Семантичні мережі

Семантичні мережі, або просто мережі, - це класичний спосіб подання пропозиційної інформації у штучним інтелекті. Пропозиційним твердженням (або висловленням) є речення, що може бути істинним або ложним, таким як "усі собаки - ссавці" й "трикутник має три сторони". Висловлення мають форму декларативних знань, оскільки в них стверджуються факти.

З погляду математики семантична мережа є позначений орієнтований граф.

Семантичні мережі вперше були розроблені в 1968 році Квілліаном для досліджень в області штучного інтелекту як спосіб опису людської пам'яті й мови. Відтоді семантичні мережі успішно застосовувались для рішення багатьох задач подання знань. Розуміння змісту за допомогою семантичних мереж дозволяє вийти за межі можливостей програмного забезпечення простих ЕС або ШІ.

Структура семантичної мережі відображається графічно за допомогою вузлів і з'єднуючих їхніх дуг. Вузли іноді йменуються об'єктами а дуги - зв'язками, або ребрами.

Зв'язки в семантичній мережі застосовуються для подання відношень, а вузли, як правило, служать для подання фізичних об'єктів, концептів або ситуацій. Нижче показана звичайна мережа (фактично орієнтований граф), у якій зв'язки позначають авіаційні маршрути між містами. Вузли позначені кружками, а зв'язки - лініями, що з'єднують вузли. Стрілки показують напрямок, або орієнтацію, літаків, що роблять польоти (саме тому граф, на якому зазначені напрямки, називається орієнтованим).

Мережа загального виду

На іншому малюнку зв'язками є відношення між членами деякої родини.

Для семантичних мереж відношення мають винятково важливе значення, оскільки надають знанням базову структуру. Без них знання стають лише колекцію незв'язаних даних. А при їхній наявності базові структури дозволяють виводити інші знання. Так, на підставі заданої структури можна зробити висновок, що Ганна й Білл - бабуся й дідусь Джона, незважаючи на те, що це відношення явно не задано.

Семантична мережа

Семантичні мережі ще називають асоціативними мережами, оскільки одні вузли в таких мережах асоційовані або зв'язані з іншими. В оригінальній роботі Квілліана людська пам'ять моделювалась асоціативною мережею, де поняття були вузлами, а зв'язки показували їхнє з'єднання між собою. Згідно до цього, якщо при читанні слів речення стимулюється один вузол, то активізуються його зв'язки з іншими, і така активність поширюється по мережі. Якщо ж достатню активізацію одержує інший вузол, то у свідомості спливає концепція, представлена ним.

Наприклад, хоча людина знає тисячі слів, але в його свідомості відбиваються лише слова тої пропозиції, що він читає.

До двох найпоширеніших зв'язок належать is-a (є екземпляром) та a-kind-of (останню записують як АКО – є підмножиною, підкласом). При цьому більш загальний клас, на який указує стрілка АКО, називається суперкласом. Якщо суперклас має зв'язок АКО, що вказує на інший вузол, то він одночасно є класом суперкласу, на який вказує стрілка АКО.

Всі об'єкти класу повинні мати деякі спільні атрибути, кожен з них набуває значення. Комбінація атрибута й значення називається властивістю. Так, дирижабль має такі атрибути, як розміри, вага, форма й колір. Значенням атрибута форми є еліпсоїд. Іншими словами, властивістю дирижабля є еліпсоїдальна форма.

У семантичних мережах можна також знайти зв'язки інших типів.

Повторення характеристик вузла в його нащадках називається спадкуванням. Якщо не стверджується зворотне, то вважається, що всі елементи деякого класу успадковують всі властивості своїх суперкласів. Спадкування є корисний засіб у поданні знань, оскільки дозволяє загальні характеристики не вказувати повторно.

Зв'язки й спадкування є основою ефективних способів подання знань, даючи можливість показувати складні відношення за допомогою декількох вузлів і зв'язок.

Трійки "об'єкт-атрибут-значення"

Одна з проблем, пов'язаних із застосуванням семантичних мереж, полягає в тому, що не передбачені стандартні визначення для імен зв'язок. Наприклад, у деяких книгах зв'язку is-a використають для подання і індивідуальних, і загальних відношень, тобто окрім свого значення їй надають також значення зв'язки АКО.

Щоб охарактеризувати всі знання, представлені в семантичній мережі, можна скористатись трійкою "об'єкт-атрибут-значення" (ОАЗ), або просто триплетом; такі триплети використались в експертній системі MYCIN, призначеній для діагностування інфекційних захворювань. Подання у вигляді трійки ОАЗ є зручним способом оформлення списку наявних знань у формі таблиць, а також дозволяє легко перетворити отриману таблицю в комп'ютерний код по методу індукції правил.

Приклад таблиці із трійками ОАЗ має вигляд.

Трійки "об'єкт-атрибут-значення" лежать в основі особливо корисного способу подання фактів і шаблонів, застосовуваних для узгодження з фактами в антецеденті правила.

Фреймова система - модель подання знань, заснована на теорії М. Мінського, як один з підходів до опису знань, придатний для розуміння сцен і мови. У фреймовій системі одиниця подання інформації - об'єкт, називаний фреймом. Він є формою подання деякої ситуації, описуваної сукупністю понять і даних.

Визначення Мінського «Фрейм — це структура даних, що представляє стереотипну ситуацію… До кожного фрейма приєднується декілька видів інформації: про те, як використовувати фрейм. Частина про те, чого можна чекати далі. Частина про те, що слід робити, якщо ці чекання не підтвердяться».

Ця структура є деяким шаблоном, витягуваним з пам'яті при виникненні нової або зміні вмісту існуючої ситуації.

Кожен фрейм має ім'я, єдине у фреймовій системі, та певну внутрішню структуру на множині іменованих слотів, які також мають певну структуру даних.

Раз встановлену структуру фрейму можна міняти лише в деталях.

Ця модель заснована на властивості концептів мати аналогії та будувати ієрархічні структури відношень типу "абстрактне-конкретне". Її застосування обмежене випадками чіткої ієрархії між фрагментами даних або знань.

Прикладами можуть бути класифікації рослин, тварин, несправностей апаратури, захворювань людей в медичній діагностиці тощо.

Дата добавления: 2014-01-07