17.01.2015 ИСиТ
Фреймы
Фрейм – структура для описания понятия или ситуации состоящей из характеристик этой ситуации и их значений. Фрейм можно представить в виде сети, состоящей из вершин и линий связи, в которых нижние уровни фрейма заканчиваются слотами (переменными), которые заполняются конкретной информацией при вызове фрейма.
Фрейм можно рассматривать как фрагмент семантической сети, предназначенной для описания объекта (ситуации) проблемной области со всей совокупностью присущих ему свойств.
Семантические сети
Семантическая сеть (смысловая сеть) — это граф, в котором узлы и связи имеют имена, а создаются эти узлы и связи, и упорядочиваются в структуру согласно смысловым отношениям между именами (вершинами которого являются понятия, а дуги (ребра) – отношения между ними).
CC следует рассматривать как метод представления знаний с возможностями их структурирования процедурами использования и механизмом вывода.
В качестве понятий обычно выступают абстрактные или физические объекты (машина, помидор). В СС существует 2 типа отношений: 1) Отношения включения или совпадения (человек is-a млекопитающее). 2) Отношения “целая-часть” (нос part-of тело).
По типам отношений:
- однородные (с единственным типом отношений);
- неоднородные (с различными типами отношений);
Достоинства семантических сетей:
- универсальность, можно описать любую сколь угодно сложную систему или область;
- наглядность системы знаний, представленной графически;
- близость структуры сети, к семантической структуре фраз естественного языка;
Недостатки семантических сетей:
- сетевая модель не дает (точнее, не содержит) ясного представления о структуре предметной области;
- проблема поиска решения в семантической сети сводится к задаче поиска фрагмента сети, соответствующего поставленному запросу;
- слабая самообучаемость. Точнее, никакая самообучаемость. Семантической сети всегда нужен учитель, который бы «рассказывал» ей о каждом новом элементе настолько подробно, насколько подробна его обработка. Для семантической сети необходима полная тотальная формализация знания.
Концептуальный граф
Основная задача КГ – представление знаний в системах, способных воспринимать и анализировать естественный человеческий язык.
Концептуальный граф – это конечный, связанный граф, узлы которого представляют собой понятия или концептуальные отношения. Понятия в концептуальных графах отображаются прямоугольниками, отношения между ними – эллипсами. В концептуальных графах метки дуг не используются. Отношения между понятиями представляются узлами концептуальных отношений.
Пример высказывания «Собака коричневого цвета»
В концептуальных графах каждое понятие является уникальным экземпляром конкретного типа.
В отличие от семантических сетей отношение между понятиями отображаются не именованной дугой графа, а вершиной соответствующего типа, которая связывает два понятия дугами без метки. В концептуальных графах внутри вершины, обозначающей понятие, можно указывать имена его типа и экземпляра (разновидности типа).
Вместо
обращения к экземпляру по имени можно
использовать маркер «*», обозначающий
любой экземпляр типа. Это часто
опускается в метках понятий: узел с
меткой «собака» эквивалентен узлу
«собака: *».
База знаний представляет собой набор концептуальных графов. Каждый отдельный граф представляет собой один факт (высказывание, правило) из предметной области, описываемый через ассоциативные отношения между понятиями.
Теория концептуальных графов предусматривает четыре вида операций, позволяющие создавать новые графы на основе существующих
- копирование – создание точной копии какого-либо графа;
- объединение двух графов в один, если они имеют семантически общие вершины-понятия;
- ограничение – замена вершины-понятия графа другой вершиной-понятием, представляющими его специализацию, или замена имени типа на имя подтипа–экземпляра;
- упрощение – исключение дублирующих понятий или отношений. Дублирование часто возникает в результате операции объединения.
Помимо отображения высказываний в виде графов, наиболее наглядной и доступной для понимания форме, они могут быть выражены в линейной форме. При этом понятия заключаются в квадратные скобки, а отношения – в круглые.
Пример:
