Модель семантических сетей баз знаний. Достоинства и недостатки.

 

Семантические модели данных ориентированы на указания смысла хранимой информации.

Семантические отношения - обозначают смысловую роль элементов в конкретном сообщении и могут быть использованы для формализации передачи смысла этой информации.

База знаний – это совокупность единиц информации, созданная на основе методов представления знаний.

База знаний содержит:

- сведения, которые отражают существующие в предметной области закономерности и позволяют выводить новые факты, справедливые в данном состоянии предметной области, но отсутствующие в БД, а также прогнозировать потенциально возможные состояния предметной области;

- сведения о структуре ЭИС и БД (метаинформация);

- сведения, обеспечивающие понимание входного языка, т. е. перевод входных запросов во внутренний язык.

Теза́урус — особая разновидность словарей общей или специальной лексики, в которых указаны семантические отношения (синонимы, антонимы, паронимы, гипонимы, гиперонимы и т. п.) между лексическими единицами. Таким образом, тезаурусы, особенно в электронном формате, являются одним из действенных инструментов для описания отдельных предметных областей.

В отличие от толкового словаря, тезаурус позволяет выявить смысл не только с помощью определения, но и посредством соотнесения слова с другими понятиями и их группами, благодаря чему может использоваться в системах искусственного интеллекта.

В прошлом термином тезаурус обозначались по преимуществу словари, с максимальной полнотой представлявшие лексику языка с примерами её употребления в текстах.

В основе проектирования ИС лежит моделирование предметной области. Для того чтобы получить адекватный предметной области проект ИС в виде системы правильно работающих программ, необходимо иметь целостное, системное представление модели, которое отражает все аспекты функционирования будущей информационной системы. При этом под моделью предметной области понимается некоторая система, имитирующая структуру или функционирование исследуемой предметной области и отвечающая основному требованию – быть адекватной этой области.

Предварительное моделирование предметной области позволяет сократить время и сроки проведения проектировочных работ и получить более эффективный и качественный проект. Без проведения моделирования предметной области велика вероятность допущения большого количества ошибок в решении стратегических вопросов, приводящих к экономическим потерям и высоким затратам на последующее перепроектирование системы. Вследствие этого все современные технологии проектирования ИС основываются на использовании методологии моделирования предметной области.

К моделям предметных областей предъявляются следующие требования:

· формализация, обеспечивающая однозначное описание структуры предметной области;

· понятность для заказчиков и разработчиков на основе применения графических средств отображения модели;

· реализуемость, подразумевающая наличие средств физической реализации модели предметной области в ИС;

· обеспечение оценки эффективности реализации модели предметной области на основе определенных методов и вычисляемых показателей.

Для реализации перечисленных требований, как правило, строится система моделей, которая отражает структурный и оценочный аспекты функционирования предметной области.

Структурный аспект предполагает построение:

· объектной структуры, отражающей состав взаимодействующих в процессах материальных и информационных объектов предметной области;

· функциональной структуры, отражающей взаимосвязь функций (действий) по преобразованию объектов в процессах;

· структуры управления, отражающей события и бизнес-правила, которые воздействуют на выполнение процессов;

· организационной структуры, отражающей взаимодействие организационных единиц предприятия и персонала в процессах;

· технической структуры, описывающей топологию расположения и способы коммуникации комплекса технических средств.

Оценочные аспекты моделирования предметной области связаны с разрабатываемыми показателями эффективности автоматизируемых процессов, к которым относятся:

· время решения задач;

· стоимостные затраты на обработку данных;

· надежность процессов;

· косвенные показатели эффективности, такие, как объемы производства, производительность труда, оборачиваемость капитала, рентабельность и т.д.

 

12. Реляционная модель данных (основные понятия реляционной модели данных, реляционная структура данных, целостность реляционных данных, основные операции над данными, нормализация отношений в РМД).

 

Реляционная модель. В основе структуры данных этой модели лежит аппарат реляционной алгебры и теории нормализации. Модель предполагает использование двумерных таблиц (отношений).

Ограничения на отношения реляционной модели: каждый элемент таблицы представляет собой простой элемент данных; в таблице нет одинаковых строк; столбцам (полям) присвоены уникальные имена; все строки таблицы имеют одну и ту же структуру; в таблице порядок строк и столбцов произволен.

Связь между таблицами осуществляется посредством значений одного или нескольких совпадающих полей. Каждая строка таблицы в реляционных базах данных уникальна. Для обеспечения уникальности строк используют ключи, которые содержат одно или несколько полей таблицы. Ключи хранятся в упорядоченном виде, что обеспечивает прямой доступ к записям таблицы во время поиска.

Элементы РМД:

Отношение – это двумерная таблица, содержащая некоторые данные.

Сущность– объект любой природы, данные о котором хранятся в отношении БД.

Атрибуты – свойства, которые характеризуют сущность. Атрибут имеет имя и ему соответствует заголовок некоторого столбца таблицы. Перестановка атрибутов не приводит к образованию нового отношения.

Домен – множество всех возможных значений определенного атрибута отношения.

Контроль целостности связей означает анализ содержимого двух таблиц на соблюдение следующих правил:

- каждой записи основной таблицы соответствует нуль или более записей дополнительной таблицы,

- в дополнительной таблице нет записей, которые не имеют родительских записей в основной таблице,

- каждая запись дополнительной таблицы имеет только одну родительскую запись основной таблицы.

Рассмотрим действие контроля целостности для основных операций над данными двух таблиц.

Ввод новых записей. Сначала данные вводятся в основную таблицу, а затем в дополнительную. При заполнении основной таблицы контроль ведется как контроль обычного ключа. Заполнение полей связи дополнительной таблицы контролируется на предмет совпадения со значениями полей связи основной таблицы. Если вводимое значение не совпадает ни с одним соответствующим значением в записях основной таблицы, то ввод такого значения блокируется.

Модификация записей. Для дополнительной таблицы запись может сменить родителя, но не должна остаться без него.

Для основной таблицы:

- можно редактировать записи, у которых нет подчиненных записей, если есть, то блокировать модификацию,

- изменения в полях связи основной таблицы сразу передавать во все поля связи всех записей дополнительной таблицы (каскадное обновление).

Удаление записей. Для дополнительных таблиц ограничений нет. Для основных таблиц нужно выполнять правила:

- можно удалять запись, которая не имеет подчиненных записей,

- блокировать удаление записи при наличии подчиненных записей, либо удалять ее вместе со всеми подчиненными записями (каскадное удаление).