类动物

R9：IF 某动物有毛发 THEN 该动物是哺乳动物

R10：IF 某动物有奶 THEN该动物是哺乳动物

R11：IF 某动物有羽毛 THEN 该动物是鸟

R12：IF 某动物会飞 AND 会下蛋 THEN该动物是鸟

R13：IF 某动物吃肉 THEN 该动物是食肉动物

R14：IF 某动物有犬齿 AND 有爪子 AND 眼盯前方 THEN该动物是食肉动物

R15：IF 某动物是哺乳动物 AND 有蹄子 THEN该动物是有蹄类动物

图3 动物识别系统的推理链

已知 有斑点、长脖子、长腿、有奶、有蹄子

正向推理：R10-->R8-->R3

反向推理：假设R1到R7的某个结论成立，逐个与现有事实匹配

正反向混合推理：正向推理，有斑点-->豹子或长颈鹿；根据其他事实反向推理

表1 产生式表示法的特点

4. 产生式表示法的适用范围

1) 由许多相对独立的知识元组成的领域知识，彼此间关系不密切，不存在结构关系

2) 具有经验型及不确定性的知识，而且相关领域对这些知识没有严格、统一的理论

3) 领域问题的求解过程可被表示为一系列相对独立的操作，而且每个操作可被表示为一条或多条产生式规则

参考文献：

[1] 王永庆. 人工智能原理与方法. 西安: 西安交通大学出版社

[2] 尹朝庆. 人工智能方法与应用. 武汉: 华中科技大学出版社, 2007.