Пример представления знаний семантической сетью
Поставим задачу разработки семантической модели представления знаний, которые содержатся в следующем описании некоторой предметной области:
«Если станок закончил обработку, робот грузит кассету
с деталями на робокар, который перевозит их на склад».
На первом этапе решения этой задачи необходимо выделить основные объекты и понятия, о которых идет речь в данном описании, а также события и действия, которые устанавливают взаимосвязи между этими объектами и понятиями.
Из анализа содержания исходной фразы следует, что в ней взаимодействуют такие основные понятия, как "Cтанок", "Деталь", "Кассета", "Робот", "Робокар" и "Склад". К числу основных событий, которые в исходной фразе описываются глаголом, следует отнести: "Закончил", "Грузит", "Перевозит".
На основе выделенных понятий и событий появляется возможность из исходного описания предметной области выделить описание элементарных действий:
· F1 - станок закончил обработку
· F2 - работник грузит
· F3 - робокар перевозит
Однако, эти действия в исходной фразе описаны недостачно одназначно, и требуется более подробный анализ предметной области для доопределения выделенных понятий. На основе проведенного анализа, знания могут быть доопределы и представлены следующим набором действий:
· F1 - станок закончил обработку детали
· F2 - робот грузит кассету на робокар
|
|
|
· F3 - робокар перевозит кассету на склад
· F4 - кассета содержит детали
На втором этапе необходимо установить связь между выделенными, в описании предметной области, действиями. В качестве примера рассмотрим взаимодействия только двух событий: "F1-Закончил обработку" и "F2-Грузит". Графическое представления этого взаимодействия в виде фрагмента семантической сети может иметь вид, представленный на рис. 5.19.
Рис. 5.19. Фрагмент сети, описывающий взаимодействие событий F1 и F2.
Выполнив аналогичный анализ для всех возможных сочетаний взаимодействий всех возможных событий, появится возможность построить обобщенную модель семантической сети, которая будет описывать знания об исходной предметной области. Для рассматриваемого примера такая сеть будет иметь вид, представленный на рис. 5.20.
Рис. 5.20. Обобщенная семантическая сеть.
Заметим, что при описании фраз естественного языка факты часто называют высказываниями. Кроме этого, как отмечалось выше, схема семантической сети может служит простым к реализации описания знаний о предметной области на языке Пролог. В качестве примера можно привести набор основных Пролог-правил, которые содержатся в полученном фрагменте семантической сети:
|
|
|
грузит(робот, X, робокар) :- закончил_обработку(станок, Z),
содержит(X, Z).
перевозит(X, Y, склад) :- грузит(робот, Y, X).
содержит(кассета, X) :- закончил_обработку(станок, X).
В заключении необходимо отметить ряд преимуществ использования семантических сетей:
· описание понятий и событий производится на уровне, очень близком к естественному языку;
· обеспечивается возможность сцепления различных фрагментов сети;
· отношение между понятиями и событиями образуют достаточно не-большое и хорошо формализованное множество;
· для каждой операции над данными и знаниями можно выделить из полной сети, представляющей всю семантику (или все знания), некоторый ее участок, который охватывает необходимые в данном запросе смысловые характеристики.
Рис.1. Семантическая сеть родственных связей
Для семантических сетей отношения имеют особо важное значение, поскольку образуют базовую структуру для организации знаний. Знания, заданные без учета отношений, превращаются просто в коллекцию несвязанных фактов. Только при определении отношений, знания приобретают вид связанной структуры, исследование которой позволяет логическим путем создавать другие знания. На основании приведенного примера, можно сделать вывод, что Анна и Борис — бабушка и дедушка Ивана, несмотря на то, что на рисунке не присутствует явная связь, обозначенный как «внук».
|
|
|
Семантические сети иногда называют ассоциативными сетями, так узлы таких сетей связаны, то есть ассоциированные между собой. В научных исследованиях Квиллиана, человеческая память от начала моделировалась как ассоциативная сеть, в которой понятия были представлены в виде узлов, а связи показывали, как эти понятия сочетаются друг с другом.
Согласно указанному моделью, если происходит стимуляция одного узла, как в результате чтения слов в предложении, то идет активизация связей этого узла с другими узлами. В дальнейшем эта активность распространяется по сети. Как только узел получает достаточное активизацию, в сознательном уме возникает концепция, представленная этим узлом. Например, известно, что человек знает тысячи слов, но в процессе чтения предложения, в ее сознании отражаются только те слова, которые оно читает.
Как показала практика, во многих способах представления знаний, особенно полезным является применение отношений одинаковых типов. Поэтому, при построении семантических сетей для представления знаний в различных предметных областях, вместо того, чтобы каждый раз определять новые отношения, принято использовать именно стандартизированные типы.
|
|
|
Связи в семантических сетях
К наиболее широко используемых связей в семантических сетях относится связь типа IS-A. Он означает, что отдельный объект «является экземпляром» определенного класса. Примером такого типа связей может быть отнесения клиентов банковских учреждений к определенному классу, изображенные на рис. 2. Связь IS-A используется для обозначения отношений между отдельными объектами через принадлежность их к общему класса благодаря тождественности атрибутов.
Рис.2. Связь типа IS-A в семантической сети
Другим, широко используемым типом связи является тип A-KIND-OF (записывается как АКО). В отличие от связи IS-A, которая определяет отношения между отдельными объектами и родовыми классами, связь АКО определяет отношение между самыми родовыми классами (рис 3). Следует отметить, что общий класс, на который указывает стрелка АКО, называется суперклассом. В случае, если суперкласс имеет связь АКО, что указывает на другой узел, то он, вместе с тем, является классом суперкласса.
Рис.3. Связи типа АКО и IS-A в семантической сети
Повторение характеристик узла в его потомках называется наследованием. Если нет доказательств, позволяющих утверждать обратное, то считается, что все элементы некоторого класса наследуют все свойства суперклассов этого класса. Связи и наследование является основой эффективных способов представления знаний, поскольку дают возможность представлять значительное количество сложных отношений с помощью нескольких узлов и связей.
В семантических сетях используются также связи других типов. В частности, к ним относится связь CAUSE, выражающий причинные знания. Например, горячий воздух CAUSE (становится причиной) того, что воздушный шар поднимается вверх.
Еще одним важным связью семантических сетей является связь HAS-A, устанавливающий отношения между классом и подклассом. Направленность связи HAS-A противоположная по отношению к связи АКО. Этот тип часто используется для обозначения отношения между одним объектом и его составной частью, например:
банк HAS-A кассу
банк HAS-A бухгалтерию
банк IS-A Райффайзен
То есть, можно сказать, что если связь IS-A устанавливает отношения между значением и атрибутом, то связь HAS-A — между объектом и атрибутом.
Все объекты одного класса должны иметь один или несколько общих атрибутов. Комбинация атрибута и значение называется свойством. Следующие три понятия, как объект, атрибут и значения, встречаются вместе настолько часто, что появляется возможность создать упрощенную семантическую сеть с использованием только этих понятий. Для того, чтобы охарактеризовать все знания, представленные в семантической сети, можно воспользоваться триплетом «объект-атрибут-значение» (object-attribute-value — OAV).
Именно такие триплеты были использованы при создании экспертной системы MYCIN, предназначенная для диагностики инфекционных заболеваний. В ней на основе триплетов «объект-атрибут-значение» была реализована система согласования фактов и антецедентов продукционных правил.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 1056; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!