Напрямки сучасної комп’ютерної технології обробки знань
Проблеми обробки знань в системах штучного інтелекту надзвичайно різноманітні і стосуються як представлення знань, так і їх безпосередньо обробки. Важливими проблемами також є організація знань з метою їх ефективного використання користувачем. Усі ці напрямки можна подати наступною схемою: ММЗ – це мова маніпулювання знаннями
В якості джерел знань виступають експерти (кваліфіковані спеціалісти в ПрО), спеціальна література по відповідних проблемах, особистий досвід користувачів. Як правило, знання погано формалізовані і слабо структуровані, тому що саме за цих умов людина і звертається до СШІ. Тому основним джерелом знань є експерти. Знання, які можуть бути отримані від них, – це набір спеціальних фактів, правил, процедур, оцінок в деякій вузькій області знань, а не загальні знання в деякій ПрО. В процесі передачі знань від експерта в систему бере участь когнітолог (інженер по знаннях). Цей процес достатньо складний, оскільки форма подання знань, які формулює експерт, не співпадає зі способами представлення знань в системі. Крім того, іноді експерт не знає, як передати свої знання, а іноді й не бажає цього робити.
Процес отримання знань від експерта і формування на їх основі структуризованої формалізованої моделі ПрО можна розбити на декілька етапів:
ідентифікація знань;
концептуалізація знань;
формалізація;
реалізація системи знань
тестування системи знань.
1) На етапі ідентифікації експерт і когнітолог повинні дати певну характеристику задач, які розв'язуються, і знань, пов'язаних з цими задачами. Вони повинні відповісти на запитання типу: які класи задач буде вирішувати дана система?
Які задачі основні, а які допоміжні (підзадачі)? Який список цих підзадач? Які основні поняття необхідні для оперування в системі? Які взаємозв'язки між різноманітними поняттями?
2) На етапі концептуалізації всі поняття і зв'язки між ними, що були виявлені на попередньому етапі, повинні бути явним чином зафіксовані з використанням деякої природньої мови.
3) Формалізація – це формальне представлення зафіксованих основних понять та їх зв'язків на деякій внутрішній мові представлення знань. Це може бути або формальна модель знань, яка базується на численні висловлювань і численні предикатів, або неформальна (продукційна система, семантичні сітки, фрейми).
4) Після формалізації, результатом якої є деякий варіант БЗ, реалізація БЗ відбувається у вигляді текстів і програм СУБЗ і ММЗ. На цьому етапі діаграми, графіки, тексти, що стосуються моделі ПрО, а також правила логічного виведення представляються засобами СУБЗ і ММЗ.
5) Етап тестування передбачає перевірку і відлагоджування в рамках побудованої експериментальної СШІ. Для цього використовуються текстові приклади з деякої ПрО. Цей процес має ітеративний характер, оскільки в БЗ вносять необхідні зміни в процесі тестування і можливі зміни у всіх попередніх станах.
Семантичні мережі як моделі представлення знань
Сама назва “семантична сітка” акцентує увагу на смислі, оскільки семантика – це змістовна сторона мови. Слово “семантичний” означає “зв’язаний” із смислом. Отже, в с.с. головним є значення тих слів, речень ситуацій, які входять в модель ПрО і які необхідно описати адекватно в нашому уявленні. Причому такий опис має бути здійсненим на такому рівні, щоб із смислом слів, речень, ситуацій можна було б працювати, тобто моделювати процеси, міркування, виведення, порівняння, співставлення і т.д. Звичайно, це не є простою проблемою, але усе ж таки, в деякій мірі, це можна реалізувати багатьма способами. Рішення цієї проблеми і на перетині різних цікавих дисциплін, включаючи лінгвістику, психологію і т.д. Надалі під семантикою будемо розуміти відношення між деякими об'єктами, які можуть бути описані за допомогою символів, слів, речень, піктограм, образів, тобто всього того, що є необхідним для опису об'єктів, процесів, станів ПрО. Семантичні сітки являються зручними для графічного опису об’єктів ПрО.
Семантичні сітки – це напрямлений граф з мітками на вершинах або ребрах (дугах). При цьому вершини ототожнюються з відповідними об’єктами ПрО, а дуги – з відношенням між об’єктами.
Рис. 1.
Отже, інформаційні одиниці подаються пойменованими вершинами, а відношення – пойменованими направленими дугами. Подана семантична сітка відповідає відношенню, яке має схему ОСОБА (ПРІЗВИЩЕ, РІК НАРОДЖЕННЯ, СТАТЬ)
Подвійними стрілками подане відношення “є видом”, а потрійними стрілками – “є представником”.
Поняття “особа”, “чоловік”, “жінка”, “рік” є загальними поняттями, а інші вершини відображують факти, тобто конкретні дані про ПрО. Існує багато різних видів семантичних сіток. Вони формуються в залежності від трьох факторів:
Чи є вершини сітки простими або складними;
Скільки відношень і які саме відношення використовують в семантичних сітках?
Які процеси необхідно моделювати на семантичних сітках ?
Вершина семантичної сітки називається простою (ординарною), якщо вона не має внутрішньої структури. Іншими словами, прості вершини ототожнюються з кінцевими об’єктами того середовища, що моделюється. В якості простих вершин можуть фігурувати числа, слова, піктограми тощо.
Складна вершина – це вершина, яка допускає розкриття, може йти до семантичної сітки, в якій приймають участь тільки прості вершини.
Отже, семантичні сітки із складними вершинами може розгортатися, як “матрёшка”. Щодо другого фактору, відзначимо, що відношення є дуже різноманітними за типом і властивостями. Наведемо основні типи відношень, які використовуються в системах ШІ:
Лінгвістичні відношення – це, по-перше, відмінкові відношення (хто, кого, чого), або рольові відношення (що, де, коли, для чого, чому, місце, час і т.д.)
Атрибутивні відношення – форма, розмір, колір, смак та ін.
Відношення дії – коли кожне дієслово розглядається, як відношення між об’єктом дії і об’єктом, що виражає деяку здатність (літати, ходити, стояти...), тобто здатність, яка реалізується в часі як процес.
Логічні відношення (
.Квантифіковані відношення (
).Теоретико-множинні відношення (множина, підмножина, об’єднання, перетин і т.д.)
Найбільш різноманітною є група лінгвістичних відношень. В ній можуть бути виділені підгрупи різних типів відношень, а саме: часові, просторові (над, під...), причинно-наслідкові (каузальні). Така класифікація є важливою, оскільки різні типи відношень володіють різними властивостями, які необхідно враховувати при побудові моделей виведення в с. с. Це такі властивості, як рефлективність, симетричність, транзитивність і їх заперечення: анти рефлективність, анти симетричність, анти транзитивність. Кожне відношення характеризується певним набором цих шести властивостей. В залежності від того, які типи відношень використовуються, можна відмітити декілька видів с. с.:
однорідні семантичні сітки. В них використовується тільки один тип відношень (немає значення, який, але тільки один).
ієрархічні семантичні сітки. Тут використовуються відношення двох основних типів:
„ЦІЛЕ-ЧАСТИНА” („КЛАС-ПІДКЛАС-ЕЛЕМЕНТ”);
„ЧАСТИНА-ЦІЛЕ” („ЕЛЕМЕНТ-ПІДКЛАС-КЛАС”).
Відношення першого типу називаються “IS A”.
Відношення другого типу називаються “AKO” - “a kind of”.
Кожне з цих типів відношень утворює свою власну ієрархію, класичним прикладом ієрархічних с. с. є організаційні структури, які будуються за відношенням “IS A”.
Приклад:
сценарні семантичні сітки Використовують відношення строгого або нестрогого порядку, а також відношення в часі причинно-наслідкові (каузальні) відношення.
функціональні семантичні сітки. В них використовуються функціональні відношення типу „вхід-вихід”:
