<<
>>

Семантические сети

Базовые структуры в семантических сетях могут быть представлены графом, множество вершин и дуг которого образуют сеть.

Создание семантических сетей (СЕМС) — это попытка обеспечить интегрированное представление данных, категорий (типов) данных, свойств категорий и операций над данными и категориями.

Особенность семантической сети заключается в целостности системы, выполненной на ее основе, т.е. невозможности разделить БЗ и механизм вывода. При этом интерпретация СЕМС реализуется с помощью использующих эту сеть процедур.

В СЕМС нет четких различий между операциями над данными и операциями над схемой; она позволяет манипулировать как данными, так и знаниями о них.

Рассмотрим основные концепции, реализованные в СЕМС.

1. Концепция одновременного рассмотрения в модели как знака, так и типа.

Знак — это конкретное значение или конкретный экземпляр рассматриваемого объекта; тип — это класс подобных знаков.

Обобщение знаков в типы — элементарная форма абстрагирования, которое необходимо для лучшего понимания сложных объектов.

Например, общее понятие Велосипед — абстракция множества представлений о конкретных велосипедах.

Абстракция может быть многоуровневой (абстракция одного уровня может рассматриваться как объект абстракции другого уровня и т.д.). Абстракция может использоваться для формирования нового типа из других типов.

2. Концепция иерархии типов. Ранее уже рассматривались основные операции абстрагирования: идентификация, обобщение и агрегация. Обобщение позволяет соотнести множество знаков или множество типов с одним общим типом. Различают обобщения:

знак—тип — его называют классификацией;

тип—тип, которое собственно и носит название обобщения.

Экземпляризация (порождение реализаций) — процесс, обратный процессу классификации. Специализация — процесс, обратный процессу обобщения.

Например, представление конкретных служащих общим типом Служащий — это классификация. Представление типов Служащий и Учащийся общим типом Личность — это обобщение. Данные конкретного служащего — это экземпляр (реализация) типа Служащий, а тип Служащий — это специализация типа Личность.

С помощью операции агрегации объект конструируется из других базовых объектов. Агрегация также используется как на уровне знаков, так и на уровне типов. Например, тип Служащий может быть сконструирован из типов свойств Фамилия, Год рождения, Адрес. Такие свойства-типы являются дефиниционными, т.е. определяют, истолковывают понятие, и называются интенсиональными. Конкретная же реализация типа Служащий, относящийся, например, к «Пальчику Фоме Никифоровичу», конструируется из знаков «Пальчик Ф. Н.», «1988», «Новороссийск, ул. Свободы, д. 54». Такие свойства-знаки, являющиеся фактическими значениями, называются экстенсиональными. В семантических моделях различие между интенсиональными и экстенсиональными свойствами имеет важное значение.

Агрегация соотносится с понятием ЕСТЬ—ЧАСТЬ и выражает тот факт, что тип объекта есть агрегат других типов (например, Фамилия ЕСТЬ—ЧАСТЬ Служащий).

Обобщение соотносится с понятием ЕСТЬ—НЕК (есть некоторый) и выражает тот факт, что выполнено обобщение одним типом объекта другого типа объекта (например, Служащий ЕСТЬ—НЕК Личность).

3. Концепция роли. Обобщение позволяет построить сложную систему категорий, причем ее структура не обязательно древовидная, особенно если учитывается роль используемых понятий в моделируемой ситуации.

4. Концепция семантического расстояния. Эта концепция широко используется в словарных системах, где одно слово истолковывается посредством других, а они, в свою очередь, посредством третьих и т.д., и в этом случае используется мера семантической близости взаимосвязанных понятий. В качестве меры семантической близости взаимосвязанных понятий, представленных в модели вершинами, может, например, выступать число дуг на пути от одной вершины к другой.

5. Концепция разбиения. Суть этой концепции заключается в разработке механизмов ограничения доступа в сети. При формировании ответа системе должна быть доступна только та информация, которая релевантна решаемой задаче.

Базовым функциональным элементом семантической сети служит структура из двух компонентов: узлов и связывающих их дуг. Каждый узел представляет некоторое понятие, а дуга — отношение между парой понятий. Можно считать, что такое отношение представляет простой факт, например: «Иванов П. Н. работает в производственном отделе».

С позиций логики базовую структуру СЕМС можно рассматривать эквивалентом предиката с двумя аргументами. Эти два аргумента представлены узлами, а собственно предикат — направленной дугой, связывающей узлы:

Работает в (Иванов, Производственный отдел).

Однако возможности выражения семантики с использованием только базовых структур весьма ограничены. Дальнейшее повышение выразительности семантических моделей обеспечивается дифференциацией вершин и дуг по категориям.

Пример. Рассмотрим модель, в которой предусматриваются четыре категории вершин:

концепты (понятия) — элементы ПО (приложения), для которых строится представление;

события-действия, наблюдаемые в ПО;

характеристики (свойства)-вершины, соответствующие свойствам концепта; значения-вершины, соотносящиеся с областями значений, которые могут принимать характеристики.

Дуги, соединяющие вершины-события и вершины-концепты, соответствуют ролям концептов в событиях:

дуга, указывающая вершину-концепт, которая играет роль агента в событии (исполнителя, либо инициатора действия, обычно в предложении естественного языка, выражаемого глаголом);

дуга, указывающая вершину-концепт, которая является объектом воздействия в событии.

Дуги, соединяющие вершины-концепты:

дуга, соответствующая представлению утверждения.

Дуги, соединяющие вершины-концепты и вершины-характеристики: дуга, соответствующая представлению связи концепта с характеристикой.

Дуги, соединяющие вершины-характеристики и вершины-значения: дуга, соответствующая представлению связи характеристики со значением. Построим по данной модели представление следующей ситуации: «Иванов, 1950 года рождения, работает программистом в вычислительном центре, расположенном в корпусе А». Представим вначале эту ситуацию в виде одной из возможных совокупностей простых бинарных фактов (утверждений):

1. Иванов работает программистом.

2. Иванов работает в вычислительном центре.

3. Иванов 1950 года рождения.

4. Вычислительный центр расположен в корпусе А.

Выполним построение СЕМС:

1. Вершины-события:

РАБОТАЕТ.

2. Вершины-концепты:

ИВАНОВ;

ПРОГРАММИСТ;

ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР;

КОРПУС А.

3. Вершины-характеристики:

ГОД РОЖДЕНИЯ.

4. Вершины-значения:

1950.

5. Дуга, указывающая агента:

РАБОТАЕТ ИВАНОВ.

6. Дуга, указывающая объект воздействия:

РАБОТАЕТ ПРОГРАММИСТ.

7. Дуга, указывающая вершину-характеристику:

ИВАНОВ ГОД РОЖДЕНИЯ.

8. Дуга, указывающая вершину-значение:

ГОД РОЖДЕНИЯ 1950.

9. Дуги, представляющие утверждения:

РАБОТАЕТ В: ИВАНОВ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР;

РАСПОЛОЖЕН В: ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЙ ЦЕНТР КОРПУС А.

Это один из возможных вариантов СЕМС по данному фрагменту информации. Можно сделать иное назначение вершин и дуг и получить другой вариант модели для рассматриваемой ситуации. На рис. 5.1 приведено графическое представление полученного варианта модели.

Рис. 5.1. Пример семантической сети

В качестве основных операций над классами и их экземплярами в семантических сетях используют следующие операции:

создания экземпляра некоторого класса;

установления принадлежности существующего экземпляра некоторого класса еще к одному классу;

устранения принадлежности экземпляра к некоторому классу или полного исключения этого экземпляра из сети;

выборки экземпляров, принадлежащих определенному классу;

определения принадлежности экземпляра указанному классу.

Эти операции выступают средствами манипулирования данными сети. Как средство реализации запросов эти операции ограничены по своим возможностям. Поэтому в развитых СЕМС в спецификацию сети вводят программы, реализующие соответствующие правила обработки декларативных знаний (вводятся в СЕМС в виде вершин-программ). Эти программы, по существу, представляют собой обобщенные процедуры, аналогичные процедурам БД. Программы вводятся в сеть как классы. Выполнение программы, называемое процессом, рассматривается как экземпляр конкретного класса.

Например, программа «Ликвидация счета в сети» будет представлена как класс с данным именем. Экземпляры этого класса есть конкретные действия по снятию денег со счета.

Управляющие структуры для СЕМС очень разнообразны. В основном, они являются зависимыми от ПО (т.е. часть прикладных знаний перенесена в управляющую структуру (УС) в виде правил организации поиска данных, релевантных запросу) и реализованы в виде управляющей программы, поддерживающей все основные функции экспертной системы (ЭС).

При программировании СЕМС широко используется алгоритмический язык ЛИСП, разрабатываются также специализированные языковые средства.

1.1.

<< | >>
Источник: Григорьев Ю.А., Ревунков Г.И.. Банки данных. 2002

Еще по теме Семантические сети:

  1. Семантическая адекватность.
  2. МЕТОД РАДИКАЛА СЕМАНТИЧЕСКОГО
  3. ПРОСТРАНСТВО СЕМАНТИЧЕСКОЕ СУБЪЕКТИВНОЕ
  4. МЕТОД ДИФФЕРЕНЦИАЛА СЕМАНТИЧЕСКОГО
  5. 3. Семантические капканы
  6. III. 1. 3. Семантические поля.
  7. Семантическая динамика локусов среды.
  8. 3.5. Подключение к сети
  9. Социальные сети
  10. 4.4. Подключение к сети
  11. В .А. Галкин, Ю .А. Григорьев. Телекоммуникации и сети, 2003
  12. ЛЕКЦИЯ 6 1.3.2. Образ города – семантическая конструкция
  13. РЕЧЬ: ФУНКЦИЯ СЕМАНТИЧЕСКАЯ
  14. § 3. Интервью в глобальной сети
  15. Э. ТАНЕНБАУМ. КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ 4-Е ИЗДАНИЕ, 2003