연구

인공지능 - 지식표현

다음의 Knowledge Base를 가지고 각각의 Knowledge Representation Language에 대하여 표현하시오.

Knowledge Base

새는 날 수 있다.
펭귄은 새이다.
펭귄은 날 수 없다.


<질문> 펭귄은 날 수 있습니까?



1. 논리

① 명제논리

참이나 거짓중의 하나를 값으로 가질 수 있는 명제문장을 기반으로 추론을 수행할 수 있도록 하는 형식적 논리 체계이다.

새는 날 수 있다. 단, 펭귄은 제외한다. (참)
펭귄은 새이다. (참)
펭귄은 날 수 없다. (참)

그러므로 펭귄은 날 수 없다.

첫 번째 논리에서 충돌이 발생하여 예외처리 문장을 넣어서 처리하였다.


② 술어논리

문장내의 개별요소를 분리하여 추출할 수 있을 뿐만 아니라 변수를 사용할 수 있어 여러 개의 문장을 하나로 간결하게 표현할 수 있다. 또한, 한정자(∀, ∃)를 사용할 수 있다.

펭귄을 제외한 새는 날 수 있다. : ∀X[(X∈{펭귄} ∧ 새(X)) ⇒ Fly(X)]
펭귄은 날 수 없다. : ∀X[펭귄(X) ⇒ ­~Fly(X)]
펭귄은 새이다. : ∀X[펭귄(X) ⇒ 새(X)]

첫 번째 논리에서 충돌이 발생하여 예외처리 논리를 넣어서 처리하였다.



2. 규칙

① 규칙(Production Rule)은 조건과 행동을 IF-THEN 형태로 구성하여 지식을 표현한다. 즉, 어떤 조건이 만족하면 그에 따른 행동을 수행하도록 정의한 것이 규칙이다.

예제)

 IF 신호등이 빨강색이면 THEN 멈춘다.
        (조건부)              (행동부)


② 여러 개의 조건과 여러 개의 행동이 있을 수 있으며 조건들은 AND나 OR로 묶을 수 있다.


③ 메타규칙(Meta Rule)은 어떤 문제를 해결하기 위해 필요한 지식을 표현한 것이 아니라 어떻게 사용할 것인가 또는 규칙은 어떻게 구성되어야 하는가 등 간접지식을 표현한 것이다.

예제)

IF 하나이상의 규칙이 조건을 만족하면
THEN 새로운 사실을 추가하지 못하는 규칙은 실행하지 않는다.


④ 규칙은 형태가 간단하여 이해하기 쉽고 사용하기 간단하지만 Knowledge Base 내에 규칙이 많아지면 규칙간에 충돌(Conflict)이 발생할 수 있다.

위의 문제에서도 충돌이 발생한 경우이다. 이러한 충돌이 발생한 경우에는 예외(Except)를 이용하여 충돌을 피할 수 있다.


⑤ 위의 문제를 규칙으로 아래와 같이 표현해 보았다.

IF 새이면 THEN 날 수 있다. 단, 펭귄은 제외한다. (Except 펭귄)
IF 펭귄이면 THEN 새이다.
IF 펭귄이면 THEN 날 수 없다.
즉, 펭귄은 날 수 없다.



3. 의미망(Semantic Network)

① 의미망은 그래프 형태로 지식을 표현하는 방법이다.


② 그래프 내의 노드는 개념을 나타내고 화살표는 개념간의 관계를 나타낸다.


③ 노드들은 클래스(Class)와 서브클래스(Subclass) 관계를 가질 수 있다.


④ 클래스에는 더 이상 구분되지 않는 개별 객체(Individual Object)는 인스턴스(Instance)라 한다. 따라서 하나의 의미망에서 자신의 노드 밑에 딸린 노드가 없으면 그 노드는 인스턴스라 할 수 있고 자신의 노드 밑에 딸린 노드가 있으면 클래스가 된다.


⑤ 위의 문제를 의미망으로 아래와 같이 표현해 보았다.


 

 

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4. 프레임(Frame)

① 프레임은 특정 개체나 개념에 대한 모든 정보를 표시할 수 있다. 각 프레임은 Slot, Filter 쌍으로 구성되어 있다.

예제)


 

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② 자신의 프레임에 없는 정보를 상위 프레임에서 가져오는 것을 상속(Inheritance)라고 한다. 상속을 하나 이상의 프레임에서 받았을 경우 다중상속이라고 한다. 다중상속이 가능한 경우에는 충돌이 발생할 수 있다. 이때 상위 프레임에 우선순위를 정하여 놓는 것이 충돌회피의 한 방법이다.


③ 위의 문제를 프레임으로 아래와 같이 표현해 보았다.


 

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④ 다른 방법으로 표현하면 아래와 같다.


 

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