Семантическая сеть

1) Семантическая сеть общего вида

Семантическая сеть – модель представления знаний в виде графа с помеченными вершинами и дугами. В семантической сети общего вида (n- арной сети) вершинам соответствуют понятия предметной области (объекты, события, процессы, явления, n-арные отношения и т.д.), а другим бинарные отношения, существующие между этими понятиями.

Пусть W={w₁,w₂...w_k}- множество объектов, характеристик, событий предметной области.

U={u₁,u₂...u_n} – множество n-арных отношений, заданных на множестве элементов W.

Поставим в соответствие элементам этих множеств обозначающие их знаки и зададим следующее множество X={x₁,x₂...x_k} – множество знаков, обозначающих элементы W. R={r₁,r₂...r_n} – множество знаков, обозначающих отношение из множества U.

Таким образом, множеству W взаимнооднозначно соответствует множество знаков, обозначающих элементы множества W – X. А множеству отношения U взаимнооднозначно соответствует множество обозначающих их знаков R.

В семантической сети общего вида выделяют 3 типа вершин:

1) вершины-понятия. Каждая такая вершина изображается кругом, соответствует какому-либо элементу из W и отмечена его знаком из множества X.

2) вершины-отношения. Изображаются овалом, соответствуют какому-либо отношению из множества U и отмечаются его знаком из множества R.

3) вершины-связи. Каждая вершина этого типа изображается прямоугольником, соответствует конкретной реализации какого-либо отношения из множества U и отмечается уникальной меткой. Под конкретными реализациями какого-либо отношения может пониматься как отношения между интенсионалами объектов, так и связь между их конкретными экземплярами. При этом наличие отношения между интенсионалами объектов предполагает, что данное отношение имеет место и между их экземплярами.

Каждая вершина-связь соединяется с вершиной-отношением дугой с меткой IS А (является), а с вершинами-понятиями соединяется с дугами с метками, указывающими роли, которые играют в данной связи эти понятия. В частности это может быть номер позиции в кортеже.

Здесь показано R-арное отношение R, состоящее из двух экземпляров r1 и r2. На первом месте кортежа r1, T1 и r2,T1, т.е. R={r1,r2}, причем r1 – кортеж. r1=<П1,T1,P1> r2=<П2,T1,P2>

Например, отношение R может быть следующее: <Предприятие, Товар, Регион>. Это означает, что с помощью R описывается отношение: «Предприятие производит товар и находиться в регионе», тогда П1 и П2 метки, обозначающие 2 предприятия, Т – метка, обозначающая товар, а Р1 и Р2 – метки, обозначающие регион, т.е. множество Х={П1,П2,Т1,Т2, Р1,Р2}, а множество R состоит из единственного элемента, следовательно данной сетью показано: «Предприятия П1 и П2 производят товар одного и того же вида Т1, но находятся в разных регионах (в r1 и r2 соответственно)»

2) Бинарная семантическая сеть

Бинарная семантическая сеть – граф, в котором вершинам сопоставляются объекты, события, явления и т.п., а дугам – бинарные отношения, существующие между этими понятиями. Бинарные сети предназначены для представления таких знаний, в которых все элементы могут быть связаны только бинарными отношениями. В бинарных сетях поэтому используются только один тип вершин – вершины-понятия. Дуги отмечаются знаками из множества R. В бинарной сети каждая пара вершин может быть соединена только одной дугой. Например,

Здесь показано, что объекты а и в связаны отношением R. Если между объектами существует несколько отношений, то в графе у соответствующей дуги указывается множество меток

Если одни и те же объекты связаны несколькими отношениями разной направленности, то в сеть добавляется вершина, дублирующая одну из соответствующих вершин. Например,

В этой части бинарной сети показано, что объекты а и в связаны отношениями R1, R2 и R3, причем направление отношения R3 противоположно отношениям R1 и R2. К настоящему времени известно много видов семантических сетей, ориентированных на разные особенности предметных областей. Семантические сети могут быть однородными и неоднородными. В однородной сети все дуги соответствуют одному и то му же отношению, поэтому дуги в ней не отмечаются. Такие сети могут быть использованы только для предметных областей, в которых объекты связаны друг с другом единственным отношением, т.е. множество отношений состоит из одного элемента. В неоднородной сети дуги могут соответствовать разным отношениям, и поэтому отмечаются. Семантические сети могут быть ориентированными и неориентированными. В первом случае направление дуг определено. В неориентированной сети направления дуг не указываются.

3) Функциональная семантическая сеть

Используется для представления знаний вычислительного характера. В ней множество вершин состоит из двух подмножеств:

1) вершины-параметры (дескрипторы) (вычисляемые или задаваемые) Изображаются кругом.

2) вершины - математические отношения (спецификаторы) Они определяют функциональные отношения между параметрами. изображаются прямоугольниками.

Дуги связывают дескрипторы с теми спецификаторами, в которых они используются для вычислений.

Функциональная семантическая сеть – однородная неориентированная сеть. все дуги соответствуют отношению следования. Программная система, работающая на основе такой сети с начала выясняет у пользователя какие параметры являются входными и значения каких параметров он хочет получить. после этого соответствующая часть сети ориентируется и используется для решения задачи.