Модель представления знаний на основе семантических сетей.

Семантические сети представляют знания, опираясь на теорию графов.

Семантическая сеть - это ориентированная графовая структура, каждая вершина которой отображает некоторое понятие (объект, процесс, ситуацию), а ребра графа (дуги) соответствуют отношениям типа "это есть", "принадлежать", "быть причиной", "входить в", "состоять из", "быть как" и аналогичным между парами понятий.

Вершины и дуги имеют имена, которые определяют семантику отношений:

Если отношение между П1 и П2 обратимо, тогда используется ребро, иначе – стрелка.

Любое отношение можно представить как предикат по соотнесенным с ним понятиям: О(П1,П2)->true.

По количеству типов отношений сети могут быть однородными (один тип отношений) и неоднородными.

На семантических сетях используются специальные процедуры вывода: пополнение сети, наследование свойств, поиск по образцу и др.

Достоинство семантических сетей - наглядность представления знаний, с их помощью удобно представлять причинно-следственные связи между элементами (подсистемами), а также структуру сложных систем. Недостаток таких сетей - сложность вывода, поиска подграфа, соответствующего запросу.

Характерная особенность семантических сетей - наличие нескольких типов отношений:

1. класс - элемент класса (часть - целое, класс - подкласс, элемент - множество и т.п.);

2. свойство - значение (иметь свойство, иметь значение и т.п.);

3. пример элемента класса (элемент за, элемент под, раньше, позже и др.).

4. функциональные связи: действия (глаголы).

5. количественные связи.

6. пространственно-временные.

7. логические связи.

 

 

 

Ассоциативные сети.

Были разработаны Россом Квиллианом, на основе его исследований восприятия текста человеком. В основе сети лежит создание некоторого мысленного символического представления человеком. Ассоциативная сеть (а.с.) может быть похожа на толковый словарь, в котором каждое понятие определяется другими понятиями из этого словаря.

Структура сети включает в себя: узлы-типы, соответствующие какому-либо понятию, которые связаны с определенной комбинацией узлов-лексем, а смысл узла-лексемы определяется через ссылку на соответствующие узлы-типы.

В теории а.с. впервые было введено такое понятие как примитивная экономия (св-ва оних объектов наследовались от других). Эта модель получила развитие в а.с. активации. Эти сети были дополнены теорией распространения активации. Эта теория предполагает, что в сети связи имеют различную длину: более короткие определяют более прочные связи, более длинные – связи слабее. Пример:

Теория активации создала предпосылки для разработки древовидных сетей, в которых на самых верхних уровнях находятся более абстрактные понятия, а на более низких – более конкретные:

Модель ассоциативных сетей в 1980-х гг. была формализована и доработана до модели концептуальных графов.

 

Концептуальные графы.

Концептуальный граф (к. г.) – это конечный, связный, двудольный граф(множество вершин которого можно разбить на два непересекающихся подмножества), состоящий из 2-х типов узлов:

- концептов (понятий) ()

- концептуальных отношений ()

Пример: Петя едет в Москву на автобусе.

Для к.г. была разработана формальная семантика, позволяющая описывать тексты любой сложности. Пример: Миша сообщил Жене новости по электронной почте.

Каждый к. г. описывает смысл порождающего его предложения, т. е. должен отвечать на вопрос о чем это предложение. Для этого вводят понятие центральный концепт (сущность предложения).

Этапы построения к.г.:

1) Построение начинается с центрального концепта.

2) Определяются понятия связанные с концептом. Любое понятие рассматривается как экземпляр какого-то типа.

3) Совокупность всех типов образует решетку наследования, в которой каждый из типов может иметь множество родителей и мн-во детей.

Для обозначения любого не специфицированного экземпляра класса используется обобщенный маркер (*).(В примере вместо Женя - *Х, т. е. Миша отослал сообщение всем). Для указания конкретного экземпляра класса не используя при этом имени объекта служат индексные маркеры, которые позволяют отделить экземпляры от своих имен(В примере: вместо имен - человек).

4) После построения совокупности к. г. для каждого предложения, к ним применяются правила формирования с целью объединения 2 графов в один. Графы можно объединять если одна вершина полностью идентична другой.

5) После объединения итоговый граф подвергается упрощению (исключаются дублирующие отношения).

В к.г. вводится специальный тип: высказывание. Объектом ссылки высказывания является мн-во к. г., являющихся подграфами данного графа.