过程表示法：如何用步骤与操作表示知识

在知识表示中有一类知识并不主要回答“对象是什么”或“对象之间有什么关系”而是回答“事情应该怎样一步步完成”。例如如何求解一个问题、如何执行一项操作、如何完成一个任务流程。这类知识强调步骤、顺序、控制和执行方式通常适合用过程表示法Procedural Representation来表达。过程表示法的重要意义在于它把知识与操作过程结合起来使系统不仅知道“是什么”还知道“怎样做”。一、什么是过程表示法过程表示法是一种用操作步骤、控制顺序和执行流程来表示求解方法或任务知识的方法。它强调知识在求解和执行中的作用关注的是先做什么后做什么在什么条件下转入下一步整个过程如何完成。因此过程表示法不是把知识写成对象列表也不是只写成“如果……那么……”规则而是把知识组织成一个可执行的过程结构。例如“求两个数的最大值”可以表示为一组步骤1输入两个数2比较大小3输出较大的那个数。这里的知识不是某个对象的属性而是完成任务的方法。二、过程表示法主要表示什么知识过程表示法主要适合表示与“求解”和“执行”有关的知识。这类知识通常具有以下特点。1、有明确目标过程不是随意展开的而是为了解决某个问题或完成某项任务。2、有先后顺序步骤之间通常存在时间或逻辑顺序不能随意调换。3、有控制结构某些步骤是否执行往往取决于条件判断、循环或分支选择。4、有操作性过程表示法强调的是“怎样做”因此它与动作、步骤、程序和流程联系较紧。例如以下知识都适合用过程表示法表示• 算法求解步骤• 设备操作流程• 问题诊断过程• 业务办理过程• 程序控制流程因此过程表示法特别适合表示任务型、操作型和求解型知识。在很多系统中这类知识往往进一步落实为程序、算法或操作过程。三、过程表示法与规则表示法有什么不同过程表示法和产生式表示法都与“执行”有关但它们关注的重点不同。产生式表示法强调条件满足时触发什么结论过程表示法强调整体任务应按什么步骤执行。例如“如果体温高于 38℃那么判断为发热。”这是规则表示。“先测体温再判断是否超过阈值最后给出诊断结果。”这是过程表示。也就是说规则表示更像“条件—结论”结构过程表示更像“步骤—流程”结构。前者强调局部条件触发局部结论后者强调整体任务如何分步完成。二者并不是互相排斥的。很多实际系统中过程表示法负责组织整体流程规则表示法负责在流程中的某些关键点进行条件判断。四、过程表示法与脚本表示法有什么不同过程表示法与脚本表示法也很相近因为它们都涉及顺序和过程。但它们关注的重点并不完全相同。脚本表示法更强调典型情境中的事件序列过程表示法更强调任务求解或操作执行的步骤结构。例如“去银行取钱”更适合用脚本表示因为它描述的是一种典型生活情境“系统如何验证用户身份并完成转账”更适合用过程表示因为它强调操作步骤和控制流程。可以简单理解为脚本偏向“情境知识”过程偏向“操作知识”。进一步说脚本强调典型场景中的事件展开过程表示则更强调求解控制与任务执行方案。因此脚本表示法更像“典型事件模板”过程表示法更像“任务执行方案”。五、过程表示法通常怎样组织知识过程表示法常常把知识组织为一个由若干步骤构成的流程。在较简单的情况下它可以是线性的在更复杂的情况下还会包含分支、循环和条件控制。一个典型过程通常包括• 输入或起始条件Input / Initial Conditions• 若干处理步骤• 条件判断Condition Check• 输出或结果Output / Result可以用下面的简单图示表示例如一个简单的诊断过程可以表示为1收集症状2判断是否满足某条件3若满足则继续下一步检查4若不满足则转入其他路径5最终给出结果。这说明过程表示法不仅表示“步骤”还表示步骤之间的控制关系。六、过程表示法的优点与局限过程表示法之所以重要是因为它对任务型知识的表达非常直接。但它也有自身的适用范围。优点主要有第一步骤清楚。它适合表示任务的执行顺序。第二操作性强。它与程序设计、算法过程、操作规程之间联系紧密。第三便于控制。分支、循环、条件判断等都可以自然融入过程结构。第四适合求解类知识。当知识本身就体现为“如何完成一个任务”时过程表示法非常自然。局限主要有第一不擅长表示大规模对象关系网络。它关注流程而不是复杂实体之间的语义联系。第二它不擅长承担大范围抽象概念的组织任务。与本体、语义网络或知识图谱相比它不适合承担大范围概念组织任务。第三过程一旦复杂表示会迅速膨胀。尤其当分支很多时维护会变得困难。因此过程表示法适合表示“怎么做”但不适合单独承担全部知识组织任务。七、过程表示法与知识图谱是什么关系过程表示法与知识图谱并不是替代关系而是互补关系。知识图谱更擅长表示1有哪些实体2实体之间有什么关系3实体具有什么属性。过程表示法更擅长表示1某项任务如何执行2步骤之间如何衔接3在什么条件下进入哪条路径。因此可以把二者的关系理解为知识图谱提供对象结构过程表示法提供操作流程。例如在一个智能诊断系统中知识图谱可以组织疾病、症状、药物、检查项目等对象过程表示法则可以描述问诊、检查、判断、反馈的执行流程。这说明过程知识与对象知识并不冲突。在更完整的智能系统中二者常常需要结合图谱负责“知道什么”过程负责“怎样做”。 小结过程表示法用步骤、顺序和控制结构表示知识适合描述任务执行、问题求解和操作流程。它强调“怎样做”可与知识图谱形成“对象结构 操作过程”的互补关系。“点赞有美意赞赏是鼓励”