Лекция №5

Модели представления знаний

План лекции

•Продукционная модель

•Семантическая сеть

•Фреймовая модель

Модели представления знаний

•Логическая модель представления знаний (в языках логического программирования и системах автоматического доказательства теорем)

•Продукционная модель представления знаний

•Модель семантической сети

•Объектно-ориентированное представление знаний фреймами

Продукционная модель представления знаний

•В этой модели знания представляются в виде правил (продукций):

ЕСЛИ (условие), ТО (действие)

условие – антецедент, действие - консеквент

•Вывод осуществляется на основе правила Modus Ponens (прямой или обратный алгоритм логического вывода)

•Эта модель в силу своей простоты получила наибольшее распространение

Семантическая сеть

Семантиическая сеть - модель представления знаний предметной области, имеющая вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам (понятиям) предметной области, а направленные дуги (рёбра) задают отношения между объектами.

Объектами могут быть понятия, события, свойства, процессы.

В названии семантическая сеть соединены термины из двух наук: языкознания и математики. Семантика в языкознании изучает смысл единиц языка, а сеть в математике представляет собой разновидность графа - набора вершин, соединённых дугами (рёбрами).

Таким образом, семантическая сеть отражает семантику предметной области в виде понятий и отношений.

История семантических сетей

1909 г. – Чарльз Пирс предложил графическую систему обозначений в виде узлов и дуг – экзистенциальные графы. Так зародилось понятие семантических сетей.

Дебаты между приверженцами «чистой логики» и чистых «семантических сетей».

На самом деле семантические сети – одна из форм логики (ограниченная форма). Введение ограничений позволяет получить наглядное представление знаний предметной области.

История семантических сетей

Компьютерные семантические сети были

детально разработаны Ричардом Риченсом в 1956 году в рамках проекта Кембриджского центра изучения языка по машинному

переводу. Процесс машинного перевода подразделяется на 2 части: перевод исходного текста в промежуточную форму представления, а затем эта промежуточная форма транслируется на нужный язык. Такой промежуточной формой как раз и были семантические сети.

Семантическая сеть – попытка визуализации логических формул

•Семантические сети возникли как попытка визуализации математических формул. Основным представлением для семантической сети является граф. Но за графическим изображением непременно стоит строгая математическая запись. Поэтому обе эти формы являются не конкурирующими, а взаимодополняющими.

•Понятия семантической сети записываются в овалах или прямоугольниках и соединяются стрелками с подписями — дугами, обозначающими отношения между понятиями (предикаты). Эта форма наилучшим образом воспринимается человеком.

•Недостатки формы представления семантической сети проявляются при попытке строить более сложные сети или пытаемся учесть особенности естественного языка.

Классификация семантических сетей

•По количеству типов, сети могут быть однородными и неоднородными. Однородные сети обладают только одним типом отношений, например, классификация биологических видов. В неоднородных сетях количество типов отношений больше двух.Неоднородные сети представляют больший интерес для практических целей, но и большую сложность для исследования.

•По арности, типичными являются сети с бинарными отношениями (связывающими ровно два понятия). Бинарные отношения очень просты и удобно выглядят на графе в виде стрелки между двумя понятиями (концептами). На практике могут понадобиться отношения, связывающие более двух объектов - N- арные. При этом возникает сложность изображения подобной связи на графе. Концептуальные графы представляют каждое отношение в виде отдельного узла.