11. Сетевые модели представления знаний

В основе моделей этого типа лежит семантическая сеть. Сетевые модели формально задаются в виде: H=<I, C1, C2, ..., Cn, G>.

I – множество информационных единиц;

C1, C2, ..., Cn – множество типов связей между информационными единицами;

G – отображение, задает между информационными единицами, входящими в I, связи из заданного набора типов связей.

В зависимости от типов связей, используемых в модели, различают:

• классифицирующие сети - используются отношения структуризации - сети позволяют в базах знаний вводить разные иерархические отношения между информационными единицами:

• отношение is-a (является) - А является B для двух типов объектов А и В тогда и только тогда, когда экстенсиональное представление типа А есть часть экстенсионального представления B в любой допустимой интерпретации;

• отношение has-part (имеет часть) позволяет разбивать информацию по уровням детализации;

• функциональные сети - характеризуются наличием функциональных отношений. Их иногда называют вычислительными моделями, т.к. они позволяют описать процедуры вычислений одних информационных единиц через другие;

• сценарии - допускаются каузальные (причинно-следственные) отношения, а также отношения типов «средство-результат», «орудие-действие» и т.п.

Если в сетевой модели допускаются связи различного типа, то ее обычно называют семантической сетью. Термин «семантическая» означает «смысловая».

Семантика – 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.

Семантическая сеть – модель, в которой структура знаний предметной области формализуется в виде орграфа с помеченными вершинами и дугами. Вершины графа обозначают понятия различных категорий: объекты, события, свойства, операции, а дуги – отношения между ними.

В качестве понятий выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения – связи.

Особенность семантических сетей – обязательное наличие трех типов отношений:

• класс – элемент класса (цветок – роза, инструмент - сверло);

• свойство – значение (цвет - желтый, материал режущей части – Т15К6);

• пример элемента класса (роза – чайная, сверло – по металлу).

Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения:

• связи типа «часть - целое» («класс-подкласс», «элемент - множество» и т.п.);

• функциональные связи (обычно определяются глаголами «производит», «влияет» и др.);

• 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.

Преимущества сетевой модели:

• большие выразительные возможности;

• наглядность системы знаний, представленной графически;

• близость структуры сети, семантической структуре фраз на естественном языке;

• соответствие современным представлениям об организации долговременной памяти человека.

Недостатки сетевой модели:

• сетевая модель не содержит ясного представления о структуре предметной области, поэтому формирование и модификация такой модели затруднительны;

• сетевые модели представляют собой пассивные структуры, для обработки которых необходим специальный аппарат формального вывода и планирования;

• Сложность поиска вывода на семантических сетях.