Основне означення і види семантичних мереж. Типи об’єктів.

Основна ідея підходу до представлення знань, що базується на апараті с. с., полягає в тому, щоб розглядати ПрО та її задачі як деяку сукупність об’єктів і зв’язків між ними. При створенні с. с. вершинам і ребрам графа надаються певні імена, які співпадають з іменами об’єктів і зв’язків, які використовуються в звичайній природній мові. При цьому мінімальною одиницею інформації є граф с. с., який утворює кожна із зв’язаними з нею ребрами або ребра і зв’язані з ними вершини. В кожному випадку ця одиниця інформації представляє факт наявності зв’язку певного типу між відповідними об’єктами. В першому випадку інформаційна одиниця представляє факт наявності в деякого об’єкта відношень, в які він вступає в даній ситуаційній задачі. З мінімальних підграфів будуються більш складні підграфи, які представляють більш складні факти БЗ. Для представлення знань в с. с. важливою є класифікація типів об’єктів, що представляються вершинами с. с., а також виділення фундаментальних видів зв’язків між об’єктами. Незалежно від особливостей ПрО, яка моделюється в с. с., можна передбачити, що її модель відображує три типи об’єктів:

а) узагальнений;

б) конкретний;

в) агрегатний.

Узагальнений об’єкт – це деяке відоме поняття, яке широко використовується в Про, яка моделюється. Наприклад, особа, меблі, предмет праці, транспорт тощо. Основною властивістю узагальненого об’єкта є те, що він, фактично, представляє цілий клас об’єктів ПрО.

Конкретний (індивідуальний) об’єкт (екземпляр) – це деяким чином виділена індивідна, тобто унікальна, сутність узагальненого об’єкту. Наприклад, співробітник Петренко Василь Іванович – це одиничний екземпляр узагальненого поняття „співробітник”; Марс – конкретний об’єкт загального поняття „планета”. Поділ між узагальненим і конкретним об’єктами є відносним, і в різних ПрО один і той же об’єкт може виступати як узагальнений або як конкретний. Проте, якщо взяти конкретну систему знань в конкретній комп’ютерній системі, то узагальнені і конкретні об’єкти чітко розділяються між собою.

Агрегатний об’єкт – це об’єкт ПрО, який складений певним чином з інших об’єктів, які є його компонентами. Поняття агрегатного об’єкту також є відносним, оскільки будь-який об’єкт зовнішнього світу можна розкласти на частини, проте для кожної конкретної вирішуваної задачі важливим для виділення агрегатного об’єкту є те, що його складові частини мають бути суттєвими для вирішуваної задачі, тобто всі його компоненти мають бути відображені в системі знань, тобто в семантичних мережах. Агрегатний об’єкт може бути як узагальненим, так і конкретним, в залежності від задачі та ПрО.

Функціональні види зв’язків між об’єктами.

Найбільш важливими типами зв’язків між об’єктами, які представляються в семантичні мережі є наступні:

1. Родовий зв’язок;

2. Видовий зв’язок;

3. Зв’язок „є представником”;

4. Зв’язок „є частиною”.

1. Якщо родовий зв’язок встановлюється між узагальненими об’єктами A та B, то це означає, що поняття A є більш загальним, ніж поняття B. В такому випадку говорять, що A є родом B, або що A є родовим для B, наприклад, якщо взяти поняття „транспорт” і „літак”, то поняття „транспорт” є родове для поняття „літак”.

2. Він є оберненим до родового. Тобто якщо об’єкт A є родом об’єкту B, то говорять, що B є вид A. Співставляючи між собою видові і родові поняття, легко побачити, що родове поняття не охоплює всіх властивостей видового. Наприклад, множина властивостей поняття „транспорт” не покриває всіх властивостей поняття „літак”. Отже, видове поняття є багатшим за своїм змістом, ніж родове. Дуже важливим є принцип наслідування родових властивостей. Він полягає в тому, що всі властивості родового поняття притаманні і видовому поняттю. Наприклад, літак Boeing-747 наслідує більшість властивостей родового поняття літак. Принцип наслідування дозволяє компактніше предстати систему знань через семантичні мережі. Про об’єкти, між якими існують родовий та видовий зв’язки, говорять, що вони знаходяться в родо-видовому відношенні.

3. Зв’язок „є представником” відображує відношення між узагальненим і конкретним об’єктами. Цей зв’язок має місце в тому випадку, коли конкретний об’єкт належить класові об’єктів, який представляється в с. с одним узагальненим поняттям. Наприклад, конкретний об’єкт „Лувр” є представником узагальненого об’єкту „музей”. Важливо відзначити, що один і той же конкретний об’єкт може розглядатися як представник декількох узагальнених в одній і тій же ПрО. Так, конкретний об’єкт „Лувр” – це представник двох узагальнених об’єктів: „музей” і „споруда Парижу”. Перший з цих об’єктів знаходиться в родо-видовому зв’язку з об’єктом „музей”, а в другому випадку родо-видового зв’язку не існує. Оскільки музей може бути розміщений в декількох спорудах або навіть просто неба і не кожна споруда в Парижі є музеєм.

Важливим для представлення знань в семантичних мережах є те, що всі властивості, які характеризують узагальнений об’єкт, притаманні будь-якому об’єктові-представникові. Отже, має місце принцип наслідування цих властивостей.

4. Зв’язок „є частиною” встановлюється між агрегатним і деяким іншим об’єктом ПрО. Зміст цього зв’язку є очевидним, потрібно підкреслити, що частиною конкретного агрегатного об’єкту не може бути узагальнений об’єкт. Однак можливою є ситуація, коли частиною агрегатного об’єкту є знову агрегатний об’єкт. Поняття агрегатного об’єкту і відношення „є частиною” дозволяють представляти знання про складні елементи проблемного середовища.

Типізація об’єктів і фундаментальних відношень між ними не вирішують усіх проблем представлення знань, але дозволяють стиснути БЗ, зробити її компактнішою. Дійсно, для узагальненого об’єкту, який є видом деякого іншого узагальненого об’єкту, немає необхідності представляти в БЗ і всі властивості цього видового об’єкту, оскільки значну частину таких властивостей можна отримати завдяки принципові наслідування (властивості “Boeing-747” наслідують з родового поняття „літак”. Тому для таких об’єктів доцільно представляти в БЗ лише його власні властивості, які не є наслідуваними з родового поняття. Можливість стиснення БЗ забезпечується транзитивністю 2-х типів відношень:

• родо-видового відношення;

• відношення „є частиною”.

Транзитивність означає, що для будь-якої трійки об’єктів A, B, C з того, що випливає.

Отже, родо-видове відношення і відношення „є частиною” є транзитивними. Отже, принцип наслідування підтримується спеціальним механізмом підтримки транзитивності, який є типовим для семантичних мереж.

Механізм наслідування, підтримуваний транзитивністю, дозволяє проводити логічне виведення в семантичних мережах. Фактично, наслідування забезпечує автоматичне доведення простих дедуктивних міркувань типу:

1. Всі люди смертні;

2. Сократ – людина; 3) Сократ смертний.

Крім транзитивності, для БЗ типовими є наступні операції:

1. Операція модифікації БЗ. Вона зводиться до вилучення і додавання вершин і ребер.

2. Операція пошуку інформації. Забезпечує пошук вершини або ребра за ім’ям, причому при пошукові відбуваються переходи від однієї вершини до іншої по зв’язках, а також від одного зв’язку до іншого через суміжні вершини.

3. Операція співставлення зі зразком. Суть її полягає в наступному: в запит до БЗ представляється інформація, яка містить зміст запиту і описується так званою „автономною семантичною мережею” – вона називається „мережю запиту”. Пошук відповіді на запит реалізується шляхом співставлення мережі запиту з різними фрагментами семантичної мережі, яка представляє БЗ. Якщо результат співставлення є успішним, то отримується відповідь на запит. Всі можливі відповіді можна отримати шляхом пошуку всіх фрагментів семантичної мережі, які співставлені з мережею запиту.