Семантичні мереж

Семантичні мережі

(реферат)

1. Визначення та класифікація семантичних мереж

Семантичні мережі (СМ) - спосіб графічного подання знань, з наголосом на зв'язках між різними інформаційними одиницями. Інформація про певне поняття формується навколо відповідного вузла.

Семантичну мережу можна уявити у вигляді графу, вершини якого визначають об'єкти предметної області, а дуги відповідають зв'язкам між ними.

Формально сем. мережа визначається як набір < І, С1, С2, … Сn, Г >

де І - множина інформаційних одиниць, С1, С2, .. Сn - типи зв'язків між інформаційними одиницями, Г - відображення, що задає зв'язки між ін форм. одиницями.

Історично першою моделлю сем. мережі була модель Квілліана.

Прикл.

Твердження „Студент Петренко отримав 5 на іспиті зі штучного інтелекту” можна зобразити такою сем. мережею

/ Реальне вузли звичайно не чіткі /

Розрізняють класифікуючи, функціональні мережі та сценарії.

класифікуючи СМ задають відношення ієрархії між інформаційними одиницями.

функціональні СМ характеризуються функціональними відношеннями, що задають обчислення одних інф. одиниць через інші.

у сценаріях використовується відношення „причина - наслідок”

2. Семантичні мережі у пам'яті людини

Є ряд свідчень, що знання в людській пам'яті зберігаються у вигляді структур, що нагадують сем. мережі (школа Жана Піаже)

Приклад.

Дівчинці (3,5 років) показали квадрат, після чого вона намалювала дві фігури:

1)

2)

На фігурі 2 вона намалювала „жорсткі речі” (кути), „боковинки” (горизонтальні сторони) й „речі, які йдуть угору” (вертикальні сторони).

Цікаво, що сем. мережа квадрату подібна до рис.2 дівчинки.

Існує гіпотеза, що людина перетворює видимі об'єкти у семантичні мережі (внутрішня мова), а при малюванні виконує обернене перетворення - реконструкцію об'єкта.

/дівчинка на рис. 2 не виконала реконструкції об'єкту, а зобразила СМ /

3. Трирівнева архітектура семантичних мереж

Повній БЗ відповідає семантична мережа, окремій концептуальній одиниці - концептуальний граф.

4. Асиміляція нових знань на основі семантичних мереж

Для сприйняття інтел. системою нової інформації потрібно приєднати концептуальний граф нового твердження до сем. мережі.

Асиміляція знань - переклад знань на внутрішню мову системи:

Повна - нова інформація сприймається як істинна;

Модальна - інформація додається з примітками (джерело, умови)

Прикл.

Інформація: „Байт містить 8 біт”

Після асиміляції: „В довіднику 1 вказано, що Байт містить 8 біт”

Сприйняття нових знань можна розбити на 2 етапи:

формування внутрішнього опису нової інформації у вигляді концептуальних графів.

під'єднання сформованих концептуальних графів (фрагментів) до існуючої Сем. мережі.

5. Способи задання семантичних мереж

Наведеному графу відповідає набір бінарних фактів (о - а - з)

Пр. Петренко - Є - Студент

Петренко - Здав - ШІ

Петренко - Оцінка - 5

ШІ - Є - Іспит

Найбільший недолік - складність зв'язків „один - до - багатьох”, „багато - до - багатьох”.

/ Якщо здав ще СКБД, то до якого предмету відноситься оцінка? - Можливо групувати вузли (по предметам), можна поділити граф на підграфи (по предметам) /

6. Логічне виведення на сем. мережах

При суперечностях успадковуються властивості найближчого попередника

В 1975 році М.Мінський запропонував гіпотезу, що знання людини групуються у модулі (фрейми).

Фрейм - це структура даних, призначена для опису типових ситуацій і типових задач, мінімально можливий опис основних характеристик об'єкта.

Фрейд певного поняття може утворюватися з всіх бінарних фактів, пов'язаних з даним поняттям.

Ім'я_Фрейму ( (Атрибут_1, Значення_1), .. (Атрибут_і, Значення_і) )

Структури даних, що описують окремі атрибути Фрейду - слоти.

Пр.: Фрейм - компонент Caption, Слот - властивість Font (.Color, .Width).

7. Конкретизація, ієрархія та наслідування фреймів

Фрейм описує групу (клас) однотипних об'єктів з однаковими характеристиками.

Конкретні об'єкти - екземпляри Фрейму.

Опис екземплярів - на основі конкретизації фреймів.

Пр. Ієрархія фреймів:

8. Поповнення первинних описів на основі фреймів

Фрейми використовуються для опису ситуацій та для зіставлення з структурами, записаними у пам'яті (розпізнавання поняття).

Поповнення первинного опису

1) створюється екземпляр Фрейму;

2) заповнюються слоти;

3) уточнення фрейму.

Пр. Опис одного дня навчання у школі.

ЗАНЯТТЯ_В_ШКОЛІ ((Вид_Роботи, Навчання), (Початок, 9.00), (Кількість_уроків, _),

(Закінчення, Початок + Кількість_уроків*0.45 + 0.10*(Кількість_Уроків - 1),

(Коли,_ ), (Хто,_ ), (Де, Вул..Головна, 8)).

/ Закінчення - обчислюваний атрибут

Якщо на вхід системи подати речення „Вчора Петро був у школі”

за алгоритмом речення зіставляється з фреймом ЗАНЯТТЯ_В_ШКОЛІ (напр.. за ключовими словами)

створюється екземпляр фрейму

Заняття_Петра (ЗАНЯТТЯ_В_ШКОЛІ) ((Вид_Роботи, Навчання), (Початок, 9.00), (Кількість_уроків, _),

(Закінчення, Початок + Кількість_уроків*0.45 + 0.10*(Кількість_Уроків - 1),

(Коли, Вчора ), (Хто, Петро), (Де, Вул..Головна, 8)).

Частина слотів заповнюється з базового фрейму, а частина - з введеного тексту (частина може бути не заповненою).

Система може відповісти на питання „Де вчора був Петро?”, ..

Якщо даних не достатньо - процедура уточнення (заповнення слотів)

Для виконання операцій фрейми містять приєднані процедури (їх можна розглядати як окремі слоти):

процедури зовнішнього виклику (з іншого фрейму);

демон - процедура, що автоматично активізується при виконанні певної умови (у тому числі слотові демони).

Фреймові структури можна зберігати в пам'яті по-різному, існує декілька мов опису знань на основі фреймів: KRL, FRL, (розвитком якого є HPRL), ПРЕФ, ДИЛОС, RLL .

В типовому Фреймі зберігається:

1) ім'я і загальний опис фрейму

2) інформація про батьківський Фрейм

3) інформація про слоти (імена, значення, режими успадкування, ...).

Для обробки знань використовують:

формалізми для структуризації знань: семантичні мережі і фрейми;

процедури дедуктивного виведення: логічні і продукційні моделі.

Фрейми і сем. мережі мають багато спільного (вузли сем. мережі можна розглядати як фрейми/слоти, а між слотами фрейму можна вводити різноманітні зв'язки)

В семантичних мережах основна увага приділяється зв'язкам між інф. одиницями, а у фреймах - на відношеннях узагальнення і агрегації.

9. Мережі подібностей і відмінностей

Мережі подібностей і відмінностей використовують для пошуку фреймів, які найкраще описують дане поняття.

Сценарій - фреймоподібна структура даних, яка визначає послідовність дій для певного процесу (для сем. мереж - вказуються причинно-наслідкові зв'язки)

Пр. Сценарій „Відвідування_Ресторану”

Відвідування_Ресторану

(Мета: Приймання їжі,

Ролі: Відвідувач, Офіціант;

Змінні: Назва ресторану, Місце, Чекання, Їжа, Сума;

Кількість сцен: 4

Сцена_1 (Зайняття місця):

Відвідувач заходить до „Назва_ресторану”

Відвідувач вибирає „Місце” (умова: місце вільне)

10. Фрейми та об'єктно-орієнтаване програмування

Можна вважати, що об'єктна модель є конкретизацією більш абстрактної фреймової моделі.

Об'єкт (екземпляр класу) - абстракція. що характеризується станом, поведінкою та ідентифікованістю.

Стан - сукупність властивостей (статичні / динамічні)

Поведінка - реакція на події (приводить до зміни станів та передачі повідомлень)

Ідентифікованість - властивість, що відрізняє його від інших.

Об'єкти та класи мають такі найважливіші властивості:

Абстрагування - опис найважливіших характеристик деякої сутності

Інкапсуляція - внутрішня будова залишається у межах класу

Модульність

Ієрархія класів/ об'єктів.

Об'єктно-орієнтовані мови і середовища: Smalltalk, Delphi, C++, Java.

11. Поняття про мову UML

Мова UML - є мовою семантичного моделювання предметних областей та подальшого проектування відповідних програмних засобів.

В основі мови - виділення класів, опис їх характеристик та взаємозв'язків.

У 1997 р. мова була прийнята консорціумом OMG(Object Management Group) як стандарт.

Основою опису предметної області є діаграма класів (може бути реалізована в об'єктно-орієнтованих мовах).

Відношення між класами:

Асоціація - описує структурні зв'язки між класами.

Узагальнення - відношення „Є” (клас / підклас)

Залежність - вплив однієї сутності на іншу.

12. Логічні побудови та логічні моделі

Завдання: так формалізувати логічні побудови, щоб вони виконувалися автоматично (комп'ютер)

Найкраще піддається автоматизації дедуктивний спосіб виведення.

Розглянемо дві задачі автоматизації дедуктивних побудов:

задача виведення наслідків: знайти всі вірно побудовані формули, які можна логічним шляхом вивести з аксіом на основі правил виведення (знайти всі наслідки з фактів);

задача перевірки правильності твердження (автоматичного доведення теорем).

Автоматизація дедуктивних побудов - в ЕС.

Механізм автоматичного доведення теорем покладений в основу логічного програмування. Програма розглядається як набір логічних формул разом з теоремою, що має бути доведена. Найвідоміший представник логічного програмування - мова Пролог.

Людська логіка - інтелектуальна модель з нечіткою структурою.

Логічна модель - формальна система, що задається <Т, Р, А, В>

, де Т - множина базових елементів (алфавіт)

Р - множина синтаксичних правил

А - множина аксіом (формули, які приймаються за істинні)

В - множина правил виведення

У типовому випадку логічна модель задання знань базується на формалізмах логіки предикатів першого порядку.

Предикат - логічна функція (вірність або хибність певного твердження - „Х більше 2”).

Логіка предикатів - мат. апарат формалізації людського мислення.

Числення предикатів використовує:

константи (константні терми): С1, С2, ..

змінні (змінні терми): х1, х2, ...

функціональні літери: f1, f2, …

предикатні літери: р1, р2, ...

логічні символи: >, -, , &, ~, , .

Елементарне твердження складається з предиката і зв'язаних з ним термів. Складні твердження будуються з елементарних за допомогою логічних зв'язок: „і” (and, & ), „або” (or, ), „ні” (not, ~), імплікації „>” (якщо ..., тоді ...)

Якщо твердження позначити через a i b, то

Страницы: 1, 2