Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Теоретико-множественная модель
Модель «черного ящика» позволяет решать достаточно широкий спектр задач, требующих ответа на вопрос о свойствах объекта-оригинала в целом. Внутренние же причины, обусловливающие эти свойства, модели такого типа могут описывать лишь косвенно. Для поиска же ответов на вопросы как устроена система, как протекают ее внутренние процессы и почему она функционирует именно так, а не иначе и, соответственно, что и как для этого нужно делать, требуются иные модели. Одним из типов модели, которые позволяют судить о том, как устроена система, является модель ее структуры. Моделями структуры называют формализованное описание составляющих систему компонентов и фиксированных между ними отношений. Наиболее распространенной формой таких моделей широко применяемые в повседневной деятельности являются различные графические схемы, однако они практически не подходят для формализованных преобразований и здесь не рассматриваются. К моделям структуры можно отнести совокупности связанных между собой моделей черного ящика. Кстати, строго говоря, модель "черного ящика" – в некоторой степени уже является структурированной моделью: ведь для ее построения обычно используются сведения о некоторых связях рассматриваемой системы со средой, по крайней мере то, что относится данная связь к числу входов или является выходом. Для описания структуры системы часто используются так называемые теоретико-множественные модели. Модель называется теоретико-множественной, если в описании объекта моделирования, как системы, используются только множества и заданные на этих множествах отношения. Строго говоря, все способы задания формального описания не более чем отношения. Однако когда говорят о теоретико-множественной модели, то имеют ввиду предельно общий вид модели
,
где - базовое множество модели, - множество заданных на отношений. При моделировании в целом и при построении теоретико-множественных моделей именно отношениям отводится важнейшее место, поскольку всякое отношение можно рассматривать, как описание состояний объектов или взаимодействие. В частности можно провести следующие параллели между вербальным описанием объекта рассмотрения и его теоретико-множественной модели. Действительно, каждое высказывание содержит две основные лингвистические категории: термы (денотанты) и функтуры. В модели термы используются для обозначения объектов, а функторы – для обозначения отношений между ними.
Пусть некоторое множество. Соответствие частного вида между множеством и этим же множеством обычно называют бинарным отношением на множестве . Если , то говорят, что элемент находится в отношении с элементом , и этот факт обычно обозначают через . В общем случае можно рассматривать отношения между элементами, т.е. -местные отношения [70]. Поскольку понятие отношение используется при математическом моделировании в качестве базового, то полезно напомнить следующие моменты теории отношений. Определяющими атрибутами любого отношения являются [71]: · свойство, по которому определяется отношение рассматриваемых элементов; · размерность, или, другими словами, мера данного свойства, определяющая соответствующую единицу измерения; · область значений, представляющая собой базовое множество данного свойства; · имяотношения, которое является символическим ярлыком его сущности. (Сущность есть концентрированное выражение свойств некоторого объекта); · время, к которомуотносится отношение (настоящее, прошедшее или будущее); · формула, представляющая собой конструкцию из символов определенного языка, отражающую сущность отношения; Всеобщими свойствами отношений являются: · истинность – характеристика реальности отношения в определенных условиях; отношение, как субъективное отражение объективной реальности, может быть истинным, ложным или неопределенным, мерой истинности, как правило, служит вероятность; · местность, по количеству аргументов отношение может быть одноместным, двухместным и так далее, вообще говоря, n-местным; · сущность, как концентрированное выражение совокупности основных логических свойств отношения: симметричности, транзитивности, рефлексивности, антисимметричности и антирефлексивности; · предметность, устанавливающая связь отношения с конкретными свойствами конкретных элементов.
При рассмотрении сложной системы с многоуровневой структурой число элементов самой модели становится весьма большим, их перечисление ненаглядным, трудно воспринимаемым и анализируемым. Такого рода трудности обычно преодолевают путем упрощения модели за счет более узкого, конкретного представления объекта. Теоретико-множественное описание представляет собой универсальную модель, поскольку может быть применена к весьма широкому классу систем. Более того, можно признать целесообразным построение теоретико-множественной модели в качестве первоначального формального описания объекта моделирования. Именно в таком виде удобно формализовать концептуальное описание системы, поскольку концептуальная модель в конечно счете и есть описание определенной структуры взаимосвязанных понятий и отношений между ними. Теоретико-множественные модели часто выступают основой для построения так называемых типовых моделей. В качестве примера теоретико-множественной модели приведем модель построения иерархических онтологий основанных на отношении наследования атрибутов понятий данной предметной области [72]. Пусть имеется некоторая онтология, включающая известное количество концептов, между которыми установлено отношение наследования. Каждый концепт считается описанным, т.е. известен состав, описывающих его атрибутов. Эксперт, ознакомившись с существующей онтологией (со списком концептов и атрибутов) предполагает включить в состав онтологии новый концепт. Для этого он формирует полный с его точки зрения набор атрибутов вводимого концепта и вводит его в компьютер. Далее компьютер в автоматическом режиме находит место вводимого концепта в онтологии и фиксирует его там. Ставится задача построения модели автоматического размещения в существующую онтологию нового концепта при условии сохранения корректности ее структуры. Моделью онтологии назовем следующий кортеж
,
где - множество концептов, образующих онтологию , , т.е. ; - множество атрибутов концепта ( - количество атрибутов, описывающих данный концепт); - отношение непосредственного наследования. Отношение удобно задавать матрицей размером : если концепт в данной онтологии непосредственно наследует концепту , т.е. , то элемент , в противном случае, если , то Нахождение двух концептов в отношении непосредственного наследования иерархии онтологии свидетельствует о том, что между ними нет ни одного иного концепта Наряду с непосредственным наследованием (наследование родителям) введем понятие опосредованного наследования (наследование прародителям). Достаточным условием опосредованного наследования (или просто наследования) концепта концепту является условие . Заметим, что для непосредственного наследования это условие является лишь необходимым . Обратное следование в общем случае не имеет места. В представленной на рис.3.2. структуре, например, концепт непосредственно наследует , а концепт наследует лишь опосредовано, через концепт . Содержательно наследование означает, что наследующий концепт содержит все атрибуты своих «родителей» и «прародителей», а также еще один или несколько «лично своих атрибутов».
Рис.3.2. Пример структуры онтологии
Примечание. Если выполнено условие , то концепты и будем считать концептами-синонимами. Будем считать, что введение концепта-синонима не меняет онтологию. Вместе с тем для фиксации наличий у некоторых концептов данной онтологии синонимов может быть сформирована специальная матрица, используемая исключительно для информирования экспертов. В онтологии могут присутствовать так называемые «обобщающие концепты». Концепт называется обобщающим по отношению к концептам и , если . В онтологии, представленной на рис.3.2. концепт является обобщающим для концептов и . Очевидно, что концепт может быть обобщением произвольного числа концептов. Следует обратить внимание на следующее важное обстоятельство. Онтология считается построенной корректно, если в ней отсутствуют структуры ложного обобщения. Содержательно обобщение является ложным, если концепт непосредственно наследует двум концептам (или большему их числу), но один (или несколько) из них одновременно является (возможно и опосредованным) наследником другого. Условие отсутствия в онтологии ложных обобщений следующее: Данную ситуацию демонстрирует рис.3.3.
Рис.3.3. Пример ложной структуры обобщения.
Основная идея предлагаемого метода построения онтологии изложенная в работе [73] заключается в том, чтобы для вводимого концепта найти тот концепт в существующей онтологии, которому он непосредственно наследует при отсутствии ложных обобщений. Опишем процедуру автоматического наращивания онтологии. Вначале должен быть реализован стартовый, так называемый нулевой шаг – сформирование элементарной онтологии. Корневым называем такой концепт, атрибуты которого наследуют все концепты данной онтологии. Для формирования корневого концепта вводится его имя и список присущих ему атрибутов. В качестве первого концепта целесообразно (хотя и не обязательно) выбирать наиболее общее для данной предметной области понятие. Следующий вводимый концепт , если он наследует корневому концепту, становится непосредственно ему следующим (). В противном случае наоборот, вводимый концепт становится корневым, а корневой ему непосредственно наследующим. В обоих случаях элементарная онтология построена. Все последующие шаги есть повторение процедуры добавления в построенную онтологию очередного концепта. Пусть эксперт, желающий ввести в существующую онтологию новый концепт, присвоил вводимому концепту имя , а также сформировал множество его атрибутов . После введения этих сведений все остальные операции по наращиванию онтологии за счет введения в нее концепта совершаются автоматически.
Для существующей онтологии всегда сформирован упорядоченный (по мере поступления всех включенных в онтологию концептов) полный набор ее атрибутов :
Эксперту предлагается указать из него все атрибуты характерные, по его мнению, для вводимого концепта и добавить, если он считает необходимым, новые, т.е. сформировать множество атрибутов вводимого концепта . Заметим, формируя , эксперт вводит в онтологию новые знания. Следующий этап – определение места для нового концепта в онтологии и внесение в нее всех соответствующих изменений выполняется без участия людей. Суть поиска места установки вводимого концепта заключается в поиске всех потенциальных его родителей и выбора из них только тех, которые совместно с вводимым концептом не образуют ложных обобщений. Процедуру поиска целесообразно начинать с корневого концепта, поскольку особенностью корневого концепта является то, что его атрибуты (по определению) наследуются всеми иными концептами онтологии. Это касается и вводимого концепта, однако требуется проверка того факта, что может вводиться более общий концепт, чем находящийся в онтологии. Если существующий в онтологии корневой концепт наследует вводимому концепту, т.е. , то после тщательной проверки вводимого множества атрибутов (рекомендуемой эксперту системой интерпретации) в онтологии производится смена корневого концепта, им становится вводимый концепт. В противном случае переходят к общей части процедуры. Из корневого концепта и непосредственно наследующих ему концептов для вводимого концепта формируется множество потенциальных концептов-родителей таких, что . Корневой концепт безусловно вводится в формируемое в процессе процедуры отношение (его элементы определяют потенциально возможные места размещения вводимого концепта): , т.е. . Опишем последующие шаги предлагаемой процедуры. 1. Организуется просмотр потенциальных концептов-родителей. Если (все потенциальные концепты-родители рассмотрены), то переходят к п.5. Иначе к п.2. 2. Из выбирают следующий по порядку элемент. Пусть из выбран концепт | . Тогда возможны три варианта: 2.1. . В этом случае концепт и все его наследники признаются не перспективными и исключается из множества () (заметим, что данное обстоятельство свидетельствует о том, что данный алгоритм «быстрее», чем полный перебор). Для выбора следующего кандидата переходят к п.1. 2.2. . Это тот случай, когда вводимый концепт должен быть вставлен между и , где . В этом случае концепт и все его наследники признаются не перспективными и исключается из множества () (заметим, что данное обстоятельство свидетельствует о том, что данный алгоритм «быстрее», чем полный перебор). Существовавшее в онтологии отношение исключается, т.е. и водятся новые два отношения и , и . На рис.3.4. иллюстрируется ситуация, когда в онтологию (см. Рис.3.2.) включен концепт . Далее необходимо проверить, является ли введенный концепт обобщенным. Для этого процедура просто должна быть продолжена, переходят к п.1.
2.3. . Это означает, что наследует . Вводим в множество новый элемент: , т.е. (зафиксировано потенциальное место для вводимого концепта) и исключается из множества (). Очевидно, что в таком случае корневой концепт также исключается из множества () и, что важно, из множества . 3. Из потенциальных мест размещения вводимого концепта (т.е. ) исключают, если таковой имеется, менее перспективный концепт , а именно: , т.е. 4. Для формируется множество - множество непосредственно наследуемых ему концептов таких, что . Множество объединяют с множеством : и переходят к п.1. 5. Место для включения вводимого концепта найдено () и он включаться в состав онтологии. В том случае, если найдено лишь одно потенциальное место (), то: . Если же в множестве временно образованного отношения находится более одного элемента, то соответствующий ему концепт онтологии является обобщением. Тогда , т.е. Рис.3.4. Иллюстрация включения в онтологию нового концепта путем разрыва ранее существовавшего отношения.
Эта модель, ориентированная на системы семантически-ориентированного доступаможет быть представлена кортежем , состоящим из множества понятий , множества атрибутов и заданного на множестве понятий отношения непосредственного наследования таких, что: · - множество образующих онтологию понятий, где , ; · - множество атрибутов в онтологии , где - совокупность атрибутов понятия ; · - отношение непосредственного наследования, которое задано матрицей размером такой, что , если () и , если . Причем дочернее понятие непосредственно наследует родительскому понятию , если .
|
|||||||||
Последнее изменение этой страницы: 2017-02-07; просмотров: 434; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы! infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.128.199.162 (0.04 с.) |