Программа-минимум кандидатского экзамена по специальности 05.13.17 «Теоретические основы информатики» (стр. 12 из 29)

Примеры:

УДК (унивeрсальный дeсятичный классификатор)

Классификация фильмов:

* тип: документальный, игровой, анимация (мультипликация)

* жанр: боевик, комедия, романтика, фантастика

* продолжительность

* год

* страна

ФСК отличаeтся большой гибкостью и удобством использования. Она даeт возможность строить группировки по любому сочeтанию выбранных признаков. Причeм при построeнии классификационных группировок из разных фасeт нeнужныe фасeты можно пропускать, что нeдопустимо для иeрархичeской систeмы.

Достоинства:

возможность объeдинeния объeктов в классификационныe группировки по ранee нe прeдусмотрeнному признаку или группe признаков

* возможность простой модификации всей системы классификации без изменения структуры существующих группировок.

Недостатки:

* сложность построения, т.к. необходимо учитывать все разнообразие классификационных признаков.

* большая длина классификационного кода

* большая избыточность

алфавитно-предметные классификации

- ИПЯ, основной словарный состав которого состоит из упорядоченного по алфавиту множества слов и словосочетаний ЕЯ, обозначающих предметы к-л ПО

Виды:

- алфавитно-систематические (иерархия)

- словарные (списки)

Пример:

Элементарные частицы – барионы – нуклоны – нейтроны

Достоинства:

- привычность

- легко вводить новые термины

Недостатки:

- не позволяет производить поиск по любым сочетаниям предметов

- неудобно включать синонимы или полусинонимы

- трудоемкий процесс выделения предметов

Ни одна из традиционных систем не обеспечивает возможности поиска документов по любому, заранее не заданному сочетанию признаков.

Тезаурусные методы представления знаний

Теза́урус — особая разновидность словарей, в которых указаны семантические отношения (синонимы, антонимы, паронимы, гипонимы, гиперонимы и т. п.) между лексическими единицами.

- словарь с зафиксированными в нем парадигматическими отношениями лексических единиц.

Тезаурусы являются одним из действенных инструментов для описания отдельных предметных областей.

В отличие от толкового словаря, тезаурус позволяет выявить смысл не только с помощью определения, но и посредством соотнесения слова с другими понятиями и их группами, благодаря чему может использоваться в системах искусственного интеллекта.

Системы, основанные на отношениях. Объектно-характеристические таблицы. Предикатно-актантные структуры.

= таблицы реляционных структур данных

= «отношения»

Семантические сети. Понятие сущности. Семантические отношения и их виды. Лингвистические, логические, теоретико-множественные, квантификационные отношения. Абстрактные и конкретные семантические сети.

В самом общем случае сетевая модель - это информационная модель предметной области. В сетевой модели представляются множество информационных единиц (объекты и их свойства, классы объектов и их свойств) и отношения между этими единицами.

Обычно сетевая модель представляется в виде графа, вершины которого соответствуют информационным единицам, а дуги – отношениям между ними.

В зависимости от типов отношений между информационными единицами различают сети:

а) классификационные (отношения типа часть-целое, род, вид, индивид);

В классификационных сетях используются отношения, позволяющие описывать структуру предметной области, что позволяет отражать в базах знаний разные иерархические отношения между информационными единицами.

б) функциональные (преобразование информационных единиц);

Функциональные сети часто называют вычислительными моделями, т.к. они позволяют описывать процедуры "вычислений" одних информационных единиц через другие.

в) каузальные (причинно-следственные отношения);

В каузальных сетях, называемых также сценариями, используются причинно-следственные отношения, а также отношения типов "средство – результат", "орудие – действие" и т.п.

г) смешанные (использующие разнообразные типы отношений).

Семантическая сеть – модель, в которой допускаются отношения различного типа.

Семантическая сеть - система знаний в виде целостного образа сети, узлы (вершины) которой соответствуют понятиям, а дуги - отношениям между ними.

Каждая из таких пар понятий, связанных отношением, представляет в семантической сети некоторый простой факт, а сеть в целом или ее целостный фрагмент представляет совокупность взаимосвязанных между собой фактов.

Исследования по семантическим сетям начались с работ Куиллиана, который в качестве структурной модели долговременной человеческой памяти предложил модель, получившую название TLC-модели (Teachable Language Comprehender - доступный механизм понимания языка).

Делятся на

однородные (с единственным типом отношений)

неоднородные (с различными типами отношений)

бинарные (в которых отношения связывают два объекта);

парные (в которых есть отношения, связывающие более двух понятий)

Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения:

связи типа "часть-целое" ("класс-подкласс", "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.

Семантические сети находят применение в системах понимания естественного языка, в вопросно-ответных системах, в различных предметно – ориентированных системах.

Преимущества:

- возможность представлять знания более естественным и структурированным образом, чем это делается с помощью других формализмов

- соответствие современным представлениям об организации долговременной памяти человека.

Недостатки:

- сложность поиска вывода на семантической сети.

Для реализации семантических сетей существуют специальные сетевые языки, например NET[12] и др. Широко известны экспертные системы, использующие семантические сети в качестве языка представления знаний - PROSPECTOR, CASNBT, TORUS [8, 10].

Виды семантических отношений

Синтагматические отношения в семантике (семантические реляции); их виды (семантические падежи, валентности, лексические параметры и др.). Парадигматические отношения в семантике (семантические корреляции); их виды.

синонимия

гипонимия (выше-ниже)

несовместимость (отношения между когипонимами)

ассоциация

Фреймы — системно-структурное описание предметной области. Принципы фрейм-представлений. Понятие «СЛОТА».

Введены М. Минским

Фреймы - это фрагменты знания, предназначенные для представления стандартных ситуаций.

Фрейм - это модель знаний, которая активизируется в определенной ситуации и служит для ее объяснения и предсказания.

Фреймы объединяются в сеть, называемую системой фреймов.

Характерными для этого подхода являются:

- представление знаний в виде достаточно крупных, содержательно завершенных единиц, называемых фреймами

- иерархическая структура фреймов, где иерархия основана на степени абстрактности фреймов

- совмещение в фреймах декларативных и процедурных знаний

Пример: активизация фрейма комнаты в момент открывания двери.

Структуру фрейма можно представить так;

ИМЯ ФРЕЙМА Имя слота Указатель наследования Указатель атрибутов Значение слота Демон

Имя слота 1

Имя слота 2

……………

Имя слота n

В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма; так образуют сети фреймов.

Различают фреймы-образцы, или прототипы, хранящиеся в базе знаний, и фреймы-экземпляры, которые создаются для отображения реальных ситуаций на основе поступающих данных.

фреймы-структуры, для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель);

фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент);

фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров, празднование именин);

фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства) и др.

Наследование свойств

Преимущества: способность отражать концептуальную основу организации памяти человека, гибкость и наглядность.

Специальные языки представления знаний в сетях фреймов FRL (Frame Representation Language) [1] и другие позволяют эффективно строить промышленные ЭС. Широко известны такие фреймо-ориентированные экспертные системы, как ANALYST, МОДИС [3, 8].

Логический вывод во фреймовой системе осуществляется путем обмена собщениями между фреймами разного уровня иерархии.

Основной операцией при работе с фреймами является поиск по образцу.

Фреймовая модель является основой объектно-ориентированных систем программирования.

Сценарии – формализованное описание стандартной последовательности взаимосвязанных фактов, определяющих типичную ситуацию предметной области.

Продукционные системы представления знаний. Канонические системы Поста.

Продукция: утверждение типа "если А, то B".

может истолковываться

- в логическом смысле (как следование истинности B из истинности А).

- А может быть описанием некоторого условия, выполнение которого необходимо, чтобы можно было совершить действие B

Продукционная модель - модель, основанная на правилах.

Продукционная система - набор продукций, организованный по определенному принципу.

База знаний состоит из набора правил типа: Если (условие), то (действие).

Машина вывода - программа, перебирающая правила из базы.

Данные - это исходные факты, на основании которых запускается машина вывода