김성신 컴퓨터전자통신학부 연변과학기술대학교

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1 김성신 컴퓨터전자통신학부 연변과학기술대학교
Artificial Intelligence Chapter 6 지식의 표현 김성신 컴퓨터전자통신학부 연변과학기술대학교

2 지식의 표현방법 데이터 정보 지식 지식(knowledge)이란 : 교육, 학습, 연구, 경험 등을 통해 진리, 사실, 법칙,
또는 인지된 사물에 대한 정신적 이해를 한 상태 (웹스터사전) 지식의 정의 1. 지능을 가지고 행동할 수 있는 능력 2. 인류가 축적한 사실과 법칙 3. 컴퓨터 프로그램이 지능적으로 행동하기 위해 필요한 정보 데이터 정보 지식 분류,정리 개념화(체계화) 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

3 지식의 표현방법 지식의 표현 : 문제 해결을 하기 위한 문제의 기술과 그것을 이용할 지식을 컴퓨터에서 실행 가능한 형태로 써서 나타내는 것 지식표현의 유형 1. 절차적(procedual) 지식표현 : 어떠한 경우 무엇을 어떻게 할 것인가에 대한 지식 고전적 프로그래밍 언어로 작성된 명령어 집합 (컴퓨터 알고리즘) 2. 선언적(declarative) 지식표현 : 상호 독립적, 단편적 지식들을 나열 추론 기관에 의해 활용 지식의 편집, 획득, 검색이 용이 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

4 지식의 표현방법 지식 표현 방법 1. 논리를 이용한 표현 : 명제논리와 술어논리 2. 규칙을 이용한 표현
: 생성 규칙에 의한 지식 표현, 간단한 지식, 표현용이 3. 시맨틱네트를 이용한 표현 : 단어의 의미표현적합, 사건과 객체의 표현용이 4. 프레임을 이용한 표현 : 복잡한 객체 표현 용이 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

5 지식의 표현방법 규칙을 이용한 지식 표현 : 가장 많이 사용되는 방법
(1) 규칙이란 : 주어진 상황을 위한 권고, 지시, 전략을 나타내는 정형화된 표현 방법 (2) 지식의 표현 : 가정(if) - 결론(then) 형태로 표현 사실들과 이에 대해 적용할 규칙들을 모아 지식 베이스 구성 (3) 규칙을 이용한 추론 : 규칙들의 가정(If)이 현상태의 사실(fact)에 의해 만족되는가 검토 -> 만족(가정 match)되면 결론부분수행(fire, execute) 결론의 수행은 기존의 지식베이스에 새로운 사실을 추가하기도 함 여러 개의 규칙을 적용할 때 규칙을 적용하는 순서 - 추론 사슬(chain) 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

6 지식의 표현방법 - 장점 : 간단하고 이해하기 쉽다 - 단점 : 융통성이 적고 구조화되어 있지 않다.
예 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 - 장점 : 간단하고 이해하기 쉽다 - 단점 : 융통성이 적고 구조화되어 있지 않다. 규칙이 증가하면 처리나 수정이 어렵다 (규칙 사이의 종속 및 상충관계) (C) 2008 YUST

7 지식의 표현방법 -시맨틱 네트(Semantic Net)를 이용
시맨틱 네트란 - 노드(node) : 객체(object), 개념(concept), 사건(event)을 표현 - 링크(link) : 노드 사이의 관계(predicates or 속성)를 표현, 관계를 정의 예) ako(a kind of) - 상위개념의 하부 클래스 isa(is a) - 어떤 클래스의 사례(instance) has-part - 어떠한 객체의 부속품 on, purpose, material 예) 개 진돗개 멍멍이 꼬리 has-part isa ako 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

8 지식의 표현방법 -시맨틱 네트(Semantic Net)를 이용
특성 상속(property inheritance) : 하위 클래스가 상위 클래스의 속성과 값을 따르는 것 하위 클래스는 고유한 몇가지 속성외에 상위 클래스 의 많은 속성을 포함 특성상속의 장점 ① 지식 구성이 쉽다 ② 표현된 지식의 오류를 쉽게 수정가능 ③ 최신 지식의 유지가 쉽다 ④ 지식의 분배가 자동적으로 이루어진다 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

9 지식의 표현방법 -시맨틱 네트(Semantic Net)를 이용
표현 예 가구 의자 내 의자 has-part isa ako 가죽 팔걸이 갈색 color covering owner 나 사람 - 술어논리 isa(의자, 가구) isa(나, 사람) covering(내 의자, 가죽) color(내 의자, 갈색) 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

10 지식의 표현방법 -프레임(Frame)을 이용
프레임(frame=template) ① 속성을 나타내는 슬롯의 집합(a collection of slots) (slot : 데이터 베이스에서 필드(field)와 유사한 개념 어떠한 객체를 표현하기 위한 속성 및 속성값의 집합) ② 관련 프레임들이 상위, 하위 개념으로 분류되어 연결 ③ 클래스, 부클래스, 사례 프레임 ④ 특성 상속 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 - 클래스 프레임 : 유사한 성격을 갖는 객체들의 집합을 표현하는 프레임 - 부클래스 프레임 : 어떠한 클래스에 속하는 일부 객체들 을 표현하는 프레임 - 사례(instance) 프레임 : 어떤 클래스에 속한 특정 객체 를 표현하는 프레임 (C) 2008 YUST

11 지식의 표현방법 -프레임(Frame)을 이용
표현 예 - FRAME '인간' 클래스 프레임 3가지 속성 : ako, '이동' , '지능' 내정값 : 그 슬롯의 값을 구할 수 없을 때 임의로 사용하는 값 Frame 인간 ako : 포유류 이동 : 직립보행 지능 : (내정값=100) 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

12 지식의 표현방법 -프레임(Frame)을 이용
표현 예 - FRAME '성인남자' FRAME '인간'의 부클래스 프레임 FRAME '인간'으로부터 속성 '이동', '지능'을 상속 '연령','키','체중', '결혼관계', '배우자' 등의 속성 가짐 Frame 성인남자 ako : 인간 연령 : 키 : (내정값=170) 체중 : (내정값=65) 결혼관계 : 배우자 : 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

13 지식의 표현방법 -프레임(Frame)을 이용
표현 예 - FRAME ‘홍길동’ FRAME ‘성인남자'의 사례 프레임 FRAME ‘성인남자'로부터 '연령','키','체중', '결혼관계', '배우자' 등의 속성을 상속 받음 FRAME '인간'으로부터 '이동' , '지능'을 상속받음 Frame 홍길동 instance: 성인남자 연령 : 35 키 : 175 체중 : 70 결혼관계 :기혼 배우자 :이영숙 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

14 지식의 표현방법 부가 프로시저의 종류 부가 프로시저 : 어떠한 슬롯의 사용과 관련하여 수행할 동작을 지시
해당 슬롯에 지정된 동작이 가해지면 자동적으로 실행 부가 프로시저의 종류 -필요 프로시저 : 어떤 슬롯의 값이 필요한데 현재 그 슬롯에 값이 지정되어 있지 않을 때, 그 값을 구하기 위해 사용하는 프로시저 -판독 프로시저 : 어떤 슬롯의 값을 사용할 경우 실행하는 프로시저 -기록 프로시저 : 어떤 슬롯에 값을 써 넣을 경우 실행하는 프로시저 -제거 프로시저 : 어떤 슬롯의 값을 지울 경우 실행하는 프로시저 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST

15 지식의 표현방법 프로시저 동작 예 Frame 성인남자 ako : 인간 연령 : 키 : (내정값=170)
연령 : 키 : (내정값=170) 체중 : (내정값=65) (IF-needed : IF 연령 > 35 THEN 체중 ← 키-100 ELSE 체중 ← 키-110;) 결혼관계 :(IF-written : IF 결혼관계 > 기혼 THEN 배우자 슬롯 입력 입력된 배우자 프레임의 값지정;) 지능(Intelligence ) “새로운 상황이나 환경에 대처하기 위하여 배우고 이해할 수 있는 능력” (Webster Dictionary) 정보의 표현과 처리(기억, 학습, 연산, 추론, 창조력) 지능이 필요한 예: 수치적인 계산보다 기호에 의해 표현되는 문제(바둑, 게임) 인간의 지능 학습에 의한 지식의 획득 능력 -> 보고 듣는 일, 전문지식, 직간접 경험, 상식 환경의 변화에 적응, 자신에 유리한 행동, 정신적 성장 문제의 이해 능력 지식을 이용한 추론 능력 -> 인공지능으로 구현하기 위해 이 세 가지를 갖추어야 한다. 인공지능(Artificial Intelligence) 인공지능은 컴퓨터가 지능을 갖도록 하는 학문 정보표현(지식표현)과 정보처리 능력(문제해결능력)의 혼합체 -> 사람이 하면 더 잘 할 수 있는 일을 컴퓨터가 할 수 있도록 한다. 인간의 두뇌와 컴퓨터 중앙처리장치 : 기호를 처리하고 기억하는데 적합 컴퓨터의 계산 및 정보처리가 “사고”와는 다르다 (C) 2008 YUST