Knowledge Representation and Reasoning

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出版者:Morgan Kaufmann
作者:Ronald Brachman
出品人:
页数:381
译者:
出版时间:2004-6-17
价格:GBP 71.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9781558609327
丛书系列:
图书标签:
  • AI
  • 知识表达
  • 计算机
  • KRR
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  • Cognitive Science
  • Logic
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具体描述

Knowledge representation is at the very core of a radical idea for understanding intelligence. Instead of trying to understand or build brains from the bottom up, its goal is to understand and build intelligent behavior from the top down, putting the focus on what an agent needs to know in order to behave intelligently, how this knowledge can be represented symbolically, and how automated reasoning procedures can make this knowledge available as needed.

This landmark text takes the central concepts of knowledge representation developed over the last 50 years and illustrates them in a lucid and compelling way. Each of the various styles of representation is presented in a simple and intuitive form, and the basics of reasoning with that representation are explained in detail. This approach gives readers a solid foundation for understanding the more advanced work found in the research literature. The presentation is clear enough to be accessible to a broad audience, including researchers and practitioners in database management, information retrieval, and object-oriented systems as well as artificial intelligence. This book provides the foundation in knowledge representation and reasoning that every AI practitioner needs.

*Authors are well-recognized experts in the field who have applied the techniques to real-world problems

* Presents the core ideas of KR&R in a simple straight forward approach, independent of the quirks of research systems

*Offers the first true synthesis of the field in over a decade

探索人类心智的奥秘:认知科学前沿导论 本书聚焦于人类心智的运作机制、认知过程的演化路径,以及意识的物质基础,旨在为读者提供一个深入理解“我们如何思考”的全面框架。 在当代科学的版图中,认知科学无疑是最引人注目、跨学科性最强的领域之一。它犹如一座连接生物学、心理学、语言学、哲学乃至计算机科学的桥梁,致力于破解人类心智的复杂性。本书《探索人类心智的奥秘:认知科学前沿导论》正是基于这一宏伟目标而精心编纂的。它摒弃了对特定知识形式(如符号逻辑或形式化推理系统)的侧重,转而将探究的核心置于具身性、演化适应性以及情境依赖性之上。 第一部分:心智的物质基础与演化根源 本部分深入探讨了心智现象得以发生的生物学基础及其在漫长演化史中的定位。我们不仅关注大脑的结构与功能分区,更着眼于信息如何在神经元网络中实时编码和传递,以及这些基础如何支撑起高级认知功能。 第一章:具身认知:身体如何塑造心智 传统的认知模型往往将心智视为一个抽象的、脱离身体的“软件”。然而,具身认知(Embodied Cognition)范式挑战了这一二元对立。本章详细阐述了认知过程与身体的运动、感官体验以及对环境的互动之间不可分割的联系。我们将审视运动皮层在语言理解中的作用,探讨触觉和姿势如何影响决策的制定,并分析“身体化隐喻”(embodied metaphors)如何在我们的概念体系中根深蒂固。内容涵盖了著名的“手势语言激活思维”理论及其背后的神经生理学证据。我们讨论了具身性如何影响问题解决的策略,特别是那些需要空间操作和物理模拟的任务。 第二章:演化心理学与模块化心智的争议 心智是自然选择的产物。本章追溯了人类独特认知能力的演化历程,例如工具制造、社会认知(Theory of Mind)的兴起。我们重点分析了心智模块化理论(Massive Modularity)——即心智由一系列专门解决特定适应性问题的“进化程序”构成——的论据与反驳。讨论内容包括对觅食策略、亲属选择以及群体内部合作机制的心理学解释。我们特别关注了现代环境与远古适应性需求之间的不匹配现象(mismatch hypothesis),例如现代人对糖分的偏好如何与资源匮乏的祖先环境相关联。 第三章:意识的“难题”:从神经同步到涌现现象 意识是科学中最具挑战性的前沿课题。本书不试图提供一个最终答案,而是系统梳理了当代关于意识本质的几种主要理论框架。我们详尽考察了“全局工作空间理论”(Global Workspace Theory)和“整合信息理论”(Integrated Information Theory, IIT),侧重于它们如何尝试量化或定位意识体验的物理对应物。此外,本章深入探讨了知觉的形成过程,比如视觉场景的绑定问题(Binding Problem),以及梦境和麻醉状态下意识表征的变化。对高阶思维(metacognition,即对自身思维过程的思考)的讨论,也揭示了意识在自我监控中的关键作用。 第二部分:情境依赖的认知过程 心智并非在真空或抽象的符号空间中运行,它深深植根于我们正在处理的信息的特定情境之中。本部分将注意力转向动态的、受环境制约的认知活动。 第四章:感知与注意力的动态交互 感知远非被动地接收信息。本章侧重于主动的、预测驱动的感知模型,特别是“预测编码”(Predictive Coding)框架。我们探讨大脑如何持续生成关于世界的内部模型,并用传入的感觉信息来修正这些预测。这解释了许多错觉现象——它们是预测系统出错的副产品。在注意力方面,我们分析了自下而上(刺激驱动)与自上而下(目标驱动)机制的精细平衡,以及这些机制如何影响我们对复杂环境的筛选与聚焦。研究结果表明,持续的、高强度的注意力分配会带来显著的认知负荷与资源枯竭。 第五章:记忆的重构性与情景依赖 记忆并非是硬盘式的精确存储,而是高动态、高重构性的过程。本章深入剖析了情景记忆(Episodic Memory)的脆弱性。内容包括记忆巩固的神经生物学基础(海马体与皮层之间的对话),以及提取过程中“重写”和“再固化”(reconsolidation)的机制。我们详细考察了记忆的“内疚属性”——即回忆往往受到当前情绪状态、动机和外部线索的影响,导致记忆的偏差与扭曲。对工作记忆(Working Memory)的分析则聚焦于其有限容量如何成为限制复杂推理和规划的瓶颈。 第六章:语言的社会互动性与动态表征 本书将语言视为一种主要的社会交互工具,而非仅仅是一种信息编码系统。我们探讨了语用学(Pragmatics)在理解中的核心地位,即如何根据交谈的背景、说话者的意图和社会角色来解读语义。本章分析了“心智理论”在对话理解中的必要性——理解他人“想说什么”往往比理解字面意思更重要。此外,我们还讨论了语言在概念形成中的作用,特别是语言结构如何(或是否)影响了思维的内容和流畅性,侧重于动态的语言使用场景而非静态的句法分析。 第三部分:决策、问题解决与社会性心智 人类认知的高级表现体现在我们解决不确定性问题和进行社会互动的能力上。本部分考察了启发式方法、直觉判断以及群体智能的运作机制。 第七章:非理性决策:启发式与认知偏差的实用性 面对时间压力和信息不全,心智倾向于使用效率而非完全最优化的策略——启发式(Heuristics)。本章系统梳理了启发式方法的分类,如代表性启发式、可得性启发式等,并详细分析了它们如何系统性地导致认知偏差(Biases),例如锚定效应、确认偏误等。关键在于,本书强调这些“非理性”倾向在演化上是适应性的,因为它们在大多数日常情境中节省了计算资源。我们探讨了如何通过结构化环境和提供参考点来“驯服”这些启发式偏差,以促进更稳健的决策。 第八章:直觉与专业知识的涌现 专业知识的习得过程是认知科学的核心主题之一。本章区分了“快思考”(系统1)和“慢思考”(系统2)在专家判断中的协同作用。对于专家而言,复杂问题往往可以通过直觉(直觉实际上是深层模式识别的产物)迅速解决,而新手则依赖于对规则的显式操作。我们分析了技能迁移(Skill Transfer)的难度,以及如何通过模拟训练环境来加速深层模式的内化,使反应从依赖于逻辑推导转变为依赖于即时识别。 第九章:社会性认知与群体心智 人类认知是共享和交互的。本章关注个体心智如何融入更大的社会网络。我们将探讨同理心(Empathy)的神经基础,即镜像神经元系统如何使我们能够在自己脑海中模拟他人的体验。社会情境下的决策往往涉及信任、声誉和互惠原则,这些因素构成了远比纯粹的逻辑推理更为复杂的决策空间。最后,本章讨论了群体智慧(Wisdom of Crowds)的边界条件,即在何种信息结构下,群体的聚合判断能超越最聪明个体,以及群体极化(Group Polarization)的认知风险。 本书致力于为读者提供一个动态的、以情境和具身性为中心的认知科学图景,强调心智的适应性、局限性及其在真实世界中的复杂运作方式。

作者简介

Ron Brachman has been doing influential work in knowledge representation since the time

of his Ph.D. thesis at Harvard in 1977, the result of which was the KL-ONE system, which

initiated the entire line of research on description logics. For the majority of his career he

served in research management at AT&T, first at Bell Labs and then at AT&T Labs, where

he was Communications Services Research Vice President, and where he built one of the

premier research groups in the world in Artificial Intelligence. He is a Founding Fellow of the

American Association for Artificial Intelligence (AAAI), and also a Fellowof the Association for

Computing Machinery (ACM). He is currently President of the AAAI. He served as Secretary-

Treasurer of the International Joint Conferences on Artificial Intelligence (IJCAI) for nine

years. With more than 60 technical publications in knowledge representation and related

areas to his credit, he has led a number of important knowledge representation systems efforts,

including the CLASSIC project at AT&T,which resulted ina commercially deployed systemthat

processedmore than $5 billion worth of equipment orders. Brachman is currently Director of

the Information Processing TechnologyOffice at theU.S.Defense AdvancedResearch Projects

Agency (DARPA), where he is leading a new national-scale initiative in cognitive systems.

Hector Levesque has been teaching knowledge representation and reasoning at the Univer-

sity of Toronto since joining the faculty there in 1984. He has published over 60 research

papers in the area, including three that have won best-paper awards. He has also co-authored

a book on the logic of knowledge bases and the widely used TELL–ASK interface that he

pioneered in his Ph.D. thesis. He and his collaborators have initiated important new lines of

research on a number of topics, including implicit and explicit belief, vivid reasoning, new

methods for satisfiability, and cognitive robotics. In 1985, he became the first non-American

to receive the Computers and Thought Award given by IJCAI. He was the recipient of an

E.W.R. Steacie Memorial Fellowship from the Natural Sciences and Engineering Research

Council of Canada for 1990–1991. Hewas also a Fellowof the Canadian Institute for Advanced

Research from 1984 to 1995, and is a Founding Fellow of the AAAI. He was elected to the

Executive Council of the AAAI, and is on the editorial board of five journals. In 2001, Levesque

was the Conference Chair of the IJCAI-01 conference, and is currently Past President of the

IJCAI Board of Trustees.

Brachman and Levesque have beenworking together on knowledge representation and rea-

soning for more than 25 years. In their early collaborations at BBN and Schlumberger, they

produced widely read work on key issues in the field, as well as several well-known knowledge

representation systems, including KL-ONE, KRYPTON, and KANDOR. They presented a tutorial

on knowledge representation at the International Joint Conference on Artificial Intelligence in

1983. In 1984, they coauthored a prize-winning paper at the National Conference on Artificial

Intelligence that is generally regarded as the impetus for an explosion of work in description

logics and which inspired many new research efforts on the tractability of knowledge rep-

resentation systems, including hundreds of research papers. The following year, they edited

a popular collection, Readings in Knowledge Representation, the first text in the area. With

Ray Reiter, they founded and chaired the international conferences on Principles of Knowl-

edge Representation and Reasoning in 1989; these conferences continue on to this day. Since

1992, they have worked together on the course in knowledge representation at the University

of Toronto that is the basis for this book.

目录信息

读后感

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用户评价

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《Knowledge Representation and Reasoning》这本书对我来说,更像是一次对人工智能“思考”方式的系统性解构。它不提供即用的“AI工具箱”,而是带领你深入了解这些工具背后所依赖的理论基石。我特别着迷于书中关于“语义网络”(semantic networks)和“框架”(frames)的章节,它们不仅仅是历史性的技术回顾,更是对早期人工智能如何尝试模拟人类联想和结构化知识的生动呈现。作者对语义网络的批评性分析,例如它在处理复杂逻辑关系时的局限性,让我意识到任何知识表示方法都存在其固有的取舍。而框架理论则展示了如何通过“槽”(slots)和“填充值”(fillers)来描述概念的属性和实例,以及如何利用“缺省值”(default values)和“侧写”(side effects)来模拟更灵活的推理。这些内容虽然听起来有些抽象,但作者通过一系列精心设计的例子,将这些理论具象化,让我能够清晰地看到它们在构建和操作知识库时的作用。更重要的是,书中对不同知识表示方法的比较分析,揭示了选择何种方法取决于具体的应用场景和问题域,这对于正在构建或研究AI系统的我来说,提供了宝贵的指导。这本书没有回避复杂的数学模型,但它将理论与实践的联系讲解得十分到位,使得即使是相对晦涩的概念,也能被理解其背后的逻辑和意义。

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《Knowledge Representation and Reasoning》这本书,在我看来,更像是一次对人工智能“认知”过程的深层探索。它不仅仅局限于如何存储信息,更关注信息是如何被理解、被关联、被用于解决问题的。我对书中关于“概念学习”(concept learning)和“规则学习”(rule learning)的章节印象深刻。这些章节展示了AI如何从数据中自动提取知识,而不是完全依赖人工的知识工程。例如,书中对“决策树”(decision trees)和“关联规则”(association rules)等学习算法的介绍,以及它们在知识发现中的应用,让我看到了AI从数据中学习模式和规律的强大能力。更重要的是,书中对这些学习过程的理论分析,例如偏差-方差权衡(bias-variance tradeoff)和泛化能力(generalization ability),让我能够更批判性地理解AI模型的性能。这本书没有回避机器学习的复杂性,但它将其置于知识表示和推理的宏观框架下进行审视,让我明白学习到的知识最终需要被有效地表示和利用,才能真正发挥AI的价值。

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《Knowledge Representation and Reasoning》这本书,对我来说,更像是一次关于人工智能“逻辑思维”的深度训练。它没有提供现成的“智能”解决方案,而是带领读者理解那些构成智能的基石。我特别欣赏书中对于“逻辑程序设计”(logic programming)的介绍,尤其是“Prolog”语言的出现,它将逻辑推理本身转化为了一种编程范式。书中对“Horn子句”(Horn clauses)和“SLD-Resolution”等概念的讲解,清晰地展示了如何通过逻辑规则和事实来构建能够进行推理的程序。这让我明白了AI并非仅仅是数值计算,而是可以基于符号和逻辑进行“思考”。此外,书中对“非单调推理”(non-monotonic reasoning)的探讨,例如“缺省逻辑”(default logic)和“析取论理”(circumscription),也让我看到了AI在处理日常生活中常见的情况,即新的信息可能会推翻旧的结论时,如何进行灵活而有效的推理。这些内容让我对AI的推理能力有了更全面和深刻的认识,也让我联想到许多实际应用,例如问题求解、规划和自然语言理解。

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《Knowledge Representation and Reasoning》这本书,对我而言,是一次对人工智能“智慧”源泉的追根溯源。它没有回避理论的深度,而是以一种严谨而系统的方式,将人工智能的知识表示和推理技术进行了梳理和阐释。我被书中关于“本体”(ontologies)和“语义网”(Semantic Web)的章节深深吸引。它详细介绍了本体是如何通过定义概念、属性以及它们之间的关系来构建结构化的知识体系,并阐述了这些体系如何在语义网中实现数据的互操作性和智能搜索。书中对“OWL”(Web Ontology Language)等本体语言的介绍,以及它们在构建大型知识图谱中的作用,让我看到了理论研究如何转化为实际应用,并驱动着信息时代的进步。此外,书中对“推理服务”(reasoning services)的讨论,例如如何利用推理引擎来发现隐藏的知识、验证数据的完整性以及支持智能决策,也让我对AI的实际应用价值有了更深刻的认识。这本书的价值在于,它不仅仅是理论的传授,更是对人工智能如何赋能未来的深刻洞察,为我理解人工智能的未来发展提供了重要的理论基石。

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《Knowledge Representation and Reasoning》这本书,与其说是一本教材,不如说是一次对人工智能“大脑”结构的深入解剖。它循序渐进地展示了如何将现实世界的复杂性转化为机器可以理解和操作的知识形式。我被书中关于“时态逻辑”(temporal logic)和“模态逻辑”(modal logic)的章节深深吸引。时态逻辑帮助我理解了如何表示和推理关于事件发生顺序、持续时间和频率的信息,这对于理解动态系统和规划问题至关重要。而模态逻辑则让我窥见了AI如何处理“可能”、“必然”、“知识”、“信念”等非经典逻辑概念,这对于构建能够理解意图、预测行为甚至进行社会互动的AI系统具有深远意义。作者通过对这些逻辑系统的形式化定义和推理规则的细致讲解,让我明白AI并非简单的模式匹配,而是背后有着严谨的逻辑支撑。书中对于“知识图谱”(knowledge graphs)的早期形态和发展历程的介绍,也让我看到了从符号主义到连接主义,再到知识图谱的演进轨迹,以及各种方法之间的相互借鉴和融合。这本书的价值在于,它不仅教授了“如何做”,更阐释了“为什么这么做”,让我对AI的底层逻辑有了更扎实的理解。

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我一直对人工智能的“常识推理”(commonsense reasoning)领域非常感兴趣,而《Knowledge Representation and Reasoning》这本书在这方面提供了非常详尽的论述。书中对“框架”(frames)和“脚本”(scripts)等早期知识表示方法在模拟人类对日常事件和情境的理解方面的作用进行了深入的探讨。我尤其被书中关于“事件”(events)和“时间”(time)的表示和推理的章节所吸引,它们解释了AI如何理解故事的发生顺序、因果关系以及事件的持续时间,这对于进行自然语言理解、故事生成以及智能体的行为规划至关重要。书中对“物体”(objects)和“属性”(properties)的表示,以及如何处理这些属性的变化和相互作用,也让我对AI如何建立对物理世界的模型有了更清晰的认识。此外,书中对“心理状态”(mental states)的表示,如“信念”(beliefs)和“意图”(intentions),也让我看到了AI在尝试理解人类行为和意图方面的努力,这对于构建能够进行有效人机交互的AI系统具有重要意义。

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我一直认为,要真正理解人工智能,就必须深入探究其知识表示和推理的底层机制,而《Knowledge Representation and Reasoning》这本书正是这样一本优秀的指南。它系统地梳理了人工智能发展历程中涌现出的各种知识表示方法,并对其进行了深入的剖析和比较。我对书中关于“专家系统”(expert systems)的章节尤其着迷,它详细阐述了如何将特定领域的专家知识转化为规则和事实,并利用推理引擎进行问题求解。这种将人类智慧“编码”到机器中的过程,在我看来是人工智能早期最激动人心的成就之一。书中对“知识工程”(knowledge engineering)的挑战和局限性的讨论,也让我认识到构建高质量知识库的艰辛,以及AI发展并非一帆风顺。此外,书中对“语义网”(Semantic Web)概念的介绍,以及它如何利用本体论和知识表示技术来构建一个更智能的互联网,也让我看到了这些理论的广阔应用前景。这本书的价值在于,它不仅讲述了“是什么”,更深刻地揭示了“为什么”和“如何”,为我理解人工智能的演进和发展提供了坚实的理论支撑。

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初翻开《Knowledge Representation and Reasoning》,一股严谨而深邃的学术气息扑面而来。它并非那种能够让你在咖啡馆悠闲翻阅的轻松读物,而更像是一次智识上的深度探索,要求读者投入十二分的精力去理解其内在的逻辑脉络。我尤其对书中关于“本体论”的论述印象深刻,作者没有停留在概念的介绍,而是深入剖析了不同类型本体论的哲学基础,以及它们在构建机器可理解的知识体系中所扮演的关键角色。比如,在描述“类别”(class)和“属性”(attribute)时,作者通过大量严谨的逻辑推理,阐释了如何精确界定这些概念的内涵和外延,以及如何避免概念混淆和歧义。书中对于“继承”(inheritance)机制的探讨也十分精彩,不仅仅是简单地展示了“is-a”关系,更是详细分析了多重继承可能带来的冲突,以及各种解决策略的优劣,这让我看到了人工智能在知识组织和推理方面所面临的挑战,以及理论家们为之付出的不懈努力。此外,书中对“规则”(rules)的表达方式,从逻辑形式到具体实现,都进行了细致的梳理,让我对如何将人类的常识和领域知识转化为机器可以执行的指令有了更深刻的认识。虽然某些章节的篇幅较长,但我认为这是作者为了确保概念的清晰和论证的完备所必需的。总而言之,这是一本值得反复研读的经典之作,每一次重读都能有新的收获和领悟。

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我发现《Knowledge Representation and Reasoning》这本书在知识表示的“表达力”(expressiveness)和“可计算性”(computability)之间找到了一个精妙的平衡点。它并非一味追求理论上的完备,而是更注重实际应用的可行性。书中对“描述逻辑”(description logics)的详细介绍,让我眼前一亮。这些逻辑系统,如ALC及其扩展,能够以一种既具有强大的表达能力,又能在多项式时间内完成推理的方式来描述概念和关系。这对于构建大规模、高性能的知识库,例如在语义网和本体工程领域,显得尤为重要。我特别欣赏作者对于不同描述逻辑公理和推理算法的深入剖析,让我能够理解它们在效率和表达能力上的权衡。此外,书中对“OWL”(Web Ontology Language)等标准化本体语言的提及,也让我看到了理论研究如何转化为实际的工业标准,以及这些标准如何促进了知识共享和互操作性。这本书不仅仅是理论的罗列,更是对如何构建实用、高效的AI知识系统的深刻洞察,为我理解现代AI技术的发展提供了重要的理论基础。

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我一直对人工智能的“推理”能力充满好奇,而《Knowledge Representation and Reasoning》恰恰满足了我的这份求知欲。它详细阐述了各种推理机制,从最基本的“演绎推理”(deductive reasoning)到更为复杂的“归纳推理”(inductive reasoning)和“溯因推理”(abductive reasoning)。在演绎推理部分,书中对“一阶谓词逻辑”(first-order predicate logic)的介绍尤为详尽,它不仅解释了逻辑公式的构成,还深入探讨了证明的完整性和可靠性问题,这对于构建能够进行精确逻辑运算的AI至关重要。我尤其欣赏作者在讲解“推理引擎”(inference engines)时,将理论的抽象性与实际的算法实现相结合,比如对“分辨率”(resolution)和“自然演绎”(natural deduction)等证明方法的介绍,清晰地展示了机器是如何进行逻辑推导的。书中对“不确定性推理”(reasoning under uncertainty)的讨论,比如“概率推理”(probabilistic reasoning)和“证据理论”(Dempster-Shafer theory),更是让我看到了AI在面对现实世界中充满模糊和不确定信息时的强大潜力。这些内容不仅仅是理论上的探讨,更让我联想到许多实际应用,如专家系统、诊断系统以及自然语言理解等领域,都离不开这些精密的推理技术。

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虽然此书没有认真看,但总算是把学年论文题定下来了。。

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虽然此书没有认真看,但总算是把学年论文题定下来了。。

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大牛书。。狂荐。。不过貌似友邻没有搞AI的。。

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推荐给所有低年级计算机或者工科学生。可以成为一本简短的智慧之门。看了之后你会隐约感觉到西方科技的思维基础。如果想就某方面进行更深入探讨,这本书却不是首选。

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推荐给所有低年级计算机或者工科学生。可以成为一本简短的智慧之门。看了之后你会隐约感觉到西方科技的思维基础。如果想就某方面进行更深入探讨,这本书却不是首选。

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