[科普中國]-基因表示

基因表示基是一種被人工智能研究者認真考慮的一類介于局部與分布表示之間的知識表示方法。它的分布性表現(xiàn)為這種知識表示方法的基本單元染色體的任一個基因與所表示的知識沒有任何直接的對應關(guān)系，只有一段基因的合理組合才具有一定的含意，因此，可以認為知識是分布地表示在染色體的某段基因之中；而局部性主要考慮到染色體可以被分成若干有實際含意的基因段。盡管從對染色體上的遺傳操作來看，知識表示是分布的；但從其對后代的選擇來看，知識表示又是局部的。

簡介基因表示來源于生物學對遺傳與進化的研究，在人工智能領(lǐng)域，基因表示是指知識局部表示法和知識分布表示方法的組合。局部表示就是指在系統(tǒng)中，這種知識表示方法所規(guī)定的任何局部(符號)具有獨立的含意，它們不隨系統(tǒng)的其它部分的改變而改變。在人工智能中，這類表示方法一般也稱為物理符號機制。分布表示是考慮對知識的表示取決于一組互相關(guān)聯(lián)的數(shù)值，它們當中的任一個對所表示的知識均無獨立的意義。具體地說，知識被分布地表示在這一組數(shù)值之中。對人工智能研究來說，基因表示適合表示那些具有整體特性的知識。另外，這種知識表示方法所基于優(yōu)化的搜索算法具有大規(guī)模并行處理( MPP)的特點，因此，它對解決很多優(yōu)化問題具有特殊的意義。

知識表示知識表示是知識工程的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要研究用什么樣的方法將解決問題所需的知識存儲在計算機中，并便于計算機處理。從一般意義上講，所謂知識表示是為描述世界所作的一組約定，是知識的符號化、形式化或模型化。從計算機科學的角度來看，知識表示是研究計算機表示知識的可行性、有效性的一般方法，是把人類知識表示成機器能處理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)的策略。知識表示的研究既要考慮知識的表示與存儲，又要考慮知識的使用。一個完整知識表示過程是:首先是設(shè)計者針對各種類型的問題設(shè)計多種知識表示方法；然后表示方法的使用者選用合適的表示方法表示某類知識；最后知識的使用者使用或者學習經(jīng)過表示方法處理后的知識。所以，知識表示的客體就是知識；知識表示的主體包括3類:表示方法的設(shè)計者、表示方法的使用者、知識的使用者1。

知識表示的方法體系：狹義的知識表示方法專指計算機科學領(lǐng)域使用的知識表示方法，指的是各種不同的適合于機器處理的、形式化的知識模型；廣義的知識表示方法是指人類所使用的用來表示知識的所有方法，既包括邏輯、框架、語義網(wǎng)絡(luò)等替代表示方法，也包括圖形、圖像、聲音等直接表示方法。為了能夠在開闊的視野下對知識表示方法做全面分析，在如果沒有特別強調(diào)，所提到的知識表示方法都是廣義的。

人類社會在進化過程中不斷地創(chuàng)造新的知識，同時也在不斷地探索新的知識表示方法。在計算機誕生之前的幾千年里，人們都是在探索面向人類使用、理解和學習的知識表示方法，比如圖像、文字和語言等，這些表示方法是人類集體智慧的結(jié)晶，并且被人們普遍接受和使用；在計算機誕生之后，人們開始探索面向計算機處理的知識表示方法，比如：產(chǎn)生式、邏輯、框架、面向?qū)ο蟮鹊?，這些方法是領(lǐng)域?qū)＜覀儎?chuàng)造出來的研究成果，通常被應用于特定的領(lǐng)域。在人工智能中 ,經(jīng)常使用的知識表示方法，根據(jù)其知識表示原理可以分成下述三類：局部表示類 。包括邏輯、 產(chǎn)生式系統(tǒng)、 語義網(wǎng)絡(luò)、 框架及過程表示；分布表示類。包括連接機制表示及基因表示；直接表示類 。包括圖示、 圖象及聲音等的直接表示。

搜索算法與并行處理搜索算法是利用計算機的高性能來有目的的窮舉一個問題解空間的部分或所有的可能情況，從而求出問題的解的一種方法。現(xiàn)階段一般有枚舉算法、深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索、A*算法、回溯算法、蒙特卡洛樹搜索、散列函數(shù)等算法。在大規(guī)模實驗環(huán)境中，通常通過在搜索前，根據(jù)條件降低搜索規(guī)模；根據(jù)問題的約束條件進行剪枝；利用搜索過程中的中間解，避免重復計算這幾種方法進行優(yōu)化。

并行處理（Parallel Processing）是計算機系統(tǒng)中能同時執(zhí)行兩個或更多個處理的一種計算方法。并行處理可同時工作于同一程序的不同方面。并行處理的主要目的是節(jié)省大型和復雜問題的解決時間。為使用并行處理，首先需要對程序進行并行化處理，也就是說將工作各部分分配到不同處理進程（線程）中。并行處理由于存在相互關(guān)聯(lián)的問題，因此不能自動實現(xiàn)。另外，并行也不能保證加速。從理論上講，在 n 個并行處理的執(zhí)行速度可能會是在單一處理機上執(zhí)行的速度的 n 倍。

本詞條內(nèi)容貢獻者為:

李岳陽 - 副教授 - 江南大學