В интеллектуальных системах

Лекция 4.Сетевые модели представления знаний

Семантическая паутина

Семантизация

Использование семантических сетей

Семантизация - процесс изменения текстов, в которых выделяются семантические отношения без изменения их содержания. В Википедии существуют проекты по семантизации статей и Дерева категорий.

· Семантизация статей производится, в основном, путём использования шаблонов, при этом некоторые категории создаются автоматически.

· Семантизация Дерева категорий заключается в соблюдении транзитивности, создании метакатегорий и организации структуры подкатегорий, используя значимые критерии.

Концепция организации гипертекста напоминает однородную бинарную семантическую сеть, однако здесь есть существенное отличие:

1. Связь, осуществляемая гиперссылкой, не имеет семантики, т. е. не описывает смысла этой связи. Назначение семантической сети состоит в том, чтобы описать взаимосвязи объектов, а не дополнительную информацию по предметной области. Человек может разобраться, зачем нужна та или иная гиперссылка, но компьютеру эта связь не понятна.

2. Страницы, связываемые гиперссылками, являются документами, описывающими, как правило, проблемную ситуацию в целом. В семантической сети вершины (то, что связывают отношения) представляют собой понятия или объекты реального мира.

Попытка создания семантической сети на основе Всемирной Паутины получила название семантической паутины. Эта концепция подразумевает использование языка RDF (языка разметки на основе XML) и призвана придать ссылкам некий смысл, понятный компьютерным системам. Это позволит превратить Интернет в распределённую базу знаний глобального масштаба.

Семантические сети (СС) являются исторически первым классом моделей представ-ления знаний. Здесь структура знаний предметной области формализуется в виде ори-ентированного графа с размеченными вершинами и дугами. Вершины обозначают сущ-ности и понятия ПО, а дуги - отношения между ними. Под сущностью понимают объект произвольной природы. Вершины и дуги могут снабжаться метками, представляющим собой мнемонические имена.

Сетевые модели. В основе моделей этого типа лежит конструкция, названная ранее семантической сетью. Сетевые модели формально можно задать в виде H = <I, C₁, C₂,..., C_n, Г >. Здесь I есть множество информационных единиц; C₁, C₂,..., C_n - множество типов связей между информационными единицами. Отображение Г задает между информационными единицами, входящими в I, связи из заданного набора типов связей.

В зависимости от типов связей, используемых в модели, различают классифицирующие сети, функциональные сети и сценарии. В классифицирующих сетях используются отношения структуризации. Такие сети позволяют в базах знаний вводить разные иерархические отношения между информационными единицами. Функциональные сети характеризуются наличием функциональных отношений. Их часто называют вычислительными моделями, т.к. они позволяют описывать процедуры "вычислений" одних информационных единиц через другие. В сценариях используются каузальные отношения, а также отношения типов "средство - результат", "орудие - действие" и т.п. Если в сетевой модели допускаются связи различного типа, то ее обычно называют семантической сетью.

Основными связями для СС, с помощью которых формируются понятия, являются:

· класс, к которому принадлежит данное понятие;

· свойства, выделяющие понятие из всех прочих понятий этого класса;

· примеры данного понятия.

На самой СС принадлежность элемента к некоторому классу или части к целому передается с помощью связок IS А и PART OF соответственно. Свойства описываются связками IS и HAS (является и имеет).

С помощью СС можно описывать события и действия. Для этих целей используются специальные типы отношений, называемые падежами: агент — действующее лицо, вызывающее действие; объект — предмет, подвергающийся действию; адресат — лицо, пользующееся результатом действия или испытывающее этот результат. Возможны и другие падежи типа: время, место, инструмент, цель, качество, количество и т.д. Введение падежей позволяет от поверхностной структуры предложения перейти к его смысловому содержанию.
В СС понятийная структура и система зависимостей представлены однородно. Поэтому представление в них, например, математических соотношений графическими средствами неэффективно. СС не дают ясного представления о структуре ПО, они представляют собой пассивные структуры, для обработки которых необходима разработка аппарата формального вывода и планирования.
В чистом виде СС на практике почти не используются. При построении СИИ с использованием СС обычно либо накладывают ограничения на типы объектов и отношений (примером таких сетей являются функциональные СС), либо расширяют СС специальными средствами для более эффективной организации вычислений в СС (К-сети, пирамидальные сети и др.).

Семантические сети.

[ Семантика – это наука, устанавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозначают, т.е. наука, определяющая смысл знаков. Термин семантическая означает «смысловая».]

Семантическая сеть – это ориентированный граф, вершинами которого являются понятия (абстрактные или конкретные объекты), а дуги – это отношения между ними.

Наиболее часто в семантических сетях используют следующие отношения:

· связи типа «часть - целое» («класс-подкласс», «элемент-множество» и т.п.);

· функциональные связи (определяемые обычно глаголами «производит», «влияет» …);

· количественные (больше, меньше, равно, …);

· пространственные (далеко от, близко от, за, под, над,…);

· временные (раньше, позже, в течении, …);

· атрибутивные (иметь свойство, иметь значение);

· логические (и, или, не);

· лингвинистические.

Семантические сети можно классифицировать:

По количеству типов отношений:

· однородные (с единственным типом отношений);

· неоднородные (с различными типами отношений).

По типам отношений:

· бинарные (в которых отношения связывают два объектв);

· N-арные (в которых есть специальные отношения, связывающие более двух понятий).

Проблема поиска решения в БЗ типа семантической сети сводится к задаче поиска фрагмента сети, соответствующего некоторой подсети, отражающей поставленный запрос к базе.

Формально сетевые модели представления знаний могут быть заданы в виде: H = < I, C₁, …, C_n, Г>

I – множество информационных единиц;

C₁, …, C_n – множество типов связей между элементами I;

Г – задает связи из набора { C_i } между информационными единицами I.

Достоинства:

· знания хорошо структурированы, структура понятна человеку;

Недостатки:

· сложность организации процедуры поиска вывода.

Пример: |Семантическая сеть.

Для реализации семантических сетей существуют специальные сетевые языки, например NET, SIMER+MIR. Широко известны экспертные системы, использующие семантические сети в качестве языка представления знаний – PROSPECTOR, CASNET, TORUS.

Дата добавления: 2015-05-07