2.学习概念的CL系统 在科学发展史上,定性关系的发现往往先于定量关系。在化学发展中尤为突出。在十七到十八世纪中,人们通过大量实验,以物质的味道、质地等物理性质和物质间的化学反应为基础,总结出了物质的分类。酸(ACID)、碱(ALKALI)、盐(SALT)概念的获得及分类就是一个例子。CL系统就是模拟这一过程的。它的输入是对于物质的物理化学性质的描述,系统由此抽象出酸、碱、盐的概念,并输出这些概念所包含的物质及其物理化学性质。也可以包括若干与酸、碱、盐无关的物质及性质,这不会妨碍系统的工作。 (1)CL系统的实现 CL系统可以看作若干规则在启发式指导下搜索问题空间。 CL系统的求解过程如下: 初始状态 一系列具体物质的物理与化学性质的描述。 目标状态 产生抽象类别(概念),并定义概念的物理与化学性质的描述。 中间状态 对具体物质和抽象概念的物理与化学性质的混合的描述。 规则 归类规则:形成一个类别,并用类别名替换具体物质。 量化规则:在性质描述中,确定对抽象名是用存在量词还是用全称量词。 启发式 对"归类规则":选择相同性质出现次数最多的一类物质集合归类。 对"量化规则":若某个概念包含的全部具体物质都符合某个性质,则为全称量词。 搜索策略 无"回溯"的深度优先搜索。 为了实现上述过程,采用下列步骤: 第一步:对物理与化学性质分别采用如下的知识表示形式: (NIL(INPUTS(HCl NaOH))(OUTPUTS(NaC1))) (NIL(OBJ(NaCl))(TAS(SALTY))) 为了方便,物质名称用分子式表示。表中NIL处开始为空,以后存放量词。 第二步:引进频率函数,用以计算各性质的重复次数,以便发现概括力最强的概念。 第三步:归类、替换、量化的函数。在频率函数的基础上实现归纳、抽象。 第四步:对中间状态重复第二、三步,直到不能归纳出新类为止。 (2)CL系统发现酸、碱、盐概念的过程 初始状态 FACTS1:([NIL(INPUTS(HCl NaOH))(OUTPUTS(NaCl] [NIL(INPUTS(HO KOH))(OUTPUTS(KCl] [NIL(1NPUTS (HNO3 NaOH)) (OUTPUTS (NaN03] [NIL (INPUTS (HNO3 KOH)) (OUTPUTS (KNO3]) FACTS2:([NIL(OBJ(HCl))(TAS(SOUR] [NIL(OBJ(HNO3))(TAS(SOUR] [NIL(OBJ(Na C1))(TAS(SALTY] [NIL(0BJ(KCl))(TAS(SALTY] [NIL(OBJ(NaNO3))(TAS(SALTY] [NIL(OBJ(KNO3))(TAS(SALTY] [NIL(OBJ(NaOH))(TAS(BITTER] [NIL(OBJ(KOH))(TAS(BITTER]) FACTS3:NIL 状态1 FACTS1:([ ![]() [ ![]() [ ![]() [ ![]() FACTS2:([NIL(OBJ(HCl))(TAS(SOUR] [NII(OBJ(HNO3))(TAS(SOUR) [ ![]() [NIL(OBJ(NaOH))(TAS(BITTER] [NIL(OBJ(KOH))(TAS(BITTER) FACTS3:([SALT(NaCl KCl NaN03 KN03)]) 状态2 FACTS1:([ ![]() ![]() [ ![]() ![]() FACTS2:([ ![]() [ ![]() [NIL(OBJ(NaOH))(TAS(BITTER] [NIL(OBJ(KOH))(TAS(BITTER]) FACTS3:([SALT(NaCl KCl NaNO3 KNO3)] [ACID(HCl HNO3)]) 状态3 FACTS1:([ ![]() ![]() ![]() FACTS2:([ ![]() [ ![]() [ ![]() FACTS3:([SALT(NaCl KCl NaN03 KNO3] [ACID(HCl HNO3] [ALKALI(NaOH KOH]) 在初始状态,频率函数发现盐味这一性质出现得最多,则把有盐味的NaCl、KCl、NaNO3、KNO3归为一类,称为SALT。替换是直接的,凡出现这四个物质的地方,全部用SALT代替。对于量化,在HCl+NaOH→NaCl的反应中,NaCl换成KCl不成立,所以用存在量词。而有盐味对四个物质全成立,所以用全称量词。 |