uzluga.ru
добавить свой файл
1


Семантические сети

  • Представление знаний 2


Семантическая сеть как метод представления знаний

  • семантическая сеть, этот метод представления знаний позволяет описывать объекты, явления и понятия предметной области с помощью сетевых структур, основанных на теории графов

  • семантика – это наука, устанавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозначают, или наука, определяющая смысл знаков

  • сеть – разновидность графа



Первые исследования в области графических языков

  • Экзистенциальные графы (existential graph), Чарльз Пирс (Charles Sanders Peirce), 1909 год - основа графической логики, которую он называл «логикой будущего»;

  • Теория схематического упреждения (schematic anticipation), Отто Зельц (Otto Selz), 1922 год - целенаправленный метод фиксации мыслительного процесса при поиске ассоциаций и обобщенных понятий;

  • Ньюэлл и Саймон адаптировали метод Зельца для изучения процесса решения проблем человеком;

  • Росс Квиллиан (Ross Quillian) использовал комбинацию сетей Зельца и семантических сетей для построения системы машинного перевода;

  • Графы концептуальной зависимости, Шенк и Теслер (Schank, Tesler), 1969;

  • Сети структурного наследования, Бракман (Brachman), 1979;



Ассоциативная модель памяти и представление смысла

  • Росс Квиллиан (Ross Quillian): в основе восприятия текста человеком лежит «создание некоторого рода мысленного символического представления»;

  • Моделирования человеческой памяти с помощью сетевых структур, в которых узлы соответствуют словесным понятиям, а связи между узлами – отношениям между понятиями;

  • Структура сети: узел-тип соответствует какому-либо понятию и связан с определенной комбинацией узлов-лексем, являющихся определением данного понятия, а смысл узла-лексемы определяется через ссылку на соответствующие узлы-типы (подобно толковому словарю).



Пример: три различных определения понятия plant

  • Коса 1 — женская прическа, состоящая из заплетенных волос.

  • Коса 2 — сельскохозяйственное орудие, используемое людьми для срезания травы.

  • Коса 3небольшой участок побережья, уходящий в море или реку.



Когнитивная экономия

  • Передача свойств от определяющих понятий или типов к определяемому понятию (сегодня используется термин «наследование»);

  • Определим термин «машина» как конструкцию, состоящую из связанных компонентов, выполняющих некоторую работу. Это определение требует связать тип «машина» с лексемами «конструкция» и «компонент». Если теперь определить тип «компьютер», как разновидность «машины», то можно будет сказать, что компьютер является конструкцией из компонентов, выполняющих определенную работу.



Пример работы программы (1961)

  • Программа осуществляла поиск в базе знаний отношений между парами слов, пытаясь определить общее определяющее понятие или узел пересечения.

  • Эта программа смогла отыскать пересечение понятий плач и комфорт и заключила следующее: «Плач 2 связан с производством печальных звуков. Покой 3 может уменьшить печаль»



Психологические теории и эксперименты

  • Интеллектуальные функции человека подразумевают существование ассоциативной сети, в которой одни понятия соединяются с другими, Гордона Бауэра (Gordon H. Bower), 1979. Эта сеть своего рода «метауровень», отвечающий за отбор, организацию и преобразование информации.

  • Теория распространения активации, Коллинз и Элизабет Лофтус (Loftus), предполагает, что в сети ассоциаций связи имеют различную «длину». Более короткие связи соответствуют более прочной связи между понятиями, а более длинные – менее сильной связи. Понятие становится более доступным после предъявления связанного с ним подготавливающего стимула или какого-либо другого слова. Например, при предъявлении зеленого цвета, вероятнее, что человек опознает слово «зеленый» быстрее. Более того, при предъявлении зеленого цвета, опознавание таких слов, как «трава» или более отдаленной ассоциации – «лужайка» происходит быстрее, чем при отсутствии подготавливающего стимула.



Психологические теории и эксперименты

  • Коллинзом и Квиллианом были исследованы вопросы хранения и скорости извлечения информации из памяти человека, 1968. Лабораторные эксперименты показали, что время реакции людей на простые вопросы типа «Канарейка – это птица?», «Канарейка может летать?» или «Канарейка может петь?» отличается.



Графы

  • Пусть N – множество вершин, тогда любое подмножество NN является обобщенным графом.

  • Пусть граф содержит N вершин, если в парах подмножества NN имеет значение порядок, то такой граф называется ориентированным.

  • Обыкновенный граф, состоящий из N вершин и N-1 дуг, в котором отсутствуют циклы, является деревом.

  • Пусть L – множество взвешенных дуг, N – множество вершин, тогда сетью будем называть любое подмножество NLN, в котором имеет значение порядок в триадах NLN.



Фрагмент сети, описывающей причинно-следственные связи



Фрагмент дерева классификации заболеваний



Пример падежного фрейма (case frame)

  • Филмором (Fillmore), 1968, предложена сеть, в которой отношения определяются на основе грамматики английского языка. Связи соответствуют роли существительного или группы существительных, входящих в заданное предложение. К числу возможных ролей относятся агент, объект, инструмент, время и место.



Набор наиболее используемых отношений в семантической сети

  • связи, определяющие тип объектов ("это есть" или "класс-подкласс", "иметь частью" или "часть-целое", "принадлежать" или "элемент-множество" и т.п.);

  • функциональные связи (определяемые обычно глаголами "производит", "влияет" …);

  • 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") и др.



Пример простейшей семантической сети



Представление n-арных отношений на семантической сети



Сетевые языки представления смысла выражений

  • ассоциативные сети, Г.С. Цейтин, 1985

  • рематические графы, Parker-Rhodes, 1978

  • SNOOP

  • дефинитивные сети, Brachman, 1979

  • пропозициональные семантические сети, Shapiro, 1971

  • казуальные сети, Rieger, 1976

  • концептуальные графы, Sowa, 84



Пример сети, определенной в KL-ONE (дефинитивные сети)



Пример сети в системе SNePS (пропозициональные семантические сетеи)



Пример сети в системе SNePS (продолжение)