Технологии искусственного интеллекта. Сетевая модель представления знаний

Семантической сетью является структура данных, имеющая определенный смысл как сеть. Стандартного определения семантической сети не существует, но обычно под ней подразумевают следующее.

Семантическая сеть представляет собой информационную модель предметной области и имеет вид графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги — отношениям между ними.

Итак, основными элементами сети являются вершины и дуги. При этом вершинам семантической сети соответствуют понятия, события и свойства

Понятия представляют собой сведения об абстрактных или физических объектах предметной области (реального мира).

События представляют собой действия, происходящие в реальном мире и определяются:

- указание типа действия;

- указание ролей, которые играют объекты в этом действии.

Свойства используются для уточнения понятий и событий. Применительно к понятиям они описывают их особенности и характеристики (цвет, размер, качество), а применительно к событиям - продолжительность, время, место.

Дуги графа семантической сети отображают многообразие семантических отношений, которые условно можно разделить на четыре класса: лингвистические; логические; теоретико-множественные; квантифицированные.

Лингвистические отношения отображают смысловую взаимосвязь между событиями, между событиями и понятиями или свойствами. Лингвистические отношения бывают:

- глагольные (время, вид, род, залог, наклонение);

- атрибутивные (цвет, размер, форма);

- падежными (действующие лица данного события).

Логические отношения - это операции, используемые в исчислении высказываний (алгебра логики): дизъюнкция, конъюнкция, инверсия, импликация.

Теоретико-множественные - это отношение подмножества, отношение части целого (PART - OF), отношение множества и элемента (IS - A). Они задают иерархическую структуру понятий.

Квантифицированные отношения - это логические кванторы общности и существования. Они используются для представления таких знаний как «Любой станок надо ремонтировать», «Существует работник А, обслуживающий склад Б».

Основой для определения любого понятия является множество его отношений с другими понятиями. Обязательными отношениями являются:

- класс, которому принадлежит данное понятие;

- свойства, выделяющие понятие из всех понятий данного класса;

- примеры (экземпляры) данного понятия.

Так как термы, используемые в определении понятия, сами являются понятиями, то их определение организуется по той же схеме. В итоге связи понятий образуют структуру, в общем случае сетевую, в которой используется как минимум два типа связей (IS - A и PART – OF).

При представлении событий предварительно выделяются простые отношения, которые характеризуют основные компоненты события. В первую очередь из события выделяется действие, которые обычно описывается глаголом. Далее определяются:

- объекты, которые действуют;

- объекты, над которыми эти действия выполняются.

Все связи понятий, событий и свойств с действием (глаголом) называют семантическими падежами, которые относятся к классу лингвистических отношений. Обычно рассматривают следующие падежи:

- агент - предмет, являющимся инициатором действия;

- объект - предмет, подвергающимся действию;

- источник - размещение предмета перед действием;

- приемник - размещение предмета после действия;

- время – момент выполнения действия;

- место - место проведения действия;

- цель - действие другого события.

Особенность семантической сети как модели знаний состоит в единстве базе знаний и механизма вывода. При формировании запроса к базе знаний:

1. Строится семантическая сеть, отражающая структуру запроса.

2. Осуществляется поиск фрагмента сети, соответствующего сети для запроса.

Наряду с методом сопоставления, в семантических сетях используется метод перекрестного поиска, при котором осуществляется:

1. Поиск отношения между понятиями.

2. Ответ на запрос формируется путем обнаружения вершины, в которой пересекаются дуги, идущие из друг вершин.

Семантический подход к построению систем искусственного интеллекта находит применение в системах понимания естественного языка, в вопросно-ответных системах, в различных предметно-ориентированных системах.

В семантических сетях существует возможность представлять знания более естественным и структурированным образом, чем в других формализмах.

Основным преимуществом является то, что она более других соответствует современных представлениям об организации долговременной памяти че­ло­века.

Недостатком этой модели является сложность организации процедуры поиска вывода на семантической сети.