Семантические сети

Продукционная модель

Модели представления знаний

Существуют десятки моделей (или языков) представления знаний для различ­ных предметных областей. Большинство из них может быть сведено к следую­щим классам:

• продукционные модели;

• семантические сети;

• фреймы;

• формальные логические модели.

Продукционная модель или модель, основанная на правилах, позволяет представить зна­ния в виде предложений типа «Если (условие), то (действие)».

Под «условием» (антецедентом) понимается некоторое предложение-образец, по которому осуществляется поиск в базе знаний, а под «действием» (консеквентом) - действия, выполняемые при успешном исходе поиска (они могут быть промежуточными, выступающими далее как условия и терминальными или це­левыми, завершающими работу системы).

Чаще всего вывод на такой базе знаний бывает прямой (от данных к поиску цели) или обратный (от цели для ее подтверждения - к данным). Данные - это исход­ные факты, хранящиеся в базе фактов, на основании которых запускается маши­на вывода или интерпретатор правил, перебирающий правила из продукцион­ной базы знаний (см. далее).

Продукционная модель чаще всего применяется в промышленных экспертных системах. Она привлекает разработчиков своей наглядностью, высокой модуль­ностью, легкостью внесения дополнений и изменений и простотой механизма ло­гического вывода.

Имеется большое число программных средств, реализующих продукционный подход (язык OPS 5; «оболочки» или «пустые» ЭС - EXSYS Professional, Kappa, ЭКСПЕРТ; ЭКО, инструментальные системы ПИЭС [Хорошевский, 1993] и СПЭИС [Ковригин, Перфильев, 1988] и др.), а также промышленных ЭС на его основе (например, ЭС, созданных средствами G2 [Попов, 1996]) и др.

Термин семантическая означает «смысловая», а сама семантика - это наука, ус­танавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозна­чают, то есть наука, определяющая смысл знаков.

Семантическая сеть - это ориентированный граф, вершины которого - понятия, а ду­ги - отношения между ними.

В качестве понятий обычно выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения - это связи типа: «это» («АКО - A-Kind-Of», «is»), «имеет частью» («has part»), «принадлежит», «любит». Характерной особенностью семантичес­ких сетей является обязательное наличие трех типов отношений:

• класс — элемент класса (цветок — роза);

• свойство — значение (цвет — желтый);

• пример элемента класса (роза — чайная).

Можно предложить несколько классификаций семантических сетей, связанных с типами отношений между понятиями.

По количеству типов отношений:

• Однородные (с единственным типом отношений).

• Неоднородные (с различными типами отношений).

По типам отношений:

• Бинарные (в которых отношения связывают два объекта).

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

Наиболее часто в семантических сетях используются 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 течение...);

• атрибутивные связи (иметь свойство, иметь значение);

• логические связи (И, ИЛИ, НЕ);

• лингвистические связи и др.

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

Пример 1.3

На рис. 1.1 изображена семантическая сеть. В качестве вершин тут выступают понятия

«человек», «т. Иванов», «Волга», «автомобиль», «вид транспорта» и «двигатель».

Рис. 1. 1. Семантическая сеть

Данная модель представления знаний была предложена американским психоло­гом Куиллианом. Основным ее преимуществом является то, что она более других соответствует современным представлениям об организации долговременной па­мяти человека [Скрэгг, 1983].

Недостатком этой модели является сложность организации процедуры поиска вывода на семантической сети.

Для реализации семантических сетей существуют специальные сетевые языки, например NET [Цейтин, 1985], язык реализации систем SIMER+MIR [Осипов, 1997] и др. Широко известны экспертные системы, использующие семантичес­кие сети в качестве языка представления знаний - PROSPECTOR, CASNET, TORUS [Хейес-Рот и др., 1987; Durkin, 1998].

Дата добавления: 2015-07-02