Семантичні мережі (стр. 1 из 3)
Семантичні мережі
(реферат)
1. Визначення та класифікація семантичних мереж
Семантичні мережі (СМ) – спосіб графічного подання знань, з наголосом на зв’язках між різними інформаційними одиницями. Інформація про певне поняття формується навколо відповідного вузла.
Семантичну мережу можна уявити у вигляді графу, вершини якого визначають об’єкти предметної області, а дуги відповідають зв’язкам між ними.
Формально сем. мережа визначається як набір < І, С1, С2, … Сn, Г >
де І – множина інформаційних одиниць, С1, С2, .. Сn – типи зв’язків між інформаційними одиницями, Г – відображення, що задає зв’язки між ін форм. одиницями.
Історично першою моделлю сем. мережі була модель Квілліана.
Прикл.
Твердження „Студент Петренко отримав 5 на іспиті зі штучного інтелекту” можна зобразити такою сем. мережею
/ Реальне вузли звичайно не чіткі /
Розрізняють класифікуючи, функціональні мережі та сценарії.
класифікуючи СМ задають відношення ієрархії між інформаційними одиницями.
функціональні СМ характеризуються функціональними відношеннями, що задають обчислення одних інф. одиниць через інші.
у сценаріях використовується відношення „причина – наслідок”
2. Семантичні мережі у пам’яті людини
Є ряд свідчень, що знання в людській пам’яті зберігаються у вигляді структур, що нагадують сем. мережі (школа Жана Піаже)
Приклад.
Дівчинці (3,5 років) показали квадрат, після чого вона намалювала дві фігури:
1)
2) 
На фігурі 2 вона намалювала „жорсткі речі” (кути), „боковинки” (горизонтальні сторони) й „речі, які йдуть угору” (вертикальні сторони).
Цікаво, що сем. мережа квадрату подібна до рис.2 дівчинки.
Існує гіпотеза, що людина перетворює видимі об’єкти у семантичні мережі (внутрішня мова), а при малюванні виконує обернене перетворення – реконструкцію об’єкта.
/дівчинка на рис. 2 не виконала реконструкції об’єкту, а зобразила СМ /
3. Трирівнева архітектура семантичних мереж
Повній БЗ відповідає семантична мережа, окремій концептуальній одиниці – концептуальний граф.
4. Асиміляція нових знань на основі семантичних мереж
Для сприйняття інтел. системою нової інформації потрібно приєднати концептуальний граф нового твердження до сем. мережі.
Асиміляція знань – переклад знань на внутрішню мову системи:
Повна – нова інформація сприймається як істинна;
Модальна – інформація додається з примітками (джерело, умови)
Прикл.
Інформація: „Байт містить 8 біт”
Після асиміляції: „В довіднику 1 вказано, що Байт містить 8 біт”
Сприйняття нових знань можна розбити на 2 етапи:
формування внутрішнього опису нової інформації у вигляді концептуальних графів.
під’єднання сформованих концептуальних графів (фрагментів) до існуючої Сем. мережі.
5. Способи задання семантичних мереж
Наведеному графу відповідає набір бінарних фактів (о – а – з)
Пр. Петренко – Є – Студент
Петренко – Здав – ШІ
Петренко – Оцінка – 5
ШІ – Є – Іспит
Найбільший недолік – складність зв’язків „один – до – багатьох”, „багато – до - багатьох”.
/ Якщо здав ще СКБД, то до якого предмету відноситься оцінка? – Можливо групувати вузли (по предметам), можна поділити граф на підграфи (по предметам) /
6. Логічне виведення на сем. мережах
 |  |
При суперечностях успадковуються властивості найближчого попередника
В 1975 році М.Мінський запропонував гіпотезу, що знання людини групуються у модулі (фрейми).
Фрейм – це структура даних, призначена для опису типових ситуацій і типових задач, мінімально можливий опис основних характеристик об’єкта.
Фрейд певного поняття може утворюватися з всіх бінарних фактів, пов’язаних з даним поняттям.
Ім’я_Фрейму ( (Атрибут_1, Значення_1), .. (Атрибут_і, Значення_і) )
Структури даних, що описують окремі атрибути Фрейду – слоти.
Пр.: Фрейм – компонент Caption, Слот – властивість Font (.Color, .Width).
7. Конкретизація, ієрархія та наслідування фреймів
Фрейм описує групу (клас) однотипних об’єктів з однаковими характеристиками.
Конкретні об’єкти – екземпляри Фрейму.
Опис екземплярів – на основі конкретизації фреймів.
Пр. Ієрархія фреймів:
8. Поповнення первинних описів на основі фреймів
Фрейми використовуються для опису ситуацій та для зіставлення з структурами, записаними у пам’яті (розпізнавання поняття).
Поповнення первинного опису
1) створюється екземпляр Фрейму;
2) заповнюються слоти;
3) уточнення фрейму.
Пр. Опис одного дня навчання у школі.
ЗАНЯТТЯ_В_ШКОЛІ ((Вид_Роботи, Навчання), (Початок, 9.00), (Кількість_уроків, _),
(Закінчення, Початок + Кількість_уроків*0.45 + 0.10*(Кількість_Уроків – 1),
(Коли,_ ), (Хто,_ ), (Де, Вул..Головна, 8)).
/ Закінчення – обчислюваний атрибут
Якщо на вхід системи подати речення „Вчора Петро був у школі”
за алгоритмом речення зіставляється з фреймом ЗАНЯТТЯ_В_ШКОЛІ (напр.. за ключовими словами)
створюється екземпляр фрейму
Заняття_Петра (ЗАНЯТТЯ_В_ШКОЛІ) ((Вид_Роботи, Навчання), (Початок, 9.00), (Кількість_уроків, _),
(Закінчення, Початок + Кількість_уроків*0.45 + 0.10*(Кількість_Уроків – 1),
(Коли, Вчора ), (Хто, Петро), (Де, Вул..Головна, 8)).
Частина слотів заповнюється з базового фрейму, а частина – з введеного тексту (частина може бути не заповненою).
Система може відповісти на питання „Де вчора був Петро?”, ..
Якщо даних не достатньо - процедура уточнення (заповнення слотів)
Для виконання операцій фрейми містять приєднані процедури (їх можна розглядати як окремі слоти):
процедури зовнішнього виклику (з іншого фрейму);
демон – процедура, що автоматично активізується при виконанні певної умови (у тому числі слотові демони).
Фреймові структури можна зберігати в пам’яті по-різному, існує декілька мов опису знань на основі фреймів: KRL, FRL, (розвитком якого є HPRL), ПРЕФ, ДИЛОС, RLL .
В типовому Фреймі зберігається:
1) ім’я і загальний опис фрейму
2) інформація про батьківський Фрейм
3) інформація про слоти (імена, значення, режими успадкування, ...).
Для обробки знань використовують:
формалізми для структуризації знань: семантичні мережі і фрейми;
процедури дедуктивного виведення: логічні і продукційні моделі.
Фрейми і сем. мережі мають багато спільного (вузли сем. мережі можна розглядати як фрейми/слоти, а між слотами фрейму можна вводити різноманітні зв’язки)
В семантичних мережах основна увага приділяється зв’язкам між інф. одиницями, а у фреймах – на відношеннях узагальнення і агрегації.
9. Мережі подібностей і відмінностей
Мережі подібностей і відмінностей використовують для пошуку фреймів, які найкраще описують дане поняття.
Сценарій – фреймоподібна структура даних, яка визначає послідовність дій для певного процесу (для сем. мереж – вказуються причинно-наслідкові зв’язки)
Пр. Сценарій „Відвідування_Ресторану”
Відвідування_Ресторану
(Мета: Приймання їжі,
Ролі: Відвідувач, Офіціант;
Змінні: Назва ресторану, Місце, Чекання, Їжа, Сума;
Кількість сцен: 4
Сцена_1 (Зайняття місця):
Відвідувач заходить до „Назва_ресторану”
Відвідувач вибирає „Місце” (умова: місце вільне)
10. Фрейми та об’єктно-орієнтаване програмування
Можна вважати, що об’єктна модель є конкретизацією більш абстрактної фреймової моделі.
Об’єкт (екземпляр класу) – абстракція. що характеризується станом, поведінкою та ідентифікованістю.
Стан - сукупність властивостей (статичні / динамічні)
Поведінка – реакція на події (приводить до зміни станів та передачі повідомлень)
Ідентифікованість – властивість, що відрізняє його від інших.
Об’єкти та класи мають такі найважливіші властивості:
Абстрагування – опис найважливіших характеристик деякої сутності
Інкапсуляція – внутрішня будова залишається у межах класу
Модульність
Ієрархія класів/ об’єктів.
Об’єктно-орієнтовані мови і середовища: Smalltalk, Delphi, C++, Java.
11. Поняття про мову UML
Мова UML – є мовою семантичного моделювання предметних областей та подальшого проектування відповідних програмних засобів.
В основі мови – виділення класів, опис їх характеристик та взаємозв’язків.
У 1997 р. мова була прийнята консорціумом OMG(Object Management Group) як стандарт.
Основою опису предметної області є діаграма класів (може бути реалізована в об’єктно-орієнтованих мовах).
Відношення між класами:
Асоціація – описує структурні зв’язки між класами.
Узагальнення – відношення „Є” (клас / підклас)
Залежність – вплив однієї сутності на іншу.
12. Логічні побудови та логічні моделі
Завдання: так формалізувати логічні побудови, щоб вони виконувалися автоматично (комп’ютер)
Найкраще піддається автоматизації дедуктивний спосіб виведення.