3.10.2Семантические сети
Впервые семантические сети были применены в 1961г. Куиллианом для моделирования алгоритма долговременной памяти при исследовании смысла фраз естественного языка. В общем случае семантическая сеть представляет собой граф, узлами которого являются объекты и ситуации, а дуги графа выражают отношения. Наиболее часто в семантических сетях используют два вида отношений:
is–a (есть или является) (Мухтар есть собака)
has part of (характеризует отношение между частью и целым)
Представим фразу - “все ласточки птицы”, в виде следующего графа.
Фраза “Ласточка Юко-птица” может быть представлена:
добавим также фразу, что “все птицы
имеют перья” .
Добавим новые объекты
Развивая схему, в частности “владеет” (это отношение) можно выделить в отдельный объект, например когда требуется выделить в семантической сети следующую фразу “Юко владеет гнездом с весны до осени”.
has
part of
Падежн. рамка
В семантических сетях выделяют следующие основные виды отношений:
лингвистические (агент – лицо, объект, произв.действие) объект – то над чем производится действие; инструмент – то чем выполняется действие; условие – т.е. предпосылка, причина, способствующие осуществлению действия; место – место совершения действия.
теоретикомножественные (включение во множество).
логические (логические операции).
кватифицированные (связанные с применением логики предикатов 1-го порядка).
При использовании семантических сетей возникают проблемы, связанные с тем, что выводы в семантических сетях не всегда являются достоверными.
Все ласточки изучаются, но конкретно Юко может не изучаться.
Вывод семантической сети осуществляется с помощью процедур. Процедуры неотделимы от БЗ, представленной семантической сетью. Одна из основных процедур вывода – процедура сопоставления. В этом случае производится сопоставление графа запроса с некоторой частью семантической сети. В случае успешного сопоставления объекты, входящие в запрос, получают конкретные значения (конкретизируются). Тем самым получается ответ на вопрос.
Например:
Чем владеет Юко?
агент
объект
= гнездо
3.10.3 Представление знаний фреймами
Впервые фреймы были предложены в 1975г. в арботах Минского. Фреймы предназначены для описания стереотипных ситуаций, т.е. они описывают в общих чертах ту или иную ситуацию. В дальнейшем, в токое описание может вноситься уточнение, учитывающие конкретные особенности. Фреймы обычно представляют в виде списка, в начале которого стоит имя фрейма, а далее стоят подсписки (слоты – имя слота, значение слота, процедуры).
(<имя фрейма>{(<имя слота><значение><процедуры>)}…)
Для наглядности фреймы часто представляют в виде таблиц.
<имя фрейма>
<имя слота> |
Указатель наследов. |
Тип |
значение |
Если добавлено |
Если удалено |
Если нужно |
is-a |
U,S,R |
Pointer |
A |
|
|
|
дочерн. |
|
List |
|
|
|
|
присоед. процедура |
|
Lisp |
AVE |
|
|
|
<имя фрейма> и <имя слота> - это уникальные идентификаторы.
Среди слотов существуют системные слоты, которые создает сама фреймовая система.(дата создания, владелец, комментарии…).
Фреймы могут образовывать иерархические структуры, и для этого использовать слот is-a, он указывает на фрейм родитель. Аналог - слоты, котрые указывают на дочерние фреймы. Со слотом всегда связана какая-либо процедура (если она создана на Lisp, то ее тип Lisp, а значение – имя.
Указатель наследования используется в том случае, когда фреймы образуют иерархическую структуру. В нем указывается, какие свойства родителей наследует дочерний фрейм:
U – означает, что значение слота является уникальным, и это свойство не может быть позаимствованно у родительского слота;
S – значение слота такое же как у родителя;
R – означает диапазон. И этот диапазон задан фреймом родите-лем. Соответственно свойства слота могут находиться только в данном диапазоне.
Cо слотом могут быть связаны два типа процедур:
процедуры слуги;1
процедуры демоны.
Процедуры слуги – это обычные процедуры, которыезапускаются по мере необходимости.
Процедуры демоны запускаются всякий раз, когда осуществляется обращение к фрейму или слоту, если их имена там указаны.
Процедура “Если добавлено” запускается автоматически, если слот приобретает какое-либо значение. Процедура “Если удалено” запускается автоматически, если удалено значение из слота. Процедура “Если нужно” запускается, когда происходит обращение к слоту и требуется выяснить его значение, а значение еще не определено. Некотрые из клеточек таблицы могут быть пустыми. В качестве значения слота может быть имя другого фрейма.
Рассмотрим следующий пример иерархической структуры фреймов.
Это
родительский фрейм, который может быть
незаполненным. Этот фрейм только
обозначил слоты.
Дата |
|
Место |
|
Тема |
|
Выступление |
|
Цель |
|
|
|
Спонсоры
Тема
ИИ
Тема |
Автом-ка |
|
|
Дата |
25-30.10.99 |
Место |
Львов |
Тема |
|
Выступл. |
|
Вывод в семантических (фреймовых) сетях осуществляется с помощью 3-х механизмов:
Механизма наследования;
С помощью процедур демонов.
С помощью присоединенных процедур, путем передачи сообщений.
Рассмотрим 3-й способ:
АА
(имя)
ВВ
is-a
FRAME
A
Рассчет
LISP
Вычислить
is-a
FRAME
B
X
LIST
10,30,20,25
LISP
AVE
Предполагается, что в ходе поиска идет обращение к слоту “рассчет” и вызывается процедура “вычислить”, внутри которой имеется некоторая процедура MSG, которая обращается к процедуре рассчета фрейма ВВ и вычисляется процедура AVE. Т.е. происходит обмен сообщениями между слотами.
Поиск осуществляется следующим образом:
Осуществляется запрос фреймов сети.
Запрос начинает сопоставляться с некоторым фреймом А. Такое сопоставление может быть успешным или неуспешным. Если сопоставление неуспешно начинается движение по сети фреймов по одному из алгоритмов поиска (в глубину, в ширину, равных цен). Определяется тот узел, который дает max-ум совпадений, запускается и выполняется процедура демон. Если не хватает информации, то осуществляется движение по сети от фрейма к фрейму, посылая запросы и получая ответы на запросы.
Фреймово представление знаний объединяет декларативный и процедурный подходы.
Рассматривая модели представления знаний, можно отметить, что в каждом подходе при выводе знаний из БЗ присутствует процедура сопоставления с образцом.