Лекцыя 4-5. Семантычныя сеткі і рамкі

1. Семантычныя сеткі

2. Рамкі

1. Семантычныя сеткі

Сеткавая мадэль прадстаўлення ведаў з'яўляецца больш нагляднай, чым продукцыйная. Яна дазваляе больш выразна структурыраваць інфармацыю і прадстаўляць яе ў графічным выглядзе.

Паняцце семантычнай сеткі заснавана на старой і вельмі простай ідэі аб тым, што «памяць» фармуецца праз асацыяцыі паміж паняццямі. Паняцце «асацыятыўная памяць» з'явілася яшчэ ў часы Арыстоцеля. У інфарматыку яно ўвайшло ў сувязі з працамі па выкарыстанню простых асацыяцый для прадстаўлення значэнняў слоў у базе дадзеных. Распрацоўка семантычных сетак адносіцца да 1960 г., калі яны выкарыстоўваліся для мадэлявання і апрацоўкі натуральнай мовы, для прадстаўлення сэнсу (семантыкі) выказвання. Адсюль і іх назва. Квіліан выказаў меркаванне, што наша здольнасць разумець мову можа быць ахарактарызаваная некаторым мноствам базавых паняццяў (канцэптаў) і правілаў. Так з дапамогай 100 базавых паняццяў быў змадэляваны слоўнік у 15 000 слоў. Працэс успрымання тэксту ўключае ў сябе «стварэнне некаторага роду разумовага сімвалічнага прадстаўлення». Квіліан першым прапанаваў выкарыстаць для мадэлявання чалавечай памяці сеткавыя структуры. Цяпер жа яны выкарыстоўваюцца ў якасці структуры, прыдатнай для прадстаўлення інфармацыі агульнага выгляду.

Базавымі функцыянальнымі элементамі семантычнай сеткі служаць структуры з двух кампанентаў - вузлоў і дуг, якія злучаюць іх. Такім чынам, семантычнай сеткай называецца арыентаваны граф з канчатковымі вяршынямі. Кожны яго вузел ўяўляе сабой некаторае паняцце, а дуга - суадносіны паміж парай паняццяў. Можна лічыць, што кожная з такіх пар адносін ўяўляе просты факт. Вузлы ў семантычнай сетцы адпавядаюць аб'ектам, паняццям або падзеям. Яны валодаюць пэўнай маркіроўкай, якая дазваляе ідэнтыфікаваць гэты вузел.

Асноўны прынцып семантычнай сеткі: веды, якія семантычна звязаны паміж сабой (звязаны па сэнсу), павінны захоўвацца побач. У семантычнай сетцы маецца два тыпы дуг:

1. з'яўляецца (is)

2. мае часткай (has part)

Дугі валодаюць уласцівасцю транзітыўнасці -- усталеўваюць адносіны іерархіі: элементы нізкага ўзроўню атрымліваюць уласцівасці высокага.

У якасці простага прыкладу семантычнай сеткі разгледзім здагадкі:

«Студэнт Іваноў з'яўляецца мужчынам»; «Мужчына з'яўляецца чалавекам»

Студэнт Іваноў з’яўляецца мужчынам, мужчына з’яўляецца чалавекам.

Відавочна, што суадносіны «з'яўляецца» ў моўнай сферы, г.зн. з гэтай сеткі мы можам вывесці трэцяе сцвярджэнне, хоць яно і не было сфармулявана ў чыстым выглядзе «Студэнт Іваноў з'яўляецца чалавекам». Уласцівасць транзітыўнасці дазваляе эканоміць памяць, паколькі інфармацыя аб падобных вузлах можа не паўтарацца ў кожным вузле сеткі, а захоўвацца ў адным цэнтральным вузле. Гэта ўласцівасць мадэлі памяці атрымала найменне кагнітыўнай эканоміі.

Квіліан таксама ўвеў падзел паміж відамі вузлоў. Адзін выгляд вузлоў ен назваў вузламі-тыпамі. Такі вузел ўяўляе канцэпт, звязаны з канфігурацыяй іншых вузлоў, вузлоў-лексем. Гэта ў пэўнай ступені нагадвае тлумачальны слоўнік, у якім кожнае паняцце вызначаецца іншымі паняццямі, таксама патлумачанымі ў гэтым слоўніку, прычым і іх сэнс тлумачыцца з дапамогай яшчэ якіх-небудзь паняццяў у гэтым слоўніку.

Напрыклад, можна вызначыць сэнс слова «машына» як канструкцыю з звязаных кампанентаў, якія прыкладаюць намаганні для выканання пэўнай працы. Гэта патрабуе далучэньня вузла-тыпу для слова «машына» да вузлоў-лексемам «канструкцыя», «кампанент» і г.д. Аднак у дадатак да сувязей, сфарміраваных для вызначэння сэнсу, могуць існаваць сувязі да іншых вузлоў-лексем, напрыклад «тэлетайп», «офіс». Гэтыя сувязі ўяўляюць веды аб тым, што тэлетайп з'яўляюцца адным з відаў машын, якія выкарыстоўваюцца ў офісе.

Праблема пошуку рашэнняў у базе ведаў тыпу семантычнай сеткі зводзіцца да задачы пошуку фрагмэнта сеткі, адпаведнага некаторай падсетцы, якая адлюстроўвае пастаўлены запыт да базы.

Існуе даволі шырокі пералік праблем, пры вырашэнні якіх прадстаўленне, якое базіруецца на фармалізме семантычных сетак, аказваецца вельмі карысным. І выкарыстанне вузлоў і сувязяў у сетцы для прадстаўлення паняццяў і адносін можа аказацца само сабой зразумелым.

Аднак варта ўлічваць наступныя недахопы семантычных сетак:

• У розных варыянтах спецыфікацый структуры сеткі далека не заўседы можна дакладна вызначыць сэнс маркіроўкі вузлоў. Так, калі разгледзець вузел-тып, які мае маркіроўку «тэлетайп», то часта бывае незразумела, ці ўяўляе гэты вузел паняцце «тэлетайп», або клас ўсіх агрэгатаў тыпу «тэлетайп», ці нейкі канкрэтны тэлетайп. Аналагічна, і вузел-лексема адкрыты для мноства тлумачэнняў. Розныя тлумачэнні цягнуць за сабой і розны характар ўплыву гэтага вузла на іншыя вузлы сеткі. Інакш кажучы, семантычныя сеткі з'яўляюцца лагічна неадэкватнымі.

• Працэс пошуку інфармацыі ў сетцы сам па сабе ведамі не кіруецца. Іншымі словамі, гэты механізм не прадугледжвае наяўнасці якіх-небудзь ведаў аб тым, як шукаць патрэбную нам інфармацыю ў прадстаўленых ведах. Такім чынам, сеткі з'яўляецца эврыстычна неадэкватнымі.

Гэтыя два недахопы часам ўзмацняюць адзін аднаго. Напрыклад. Калі немагчыма ўявіць лагічнае адмаўленне або выключэнне (лагічная неадэкватнасць), то гэта прывядзе да пэўных «правалаў» у ведах, якія да таго ж нельга ліквідаваць, спыніўшы пошук у гэтым кірунку (эврыстычная неадэкватнасць). Адным са спосабаў ліквідаваць гэтых недахопаў з'яўляецца пераход да спецыяльнага прадстаўлення вузлоў у сетцы і ўніфікацыя сувязяў паміж вузламі (фреймами).