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文檔簡介

1、2.1概述/?')?/ ”機(jī)糾嚴(yán)OS心死一人工«能原理與應(yīng)用期迎便用北諜件知識(shí)是人類孤能的共礎(chǔ)。人類從申階級(jí)斗 爭、牛:產(chǎn)斗了*和科學(xué)試驗(yàn)等社會(huì)實(shí)跋活動(dòng)屮,其 “"秤能沽勸過程聲茨是“創(chuàng)屮獲取知識(shí)井運(yùn)J U知識(shí)的 過程。人工科能是一門研究川計(jì)養(yǎng)機(jī)來模仿和執(zhí) 行人腦的杲些初力功能的交義學(xué)科所以人列 能問題的求解也是以知識(shí)為M礎(chǔ)的。如何從現(xiàn)實(shí) 世界中獲取知識(shí)、如何將Li獲得的知識(shí)以計(jì)算機(jī) 內(nèi)部代碼的形式加以合理的表示以便于存儲(chǔ),以 及如何運(yùn)出這些知識(shí)進(jìn)行推理以解決實(shí)際的問題, 即丸1識(shí)的獲取、知識(shí)的農(nóng)示和運(yùn)川知識(shí)進(jìn)行推理 是人匸押能學(xué)科要研究的=個(gè)上燙問題。本章, 將對(duì)

2、知識(shí)的仃關(guān)概念及常川的知識(shí)表示方法進(jìn)行 討論。 2. L 1知識(shí)、侶怠和數(shù):庭數(shù)捱與信息是兩個(gè)密切相關(guān)的概念.數(shù)據(jù)是記錄信息的符號(hào).是 僧息的戰(zhàn)體和表示e信a是對(duì)數(shù)挖的解釋、是數(shù)據(jù)在特定場合下的 具體含義只有把曲者帝切地結(jié)合起來,才能實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)實(shí)世界中某 一具體事物的皓述另外-數(shù)拯和信息又是兩個(gè)不同的概念-相同 的戳據(jù)在下同的環(huán)段下表示不同的含義,纜涵侖不同的信息。比如. T0(r是一個(gè)數(shù)據(jù).它可能表示TM元錢“,也可表示rot)個(gè)人S 若 對(duì)于學(xué)主的考試成績來說.可能哀示TOO分"。同樣,相同的信息也 可以用不同妁數(shù)攜表示出來。比如,池下工作者為了傳達(dá)情報(bào)信息, 可以用一首詩詞的稈一

3、句的第一個(gè)字袒成一句話,戒詩的斜對(duì)前線 上的字組成*;一旬話來傳達(dá)倩息,也可能會(huì)用一個(gè)代碼或數(shù)字來表 示同一借息。2.1概信息是耍以數(shù)據(jù)的形比來蟲達(dá)和傳遞的-數(shù)*中蘊(yùn) 涵石信息.然而并不是所仃的數(shù)據(jù)中都加涵看信息 而是只有那些仃格式的數(shù)抓才有意義.對(duì)數(shù)據(jù)中的信息 的理解也是匸觀的、W人的開的.是以韻加知識(shí)為I的 的。比如,你右到0351.7011320這樣的數(shù)字,你對(duì)能會(huì)根 據(jù)自己已冇的知識(shí)猜測到它是一個(gè)電話號(hào)碼.但不知道 它是哪個(gè)城巾的電W兮碼.但如果你通過 些力法確定 0351是人原山的區(qū)號(hào)后.以后再碰到相同格式的數(shù)師d 你就會(huì)知道它代衣太原由的個(gè)電話號(hào)碼實(shí)際上你的 知倶也就増丿川r

4、76;不同格式的數(shù)據(jù)蘊(yùn)漁的信息姜少也不 一樣,比如.圖像數(shù)據(jù)所鎰涵的信息駅就人,而丈木數(shù) 擱所編油的信息吊就少.2.1信息在人類生活中占有十分重要的地位,但是,只有當(dāng)把有關(guān) 的信息關(guān)聯(lián)到一起的時(shí)候它才育實(shí)際的總義 一股把有關(guān)信息關(guān) 聯(lián)在一起所形成的借息結(jié)構(gòu)稱為知識(shí).知識(shí)是人們?cè)陂L期的主活及 社會(huì)實(shí)踐、科學(xué)研究及實(shí)驗(yàn)中枳累超來的對(duì)吝觀世界的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn), 人們把實(shí)我豐獲勺的信息關(guān)聯(lián)在一趕 就獲勾了知識(shí)綜上所述.知識(shí)、信息和數(shù)據(jù)是三個(gè)層次豹槪念-有格式的數(shù) 據(jù)經(jīng)過處理、解釋過程會(huì)形成信息,而把有關(guān)的信息關(guān)聯(lián)到一起, 經(jīng)過處浬過程就形成了知識(shí).燦識(shí)是用信息表達(dá)的,信息則是用數(shù) 據(jù)表達(dá)的,這種層次不僅反

5、映了數(shù)據(jù)、信愿和知識(shí)的因果產(chǎn)生關(guān)系, 也反唳丁它們不司的拽象程滾。人類在社會(huì)實(shí)我過程中.其主妥的 智能活動(dòng)就是農(nóng)取劉識(shí),并運(yùn)用知識(shí)解決生活中遇到的各種問題-2.1概2. 1. 2知識(shí)的恃性1.知識(shí)是人們把實(shí)踐中獲得的信息關(guān)聯(lián)在一起所形成的侑息結(jié)構(gòu)。 a有以卞一些恃性.任何知識(shí)郴是在一定環(huán)境和條件下產(chǎn)生的,所以知識(shí)的正確性也 是在一定的菰捉下才鴕正確的。不確定討知識(shí)是有關(guān)信息關(guān)聯(lián)在一&形成的信息結(jié)構(gòu),借息”與“笑聯(lián)" 是構(gòu)成知識(shí)的関大要索。4于現(xiàn)冥世界的復(fù)雜性,信息可能星精確 的.也可能是不梢確的、模細(xì)的;關(guān)聯(lián)可能是確定的.也可能是不 駙定的.這儘«得知識(shí)不總是只有H

6、和假兩種狀態(tài),而是在真和假 之洵存在冇很弟狀態(tài),即存在真的ffl曳問®-知識(shí)的這一持性稱 為不磧!定性。22.1概述3. 可表示性知識(shí)足可以川形式化的東四衣示的.比如可以用譏右、 文字、圖形、公式等來農(nóng)達(dá)知識(shí),正足山J:知識(shí)的這- 特性.才能使我們將知識(shí)數(shù)據(jù)化.才能用計(jì)算機(jī)來心儲(chǔ) 知識(shí)、傳播知識(shí)利利川幻1識(shí)。4. 可利用性我們每時(shí)每刻部在利用我們所掌握的知識(shí)來解決現(xiàn) 實(shí)円界中的并種問題.如果知識(shí)不R有可利川件.我們 就不能積累我們的知識(shí),世界就不會(huì)詢進(jìn)。2.1概 2.1. 3知識(shí)的分類對(duì)知識(shí)從不同的和度劃分.可得到不同的分類方法。(1) 以知識(shí)的作川范田劃分.對(duì)分為常識(shí)性知識(shí)和領(lǐng)域性

7、 知識(shí)(2) W知識(shí)的作用及農(nóng)示來劃分,可分為事實(shí)性知識(shí)、規(guī) 則性知識(shí)、控制杵知識(shí)和兀知識(shí)。-事實(shí)性知識(shí)是指有關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的槪念、實(shí)、事物的禺性、狀態(tài)及 其關(guān)京的描述,包括事物的分類、屈性、B物間關(guān)系、科學(xué)事實(shí)、 容觀事實(shí)尊。-規(guī)則性知識(shí)是指有關(guān)問題中與事物W行動(dòng)、動(dòng)作相聯(lián)系的因果關(guān) 系知識(shí),這種知識(shí)是動(dòng)態(tài)的、殳化的。常以“如果.,則.'* 的形式出現(xiàn).-經(jīng)制性知識(shí)是指有關(guān)問SZ的求網(wǎng)步驟、技巧性知識(shí),告訴該怎么 做一件爭。也包括當(dāng)有翁個(gè)動(dòng)作同時(shí)被激活時(shí).應(yīng)選擇師一個(gè)動(dòng) 作來執(zhí)行的知識(shí)。元知識(shí)是指有關(guān)知識(shí)的知識(shí).星知識(shí)庫中的高層知識(shí).包括怎樣 便用圾則、解釋規(guī)則、校駿規(guī)則、解釋程序結(jié)構(gòu)尊知

8、識(shí)(3)以知識(shí)的確怎性來劃分.町分為確定知識(shí)和不確足知U)按照人類的思維及認(rèn)識(shí)方法來分.可分為邏輯性知識(shí) 利形彖性知識(shí)02.1概 2. 1. 4知識(shí)的表示知識(shí)表示是研究用機(jī)劈表示知識(shí)的可行性、有效性的一般方 法,是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與控制結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一體,既考慮知識(shí)的存績又考 慮知識(shí)的使卑-知識(shí)表示實(shí)際上就是對(duì)人類知識(shí)的一種描述,以把 人類知識(shí)表示成計(jì)算機(jī)能夠處埋的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu).對(duì)知識(shí)進(jìn)行表示的過 程就是把知識(shí)編碼成菜種數(shù)握結(jié)構(gòu)的過程。知識(shí)表示方法可分為陳述性知識(shí)表示和過程性知識(shí)表示兩大類。 但兩者的界限又不十分明顯,也雅以分開。(1陳述性識(shí)表示主耍用來描述事丈性知識(shí).這種表示方法將告訴人們, 所描述的客觀

9、事物涉及的“對(duì)彖"是什么,知識(shí)表示就長將對(duì)象的有關(guān)事實(shí)“陳 述”出來”其以敦捉的形式表示-這類衣示法將知識(shí)表示與知識(shí)的運(yùn)用椎理) 分幵處理,在表示知識(shí)時(shí),并不涉及如何運(yùn)用知識(shí)的問題,是一種靜態(tài)的按 啓述方注2.1概述(2過程性知識(shí)表示主要用來描述規(guī)見性知識(shí)和控制結(jié)構(gòu)知識(shí).這種袤示 方 法戟星告訴人們”怎么做”,知識(shí)表示的形式屋一個(gè)“過程“,這一“過 程"就是求解程序它將知識(shí)的表示與運(yùn)用(椎理栢縮合,知識(shí)就離 于程序之中,是一種動(dòng)態(tài)的描述方法在上述兩類知識(shí)衣示方i上中,包含了多種貝體的力社. II詢用得較多的知識(shí)衣示方法有十余種,如階謂詞邏輯 表示法、產(chǎn)牛式表示法、框架農(nóng)示汰

10、、誥義網(wǎng)絡(luò)表1法、 面向?qū)﹀璞硎痉?、狀態(tài)空間表示法、腳本表示法、過程 表小法等a階謂詞邏輯農(nóng)示法2.2.1 知識(shí)的謂詞邏輯表示法所謂謂詞公式就是用謂詞聯(lián)接符號(hào)將一些謂詞聯(lián)接起 來所形成的公式.謂詞公式的讒細(xì)討論將在第三章中給出(1) 對(duì)爭實(shí)性知識(shí),謂詞邏輯的表示法通常是由以合取符號(hào) (A)和機(jī)取符號(hào)(V)聯(lián)接形成的謂詞公式來表示a例如,對(duì)事實(shí)性知識(shí)張三是學(xué)生,李四也是學(xué)生m可以表 示為:ISSTUDENT(張三)A1SSTUDENT(李四)這旻ISSTUDENT(x)是一個(gè)謂詞,表示x是學(xué)生;(2) 對(duì)規(guī)則性知識(shí),謂詞邏輯表示法通常由以握含符號(hào)聯(lián)接7 成的謂詞公式(即舉含式】來表示.例如,對(duì)于

11、規(guī)W:如果X"則y可以用下列的謂詞公式a行表示:x-*v«階謂詞邏輯農(nóng)示法2.2-2.2.2 用謂詞公式表示知識(shí)的步驟III卜込介紹可知.可以川以介取符(A)和析取符號(hào) (V)聯(lián)按形成的謂詞公式衣示:J匸實(shí)性知識(shí).也可以川蘊(yùn) 會(huì)戀號(hào)聯(lián)接形成的謂詞公式衣示觀則性知i兒 卜而是川謂 訶公試衣示知識(shí)的步孫:(1)定義謂訶及個(gè)體,確定每個(gè)謂訶及個(gè)體的確切含義。<2.»根據(jù)所耍表達(dá)的為物或概念.力侮個(gè)訓(xùn)詞中的變兀 賦以牯定的值。<3)根所耍衣達(dá)的知識(shí)的語義,用適半的聯(lián)接符號(hào) 將各個(gè)謂詞聯(lián)接起來.形成謂訶公式。階謂詞邏輯農(nóng)示法 2. 2.3 謂詞公式表示知識(shí)的舉例

12、例2. 1設(shè)冇下列事實(shí)性幻說,張曉輝S-名計(jì)算機(jī)系的學(xué)生,但他不喜炊編程序李時(shí)弟比他父親長徇高。:按照表示知識(shí)的步啜用i胃詞公式表 示上述知識(shí)。請(qǐng)用謂詞公式袤示這些知識(shí)。艇:按照表示知識(shí)的步驟,冃渭詞公式表示上述知識(shí)。首龍定義謂詞如下:COMPVTER(x): X是il算機(jī)系的學(xué)生LlKB(x.y): X喜歡*HIGHER(乂y): x 比y 長得高.這里涉及的個(gè)體有S張曉輝(zlianexh)、編程序(prosrammmg) 李曉IB Jixp),以函數(shù)fmheidi印)表示李曉鵬的父親:第二步:將這些個(gè)體代入謂詞中,得到 COMPUTER(zhangxh).L IKE<zl xnng

13、xli.pl ogi aiuiung)jnGII£K(h?<p ,fthci(lixp) 第三步:糧據(jù)語文:用邏聯(lián)接詞將它們聯(lián)接起來,就得到了表示上述知識(shí)的謂詞公式:COMPUTERzhangxh)A LIKE(7hangxh,prograniinin lIIGHER(lixpJathcr(lixp)%2. 2下列知識(shí)是一些規(guī)則性如識(shí):人人強(qiáng)勞動(dòng).所育整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù)。自然數(shù)都是大于零的輕哉。請(qǐng)冃謂詞公式表示這些知識(shí)。階謂詞邏輯農(nóng)示法解=酋先定義謂詞如下:MAN(x): X是人.LOVEOcy): X愛y.N(x): X是自然數(shù)I(x): x是 S聚。E(x): X是偶數(shù)d

14、O(x): X是腎數(shù).GZ(x): X大于零。按照第二步和第三步的要求,可以徉到:“人人愛勞動(dòng)”用謂詞公武表示為(Vx)(MAN(x)LO(x.labour) -自然數(shù)都是大于*的«§數(shù)"表示為Wx)(N(x)iGZ(x)八I(x) “所有的整數(shù)不是偶數(shù)就是奇數(shù)”表示為(Vx)(I(x)-E(x)VO(x)例2. 3機(jī)器人搬弄積木塊問題表示。設(shè)在一個(gè)房間有一個(gè)機(jī)器人ROBOT, -個(gè)識(shí)水塊BOX,兩卜察了A和B開始時(shí),機(jī)器人ROBOT在更櫥ALCOVE的 旁邊,且兩手是空的,桌于A上放著枳木塊BOX,桌子B上是空的機(jī)船 人ROBOT將耙枳水塊BOX從臬子A轉(zhuǎn)移到臬

15、子B to如何用一階謂詞邏輯來表示這一問歴呢?解:根據(jù)上述給出的知識(shí)表示步陳,解題如下:(】)不問題涉及的常fi定義為 機(jī)斡人:ROBCT:積末塊:BOX:(2)定義謂詞如下.表置是桌子表JC在y的旁邊; 恚W在X的上面,壁捋:ALOOVB:卓子:A;卓子:BTABLE(x) AT(x.y) ON(w,x)EMPTY HANDED(3C) HOLDS(rv) EMPT"rABLE(x)表雙豐是空的 表y拿著W 表#子工上;«空的階謂詞邏輯農(nóng)示法(3) 根畫問題的描述將問題的初始狀態(tài)和目標(biāo)狀態(tài)分別用謂詞公 式表示出來。問題的初始狀態(tài):AT(ROBOT.ALCO)AEMPTYH

16、zNDED(ROBOT)AON(BOX.A) ATABLE(A) ATABLE(B)A EMPTYTABLE(B)問題的目標(biāo)狀態(tài):AT(ROBOT,ALCOVE)八 EMPTYHANDED(ROBOT)八 ON(BOX.B) 八 TABLES) A T-BLE(B) AEMPTYT ABLE(A)(4) 在將問題表示出來之后,如何求解問題。在4?問題時(shí)初始狀態(tài)和目標(biāo)伏態(tài)表達(dá)山來之后,對(duì)此問應(yīng) 的求解,實(shí)際上就是妾尋找一檢機(jī)S人可執(zhí)行的操作.利用這矩 操作實(shí)現(xiàn)初始伙態(tài)到目嫌狀態(tài)的轉(zhuǎn)交。機(jī)器人可執(zhí)行的換作尸實(shí)際上也可以用謂詞公式親表示.通過分析合 發(fā)現(xiàn),搽作一分為先決條件(為完成村應(yīng)換作所必須具各

17、的條件)知?jiǎng)?作兩部分-尢決條件可以很容易地用謂詞公歡表示.而動(dòng)作可通過動(dòng)作前 后的伏態(tài)變化表示出來,14:只要11出執(zhí)行動(dòng)作后,應(yīng)從動(dòng)作西的伏態(tài)衰中 刪除和增加什么謂詞公式就描述了相應(yīng)的動(dòng)作.本例中,機(jī)賽人ROBOT將積木塊BOX從桌于A移到桌子B所要執(zhí)行的操作有 如下三個(gè)JaOTO(x.y):從X處建到y(tǒng)處.PICK.lT(x)i在X處拿起盒子 SETDOWN(k)i在X處放下盒子 這三個(gè)操作可分別用條件和動(dòng)作表示如下:GUTOfy)條件:AT(ROBOT.x)增加 AT(ROBCT.y)動(dòng)作:劇除 AT(ROBOTjt),階謂詞邏輯農(nóng)示法P ICK-LTP(x)條件:ON(BOXx)AT

18、ABLE(x)AAT(ROBOT,x)AEMPTYHANDED(ROBOT) 幼作!也除 OMBOX.x)/'、EMPTYILVNDED(ROBOT)增加 HOLnS(ROBf)T.BOX)SET-DOU-K(x)條件:T.*lBLE(x) AAT(ROBOT.x)A HOLDS(ROBOT,BOX) 動(dòng)作:刪除 HOLDS(ROBO1BOX)增加 ON(BOXX)/EMPTYHANDED(RGPOT)機(jī)盎人在執(zhí)行每_ts:作之前,總要先檢a所需的先決條件是否滿足, 只有先決條件得到W足以后,才執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。如機(jī)器人拿起A桌上的 BCX這一操作,先決條件是ON(BOX.A)AAT(R

19、OBOT,A)AEMPTYHANDED(ROBOT)對(duì)先決條件成立與否的5&證可使用集三章將介紹的歸結(jié)法來完成 這里暫不討論。妙4-2.2.4 一階謂訶邏輯表示法的特點(diǎn)階謂詞邏僻是 種形式諂H系統(tǒng)它川數(shù)理邏W 的方法研允推理的規(guī)律,即條件勺結(jié)論Z間的鎰?dòng)完P(guān) 系,仃以下一叫特點(diǎn):(1) I然性。謂詞邏績是一種接近于|'|然語H的形式語工 用它農(nóng)示問題易被人理解和接受.(2) 適宜于梢確性知識(shí)的衣爪.而不適宜于不確定性知識(shí) 的農(nóng)尿. 易實(shí)現(xiàn)。用謂詞邏勒啦衣示的知識(shí)可以比較容易地轉(zhuǎn) 換為計(jì)算機(jī)的內(nèi)部形式.易干模塊化.便于対知識(shí)的 増加、刪除和修改。2.3產(chǎn)個(gè)式農(nóng)示法2.3.1 什么是

20、產(chǎn)牛式產(chǎn)生式”這一術(shù)語是1913年山美國數(shù)學(xué)家Post首先提 出的.他根據(jù)屮替代規(guī)則捉出了一種稱為Post機(jī)的訃 舜模型.模型中的a條規(guī)則稱為一個(gè)產(chǎn)生式。所以, 產(chǎn)牛.式表小法乂稱為產(chǎn)牛式規(guī)則衣示法。-2. 3. 2嚴(yán):牛式可衣示的知識(shí)種類及基木形式適介r農(nóng)示事實(shí)性知識(shí)和規(guī)則件知識(shí)。在農(nóng)示事實(shí) 性知識(shí)和規(guī)則性知識(shí)時(shí)乂對(duì)根據(jù)知識(shí)是確定性的還是 不確定柱的分別進(jìn)行表示。乩基本形式是P-Q 或IF P THEN Q2.3產(chǎn)心式農(nóng)示法 2. 3. 3知識(shí)的農(nóng)示力法1-確定怪規(guī)則加識(shí)的產(chǎn)生式表示P Q 或吿 IF P 7IIEN Q其中,P是產(chǎn)生戎的前提;Q是一組結(jié)論或操作,用于指出前提P所 指示的條件

21、被満足E寸,應(yīng)該得出的結(jié)論或應(yīng)該執(zhí)行的操作2. 不硝定性規(guī)剛知識(shí)的產(chǎn)生無表示P Q 置信度)或者 IF P TinSN Q (S信度; 其中,P是產(chǎn)生式的前提;Q是一組統(tǒng)論或操作。邑知爭實(shí)與前提中 所規(guī)定旳條件不能精碑匹配時(shí),只要按照,信度"的要求達(dá)到一 定的相似度.就認(rèn)為己知爭實(shí)與前»舉件相匹S?'嗎按照一定的 算法將這種可能性(或不確定性)傳謝到谿論。2.3產(chǎn)牛式表示法 2. 3. 3知識(shí)的衣示力法3. 硝定性專實(shí)社知識(shí)的產(chǎn)生式表示不實(shí)桂知說的表示形式一般便用三元sa來衰示,(對(duì)彖,«性,fi> 取 J關(guān)系.對(duì)象1,對(duì)象2)如孚實(shí)"老李

22、年齡是40歲,便可表示成(U, Age, 40)而老李.老張是閉友: 可寫成算二種形式的三元龜,(Friend. Li. Zliaug)4. 不端定桂爭實(shí),性知識(shí)的產(chǎn)生式表示不確定事實(shí)性知識(shí)的蔻示形式一眾使用四元組來衷示?(對(duì)象,風(fēng)性.值.可信度值)或 <關(guān)系.對(duì)期對(duì)眾2,町信皮值) 如老李旳年齡很可能是40歲",可以表示為(Li, Age. 40. O S)而“老李.老張是朋友的可能性不大,可表示為(FriQiid. L1. Zhaiig< 0 1)9 3 1 產(chǎn)/1: 1V系結(jié)的糾成i上生武系統(tǒng)一股由2個(gè)基鼻部分鉛成:規(guī)則庫、綜合數(shù)據(jù)庫 和蛙理機(jī)。它們之間的關(guān)系如E2

23、 1所示。I廠麗機(jī)T1絳含婁擔(dān)庫圖2. L產(chǎn)生式系統(tǒng)的基本絕構(gòu)規(guī)則庫就是用于揃逹某領(lǐng)城內(nèi)知識(shí)的產(chǎn)生式;合包含善 將問題從初始狀態(tài)轉(zhuǎn)換成目標(biāo)狀態(tài)(或解狀態(tài))的變換規(guī)則. 是專彖來統(tǒng)的核心綜合取海又稱為字實(shí)庫,用干存放輸入的爭實(shí)、外部數(shù) 據(jù)庫輸入的車實(shí)以及中河結(jié)果耳實(shí))和®后結(jié)果的工作區(qū).推理機(jī)是一個(gè)或一組薦用來控制W協(xié)調(diào)規(guī)則庫與綜合 數(shù):克庫的運(yùn)行包含了推理方武和控制策略.2.3產(chǎn)個(gè)式農(nóng)示法 2. 3.5產(chǎn)生式系統(tǒng)的推理方式產(chǎn)生式系統(tǒng)推煌機(jī)的推鋰方式有正向推理.反向唯理和雙向推理三f+o 1正向推理從己知事實(shí)出發(fā),通過規(guī)則庫求得結(jié)論.正向推理方弍也被稱為數(shù)據(jù)期 動(dòng)方式或自底向上的方式它

24、的推琨過稈是Cl規(guī)則庫中的履則七綜含數(shù)據(jù)崖中的事實(shí)進(jìn)行匹配,得到匹配的規(guī)則 集合.2使用沖究翳決算法.從匹re規(guī)則棄合中選擇一條規(guī)則作為啟用現(xiàn)則(3)執(zhí)行啟用規(guī)則的后件.將:啟用觀則的后件送入綜合效拡庫或?qū)C 合蛙®庠進(jìn)行必®的修改.蛍復(fù)這個(gè)過程直至達(dá)到目標(biāo) 2.反向護(hù)理從目標(biāo)(作為假設(shè))出發(fā),反向使用規(guī)W.求得已知字實(shí).這種惟理方,式也絃稱為魚3 a標(biāo)驅(qū)動(dòng)方弍或自頂向下的方式.其推理過理杲CD規(guī)貝L庠中的規(guī)則后件與目標(biāo)于實(shí)進(jìn)祁匹配,得到匹配的規(guī)則嫌合-(2) 使用沖突解決篦法,從匹配規(guī)則集合中選擇一條規(guī)則作為啟用規(guī)則.(3) 將啟用規(guī)則的前件作為子目標(biāo)«復(fù)遠(yuǎn)個(gè)過

25、程直至各子目標(biāo)均為己知事實(shí),則反向準(zhǔn)理的誼程就算成功結(jié) 束3戲向推理雙向推至是一種既自頂向下.又自底向上帕按理.疫理從兩個(gè)方向同時(shí)進(jìn) 行,盲至某個(gè)中閭界面上兩方向結(jié)果相荷便成功結(jié)束-這種推理較正向或反 向椎鋰所形成的推理網(wǎng)絡(luò)來得小.從麗惟理效舉更髙-I 2.3產(chǎn)4=式農(nóng)示法23. 6產(chǎn)個(gè)式農(nóng)小法的特點(diǎn)產(chǎn)生式裘示法育以下特點(diǎn):(1) 清晰性.產(chǎn)生式衰示格式固定、形式簡單,規(guī)則知識(shí)單位)間相 互較為獨(dú)立,沒育宜接關(guān)慕,使知識(shí)庫的建立較為容易,處連較為向單。(2) 換塊性。知識(shí)庠(包杠削則暉和綜合數(shù)撼庫)與推理機(jī)是分W的, 速種結(jié)構(gòu)給知識(shí)庫的修改帶來方便.無S修改程序.對(duì)系統(tǒng)的理路徑也容 易做出解釋

26、。E于這些醫(yī)因產(chǎn)主式知識(shí)示法常作為a造專京系統(tǒng)首選的 知識(shí)表:方注。(3) 自然性產(chǎn)生式表示洽用:如果.,則,的形式表示知識(shí).符 舍人類的思維習(xí)慣,是人們常用的一料衰達(dá)因果關(guān)系的W識(shí)表示形式,既B 觀自然9又便干推理。另外,產(chǎn)生式既可以表示絢定性知識(shí)又可以表示不織 定性知識(shí)更符合人們?nèi)粘R姷降膯栴}。2.4語義網(wǎng)絡(luò)衣示法2,4. 1語義網(wǎng)絡(luò)的概念及其結(jié)構(gòu)1.語義網(wǎng)絡(luò)的概念及結(jié)構(gòu)語文網(wǎng)絡(luò)是通過瞬念及其語義關(guān)系來表示知識(shí)的一種網(wǎng)絡(luò)圖,它 是一個(gè)帶標(biāo)注的有向國-武中有向圖的各節(jié)點(diǎn)用來衰示各科槪念. 事物、屬性.情況.動(dòng)作、狀態(tài)尊,節(jié)點(diǎn)上的標(biāo)注用來區(qū)分各節(jié)點(diǎn) 加表示的不同對(duì)象.每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以帶冇«

27、;干個(gè)屬性,以衰征其所代 表5對(duì)象之待性弧娼有方向.自標(biāo)注的方向用來體現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的 主次關(guān)系而其上的標(biāo)注則表示被逹接的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)間的某評(píng)語文聯(lián) 系或語義關(guān)系。-個(gè)最迪單的語義網(wǎng)絡(luò)可由如下的一個(gè)三元組表示(節(jié)點(diǎn)1,弧,節(jié)點(diǎn)2)可月如圖22的有向圖表示,稱做基本網(wǎng)元。其中A和B分別代 表節(jié)點(diǎn),而R則表示A和B之間的某沖語義聯(lián)系02.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法亠圖2.2基本網(wǎng)元FaB2.與謂詞邏輯表示法和產(chǎn)生式表示法的聯(lián)系 從悄詞邏崔表示法來看,一個(gè)基本網(wǎng)元相當(dāng)于一組一階二元謂詞。 產(chǎn)生式表示注是以一條產(chǎn)生式規(guī)則作為知識(shí)的位,各條產(chǎn)生式規(guī)則 之間沒電艮接的聯(lián)系。rf®義網(wǎng)絡(luò)則不同,它不僅將基本網(wǎng)元視作一

28、 種知識(shí)的單位,而且各個(gè)基木網(wǎng)元之間又杲相互聯(lián)系的.每一殺產(chǎn)生 武規(guī)則可以表示為語文網(wǎng)絡(luò)的形式。比如“如果A,那么B"是一樂表示 A利H之間因果關(guān)系的產(chǎn)生戎規(guī)則,則它龍應(yīng)的語義網(wǎng)絡(luò)表示如下A M 0達(dá)里,Ra.表示A與B之間的語義關(guān)系,即“如果.,那么,242語義網(wǎng)絡(luò)中常用的語義聯(lián)系從功馳上1,語義刮絡(luò)町以述任何事物閭的任意貝雜關(guān)系-但是,這種搖述是 通過把許多基木的語義關(guān)系關(guān)®劇一起李實(shí)現(xiàn)的菱木涪義關(guān)聶長構(gòu)成更雜義關(guān) 系的基石,也足語義網(wǎng)絡(luò)知識(shí)表示的墓礎(chǔ).但a于語義關(guān)系很復(fù)雜,語義咲系的幷 類也是多種多樣,在實(shí)樂便用中,人們町根據(jù)e己的實(shí)陳«要進(jìn)行定義.這里給岀

29、 只是一些經(jīng)常便用的、己普遍為大家所接受的基本春義聯(lián)系1. 關(guān)禹關(guān)系2居關(guān)系是指具有共問居性的不M物何的分類關(guān)系.成員關(guān)系取實(shí)例關(guān)系。它 佯現(xiàn)的是.、具體與抽彖S個(gè)體與集體"的層次分類-具體層節(jié)點(diǎn)位于抽彖層節(jié)點(diǎn)的 下層.類屬關(guān)系的一個(gè)帚主妾持征基慝性的苓囁性,處在具體層的節(jié)點(diǎn)可以維承ft 象層節(jié)點(diǎn)的所有屬性常用的類屬關(guān)系tnAKO:香文'昱一弁"Ca-kind-of) j.表一寧呦是另一事物的一種類型.ANIOi含義為、'爰:一員"(3momberof.表一事物是另一步物的一個(gè)成員ISA:含義為、9是一個(gè) Cis-a> 表一事物是另一事物的一

30、個(gè)實(shí)開。2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法2. 包臺(tái)關(guān)系包含關(guān)糸也稱為聚類黃系,是指具有組織或.結(jié)構(gòu)特潑的“部分與簽體"之間的關(guān) 系.它和類屬關(guān)系的4主S區(qū)剔是包含關(guān)系一股不貝各屬性的繼承性.常用的包 含關(guān)系是:Part-ott含義為是一部分八,表示一個(gè)事物是另一個(gè)事物的一部分.用它連按 的下層節(jié)點(diǎn)®性可能和上層節(jié)點(diǎn)屬性是很不村同的即party像系不具繼承性.3. 占冇關(guān)系占有關(guān)系是事物我®性之間的、具有關(guān)系-常用的占有關(guān)系有,Ilnv"含義為"有S 表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)押有另一個(gè)節(jié)點(diǎn)所表示的寧物.4. 時(shí)間關(guān)系時(shí)間關(guān)系架指不同事件在其發(fā)生時(shí)間方面的先后次序關(guān)系,節(jié)

31、點(diǎn)I司的性不具 有繼承性.常用的E十間關(guān)系有,before:含義為在前".表示一個(gè)事M在另一個(gè)1件之前發(fā)生。a/ler,為在后、意示一個(gè)R件在另一個(gè)審杵之后發(fā)生。Dung含義為在期何表示某一事件或動(dòng)作在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)發(fā)生2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法5. -fix關(guān)系位旨關(guān)系呈指不同事物在位S方面的關(guān)系,節(jié)點(diǎn)間的屬性不具有繼承性。常用餉 位置關(guān)系有LocHtcd<oui合義為“在上二 衰;昱一物體在另一物體2上.Located-at:含義為“在",表示葉一物體處在棄一位?。T,ocatc<Uiuideri含義為“在下J 表示栗一鈞體在另一物體之下LoEechimnde?含義

32、為“在內(nèi)表示某一肉體在.另一物體之內(nèi) Located-ouUi<le!香義為*在外二 表示某一物體在另一物體之外®6. 閉逬關(guān)系相沂關(guān)系屢指不同事物在形伙、內(nèi)容磚方面相似或接妊常用的相妊關(guān)系有: Siliiilni-lo:含義為-相似",農(nóng)示某一爭物與另一爭物相似 Neai-lo:含義為噪近”.表示棄一事物與另一孚物接近7. 推論關(guān)系檢論關(guān)據(jù)是拒從一個(gè)槌念推出另一個(gè)概念的語義關(guān)系2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法&因果關(guān)系因果關(guān)系屋拒由于莖一布件的:S生而導(dǎo)致另一興什的發(fā)生.適于表示規(guī)則性 劉識(shí).通常用Ifthen脫系表示兩個(gè)節(jié)點(diǎn)問的因果關(guān)系.9組成關(guān)系組我關(guān)系是一種一對(duì)多

33、聯(lián)系,用于表示某一事物e其他一些事物構(gòu)成,通常 用Compos電dof聯(lián)系表示.Composed-ofJKM所連藝的節(jié)點(diǎn)間不具W盡性繼 承性。10屬桂關(guān)系«性關(guān)系用于表示一個(gè)節(jié)點(diǎn)是另一節(jié)點(diǎn)的屬性.遇常用IS聯(lián)系表示。2,43語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的方法概念、事生氛風(fēng)性祥實(shí)際上是一種事實(shí)性的知識(shí),情況、動(dòng)作和事件箸是一種 控制性知識(shí).事買性知識(shí)上間往往又具有復(fù)朶的邏輯黃密-為了便誨義網(wǎng)0既可 以表示宇實(shí)性的知識(shí),又吋以表示事實(shí)性知識(shí)之間的艮親聯(lián)系,下直我們特對(duì)爭 實(shí)性知識(shí)、怙況' 動(dòng)作和事件、邏輯關(guān)系以及規(guī)則性知識(shí)的語義網(wǎng)絡(luò)表示方法分 別進(jìn)行討論.1宰實(shí),淨(jìng)扣識(shí)的炙示訂面我們已經(jīng)指出

34、,爭丈性知識(shí)建指有關(guān)魏域內(nèi)的柿(念.事實(shí)、事物的雋性.狀 態(tài)及其關(guān)系的述.例如,“錮是白臺(tái)的“就繪一條皐實(shí)性的知識(shí).它的表示方法 如國2.4所示.山為是一呻雞"則可以表示為E2.5的屠義網(wǎng)貉.5酉啟色的I圖2.B山湖的語義網(wǎng)?各圖N4鴛的語義網(wǎng)絡(luò)2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法如果我們還希12進(jìn)一步指岀禺懸一種飛禽八飛熾.是一種動(dòng)弦兒 并分別指出它們 所具有的厲性,則只要在國2 5中塔加'飛JT嚇I(yè)T動(dòng)物"兩個(gè)節(jié)點(diǎn)和兩條AKO的弧,并 劉毎個(gè)節(jié)點(diǎn)削以相應(yīng)的屬性即町如圖2.6所示.“I如*4*rt *陵吃黛I山均I WI I AK"| (賓A3 J J物CEQ2.6雞旳

35、悟義兩絡(luò)2. 情況和動(dòng)作的表示(I)悄況的表示在用語義網(wǎng)絡(luò)表示那些不及物初詞表示的語句戒沒有阿後賓的及物動(dòng)詞表 示的曙句時(shí).如畢該語句的動(dòng)詞衣示了一些其它情況,如動(dòng)作作用的時(shí)問尊,則 S要設(shè)立一M占況書點(diǎn),并從該節(jié)點(diǎn)向外引出一鉅9t,用于指出各種不叼的喈況 例如,"一只第叫 '神飛,的小頸子從三月到十一月占有一個(gè)巢"這條知識(shí)就可以衰 童嚴(yán)n圏2/7所示的看義網(wǎng)絡(luò)-A we幵釘廠寸一!_» 廠吁一I 第心J十-尺I_ZjS2.7帝有況書點(diǎn)的神飛”的語義R絡(luò)在上述語義網(wǎng)絡(luò)中,設(shè)立了一個(gè)杯占有節(jié)點(diǎn),遍過由該節(jié)點(diǎn)向外引岀 表示了小燕子"神飛"的

36、占有物和占有時(shí)間-之所以要設(shè)立這個(gè)節(jié)點(diǎn),*由于 所要表示的知識(shí)中不僅指出了表示小恭子、神飛”占有了一翼.西且指出了 它占有這個(gè)巢的時(shí)間杲從看天到秋天.2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法(2) 動(dòng)作和事件的表示有些表示知識(shí)的語句涉及的動(dòng)詞既有主語,又有宣接賓語初何接賓®«也就是說 -既有發(fā)出動(dòng)作的主休.又有接受動(dòng)作的客體和動(dòng)作所作用的咨體-在用語義網(wǎng)絡(luò) 表示這樣的知識(shí)時(shí),即町以把動(dòng)作設(shè)立成一卜節(jié)點(diǎn),也可以將所發(fā)生的動(dòng)作自成一 個(gè)專件,設(shè)立一個(gè)事ft卞點(diǎn).動(dòng)作或事件節(jié)點(diǎn)也有一些向外引出的弧,用r扌旨出動(dòng) 作的主體與客體,或指出零件發(fā)生的動(dòng)作以及該事件的主體與容體.例如,對(duì)、張 三送給李四一支

37、銅筆這樣的事冥,如果把.送給"作為一個(gè)動(dòng)作節(jié)點(diǎn),其語義網(wǎng)絡(luò) 如圖2.9所示.I 一如筆I«*urE32.9帝有動(dòng)作節(jié)點(diǎn)的沼義網(wǎng)信2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法fR如果耙z張三送給李匹一支鋼筆“作為一個(gè)専件,并在署義網(wǎng)絡(luò)中増加一個(gè)、'再 件"節(jié)點(diǎn)的話,則其語義網(wǎng)路如圖2.】0所示,I 一支伶電I休2 給丄件T客體! 拿ra I2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法3邏緝關(guān)系的表示合取與析取的衣示倉取和析取不僅是謂詞邏輯中的兩個(gè)逹接詞,而且也昱各種知識(shí)中經(jīng)洋用到的 兩種邏鉗關(guān)系.當(dāng)舟語義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)時(shí),為了能反映實(shí)間的這種關(guān)系,可遇過 «柯合取節(jié)點(diǎn)和析取節(jié)點(diǎn)來實(shí)現(xiàn)例如,如果要用

38、涪義網(wǎng)絡(luò)表示如下卓實(shí):參加比 賽者有工人.有干邯有誌的、有低的.要用語義阿絡(luò)表示這個(gè)問題,首先需要分 析倉賽者的下同情況如東把所有參宴者組舍起來,可得到以下四種情況7 d 工人-花的;b.工人低的;C.干部高的,d.干音人 詆的.然百再據(jù)焦他們的邏緝關(guān)系甲涪義網(wǎng)絡(luò)表示出來,如圖2. 12所示圖2 12具有看取與祈取關(guān)系前甫義弼結(jié)厶I話詁2.4語義網(wǎng)絡(luò)衣示法(2)存在Si可和全稱S詞的表示用語義阿絡(luò)麥?zhǔn)局R(shí)時(shí),往往需要涉及存在量詞和全稱壘詞的處理佝題-對(duì)存 在S詞,可以宜接用是一種二“是一個(gè)"等這樣的著義關(guān)糸來晟示。對(duì)全稱fii" 則可釆用¥徳里克CGGHmdnx提

39、出的網(wǎng)絡(luò)分區(qū)枝術(shù).該枝術(shù)的荼本SH是: 杷一個(gè)復(fù)雜命題劃分為若干個(gè)子命SL每一個(gè)子命駆用一個(gè)較簡單的©義甌絡(luò)表 示,瞬為一個(gè)子空間.多個(gè)子空間構(gòu)成一個(gè)大空間每個(gè)子空間看作是大空間中 的一個(gè)節(jié)點(diǎn),作超節(jié)點(diǎn)。空閭可以逐層嵌套子空間之間用孤S相連搖例如 Z如*有這樣的爭實(shí)每個(gè)學(xué)生都學(xué)習(xí)了 一門程序設(shè)計(jì)語言則用語義網(wǎng)絡(luò)表 示如圖2.13 一 : *-1111 E I-1 * 1-s02.13具有一個(gè)全稱3詞的語義網(wǎng)絡(luò)2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法c.在該a中,GS是一個(gè)概念節(jié)點(diǎn),它表示具有全稱呈牝的一般*件.g是一 個(gè)實(shí)例節(jié)點(diǎn),代表GS中的一個(gè)具體例孑.例如,在上面俞提我的事實(shí)申,S是 一個(gè)全稱變*.

40、表示任意一個(gè)學(xué)生,1展一個(gè)存在鴨*表示某一次學(xué)習(xí),P堤 -卜存在變童,表示某一門程序設(shè)計(jì)語育.這樣,C. 1. P之間的語義咲丟就 構(gòu)成一個(gè)子空間,它表示對(duì)每一個(gè)學(xué)生S,祁存在一個(gè)學(xué)習(xí)爭件1和一門程序設(shè) 計(jì)曙在從節(jié)點(diǎn)g引出的三條?n中、孤“是一個(gè)”說明節(jié)點(diǎn)0是中一個(gè)實(shí)例 :孤叩說陰它所代表的子空間及其具體形歡;fli-v -說明它所代表的全稱畐 詞,a-個(gè)全稱量i司都S要一條這樣的汛,孑空問中有多少個(gè)全稱雖詞,就需 要有多條遠(yuǎn)ff的弧4.規(guī)邂桂知識(shí)的表示涪義網(wǎng)皓也m以用來褰示規(guī)則性知識(shí)。比如如果A,那么B是一鐵衰示A 和B之何因果關(guān)系的規(guī)則性知識(shí),如果我們規(guī)定語義關(guān)系R小兇含義就是如杲 那么

41、二則上述知識(shí)可表成A-gB這樣規(guī)則性知識(shí)與事丈性知識(shí)的語義網(wǎng)絡(luò)表示薦:相同的,別僅是弧上 空標(biāo)注不聞.2.4.4 ffliS文網(wǎng)緒表示知識(shí)的步曝用涪義網(wǎng)絡(luò)表示知識(shí)的步彝如下:(1確定問懸中的所有對(duì)象以及各對(duì)戟杓厲性,2分析并確定語義網(wǎng)絡(luò)中所論對(duì)彖問的黃系.(3根據(jù)®義網(wǎng)路中所涉及的關(guān)系.對(duì)丙義羽絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)及弧壊行整理,包 菇增加節(jié)點(diǎn).孤和歸并節(jié)點(diǎn)等")在碑義1絡(luò)中如果節(jié)戌何的聯(lián)泵是ISA/AKO.UMO等類屬關(guān)系,則下 屋節(jié)點(diǎn)對(duì)上層節(jié)點(diǎn)的盡性具有維承性.3理同一屋節(jié)點(diǎn)的找同屈性,并抽出這些 凰性,加入上層節(jié)點(diǎn)中,以免迪成屬性信息的冗余,(b如斗要表示的知識(shí)中含有因果關(guān)系,則

42、設(shè)晝情況節(jié)點(diǎn),井從該結(jié)點(diǎn)引 出多個(gè)弧將原因節(jié)點(diǎn)和結(jié)年節(jié)點(diǎn)連接起來.(C)如果要衰示的知識(shí)中含有動(dòng)作關(guān)系,加設(shè)立動(dòng)作節(jié)點(diǎn),分析動(dòng)作的主 體與客體,從動(dòng)作節(jié)點(diǎn)引出多個(gè)弧,將主體與客體連揍超來.(d對(duì)子事件性知識(shí)的表示,可以設(shè)蚤一牛專件絡(luò)點(diǎn),分析事件中所涉及 的動(dòng)作以及該動(dòng)作的主俸與客體-從亭件結(jié)點(diǎn)引出多條弧,將事件中所涉及的動(dòng) 作.書什的主體、事件的客休連接起來妙亠!2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法(e -如果要表示的知識(shí)中含有邏輯組成關(guān)系,叩含有“與"和或"關(guān)系吋,町 左語義網(wǎng)絡(luò)中設(shè)立“與“節(jié)點(diǎn)或型“節(jié)為并用孤將這些勺5或0其它羊貴聯(lián)系 起來-表達(dá)知識(shí)中的關(guān)系(f如果要表達(dá)的知識(shí)蜓含有全

43、稱S詞的艮雜問題,則應(yīng)采用亨尷里丸的網(wǎng) 絡(luò)分區(qū)技術(shù),將該復(fù)雜問題分解成若干子問題.對(duì)毎個(gè)子問題用一個(gè)簡單的唔義 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行表示:然后,再將這些注單的語義網(wǎng)紹看作一個(gè)節(jié)點(diǎn),稱作竝節(jié)點(diǎn),并 將多個(gè)超節(jié)點(diǎn)用弧線連接起東,就可構(gòu)成一個(gè)含有全峯;塑門的大的莊義剜絡(luò)。3 如果棗表示的知識(shí)是規(guī)則性知識(shí),則應(yīng)分析問庭中的條件和結(jié)果,并將 它們作為®義陋絡(luò)中的兩卜節(jié)A,熬后用肓向弧輕它們達(dá)綾起來,該有向賀具有 如集那么的含義0(4) 分柘檢杳語義網(wǎng)貉中是否含有姜表示的知識(shí)中所渉及的所有對(duì)掠,若有埋漏則狽補(bǔ)全。并將各對(duì)孩間的關(guān)系作為網(wǎng)絡(luò)中各T點(diǎn)闔的有向弧,連接形成語義 網(wǎng)絡(luò)(5) 抿捋第(1步的分析結(jié)果.為各r標(biāo)示鳳性.2.4語義網(wǎng)絡(luò)農(nóng)示法2.4.5語義網(wǎng)絡(luò)衷不如識(shí)舉例例2 5用晤義區(qū)絡(luò)表示下列甜題:(1>(2>(3(4>(5>樹和草都是植物樹和草是有根有葉的 水草星草,且長:在水中。弟樹杲樹.a會(huì)結(jié)果. 蘋果妁是漿樹中的一種,它結(jié)蘋漿.解 我們可按照上述的知識(shí)表示步蘇來首先進(jìn)行辭題分析:(1>問題澇及的對(duì)球有植物、樹、卑、水蘋、嚟樹、茸早樹共6個(gè)對(duì)療。各對(duì)象的屬性如下,樹和草的屬性:有根、有葉;水耳的屬性:長在水中;果 村芍盡性,會(huì)統(tǒng)舉:年果珂的尿性塔蘋杲(2> W和草與植物間的關(guān)茶是AKQ:水草和卓之何的關(guān)據(jù)是AK5 果樹和樹 之閭的關(guān)系是AKO,葦果

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