МПЗиО_4_17_СемСети (Лекции)

ПРЕДСТАВЛЕНИЕЗНАНИЙ:СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬСОДЕРЖАНИЕ1. Семантическая сеть: основные свойства2. Выразительные возможности сем. сетей3. Виды семантических связей и сетей Сценарии4. Типы сущностей и общелогические связи5. Наследование и вывод в семантических сетях6. Достоинства и недостатки сетевой модели7. Другие семантические графовые представления Концептуальные графы ER-модель (Сущность-связь) в БД8. Заключение и Домашнее задание2СЕТЕВАЯ МОДЕЛЬ: ИСТОКИСемантические сети – собирательное названиецелого класса представленийКогнитивная психология, с 60-х гг. : попытки созданиямодели долговременной памяти человекаИИ: Quillian, 1967 г.

– модель семантической памятиУзлами сети изображаются словесные понятия (термины)Фиксируются ассоциативные связи с другими понятиямитерминами, которые фигурируют в их определенияхОсновная идея семантических сетей:рассматривать ПО как набор сущностей (объектов,понятий) и связей между ними.Вся совокупность знаний представляется в видебольшой ассоциативной сети концептов (понятий).3СЕМАНТИЧЕСКАЯ СЕТЬ:ОПРЕДЕЛЕНИЕСущности – это реальные и мнимые объекты ПО:индивиды/экземпляры, понятия, свойства,явления, события, процессы, ситуации –находятся в определенных отношениях друг с другомСемантическая сеть – ориентированный связныйграф из поименованных вершин и ребер Вершины – представляемые сущности Ребра (дуги) – семантические связи вершин-сущностейВершины и ребра помечены, а ребра – направленыОбычно имена, приписываемые вершинам и рёбрам,совпадают с названиями соответствующих сущностейи отношений ПО; тем самым: семантика ПО4СЕМАНТИЧЕСКАЯ СЕТЬ: ПРИМЕРКрасныйТрамвай 0815instance-ofэкземплярТрамвайвидОбщественныйтранспортСалон39 маршрутБольшаяпродолжительность1часМетро «Университет»ОтрезоквремениОстановкиобщественноготранспортаМетро «Чистые пруды»5СЕМАНТИЧЕСКАЯ СЕТЬ:ОСОБЕННОСТИВажно: каждая сущность представляется в сетировно одной вершиной, поэтомувсе вершины имеют разные имена (для дуг это не так)Свойство ассоциативности: любая сущность в сетипредставлена вершиной, из которой непосредственнодоступна вся связанная с ней информация(ее смысл определяется через связанные вершины)Это позволяет быстрее находить информацию осущности (чем в логической модели)Ассоциативность – основополагающее свойствочеловеческого мышления (модель: ассоциативная сеть)Минимальная значимая информация в семантическойсети – ребро и две связываемые им вершины6ВЫРАЗИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИСЕМАНТИЧЕСКИХ СЕТЕЙЕдиница знания – ребро R и связанные им вершиныv1 и v2 – эквивалентны бинарному предикату R (v1, v2)Семантическая сеть разложима на множество бинарныхотношений (предикатов) между вершинами, причемвершины суть константы ПО (предметные постоянные)Тем самым семантическая сеть может рассматриваться какэквивалент набора утверждений ИП без переменных(т.е.

фактов), представленных ребрами этой сетиСравнение с логической моделью: семантические сети неимеют средств для представленияпеременных и кванторовфункциональных символовлогических связок за исключением конъюнкцииунарных и n-арных (многоместных) предикатов (n ≥ 1, n ≠2)7ПРЕДСТАВЛЕНИЕ В СЕТЯХМНОГОМЕСТНЫХ ОТНОШЕНИЙВ целом выразительные средства семантическойсети слабее, чем языка предикатов первого порядка, однако: При необходимости переменная может быть представленавершиной с её именем Любое n-арное отношение (n ≥ 3) можно заменить наэквивалентный набор из n+1 взаимосвязанных бинарныхотношений, используя : Правило замены n-арной (n ≥ 3) связи (факта) P(a1, … , an)на n+1 бинарное отношениеai – аргументы (предметные константы), а qi – их роли Например, замена факта вида Передать(Тина, Глеб, Диск)имеется событие – назовём его E –которое заключается в действии передачиот источника (q1 ) Тины адресату (q2) Глебуобъекта (q3 )8ПРАВИЛО ЗАМЕНЫ БИНАРНЫМИОТНОШЕНИЯМИДля отношения P (a1, … , an) дополнительно вводим:Предметную константу E, соответствующую конкретномуфакту передачи (уникальную метку факта) n бинарных предикатов, соответствующих ролям qiаргументов исходной связи P Предметную константу P – Передать, обозначающуювесь класс событий (ситуаций) «Передать» Специальный предикат Экземпляр, обозначающийпринадлежность классу /множеству (x M).Тогда факт Передать(Тина, Глеб, Диск) , хотя напрямую невыразим в сети, но эквивалентен конъюнкцииЭкземпляр(E, Передать) Источник(E,Тина)  Адресат(E, Глеб)  Объект(E, Диск)9ЭКВИВАЛЕНТНОЕПРЕДСТАВЛЕНИЕ: ПРИМЕРПередатьэкземплярЕобъектДискадресатТинаисточникГлебПредставление полученной конъюнкции:вместо одного трёхместного предиката и 3 константимеем 4 бинарных предиката и 5 констант(исходный предикат расщеплен на 2 константы исвязывающее их отношение, добавлены предикаты,явно называющие роли его аргументов)10ПРЕДСТАВЛЕНИЕУНАРНЫХ ОТНОШЕНИЙПриведение унарного предиката к эквивалентному посмыслу бинарному : Красный(Мяч) Кот(Мурзик) T(a) Способ I (формальный)Введение специального предиката Экземпляр,обозначающего принадлежность классу /множеству (x M),а также предметной постоянной T , обозначающейкласс/тип :Экземпляр(a,T) , например: вместо Кот(Мурзик) – Экземпляр (Мурзик, Кот) однако Экземпляр (Мяч, Красный) – неестественноСпособ II (менее формальный):Красный – значение свойства/атрибута цвет,Вводится более общее (объемлющее) понятие – Цвети соответствующий предикат: Цвет(Мяч, Красный)11ВИДЫ СЕМАНТИЧЕСКИХ СВЯЗЕЙВ семантических сетях представимыразличные по смыслу отношения сущностей: Общелогические (Род–Вид, Часть–ЦелоеКласс–Экземпляр) Пространственные (прямые/относительные) Временные: указание следования во времени или времени событий/процессов (интервал или точка) Причинно-следственные Атрибутивные (цвет: желтый, память: объем) Узко-предметные (специфические для ПО) Количественные (больше, меньше и др.) Функциональные12ПРЕДСТАВЛЕНИЕ СОБЫТИЯ:ПРИМЕРРаботатьэкземплярСидоровагентВНИИПАСЕ2начало15.05.200710.12.1997instance-ofДата= Работать(Сидоров, ВНИИПАС, 10.12.1997, 15.05.2007)Датами помечен интервал: начало и конец события13времяВИДЫ СЕМАНТИЧЕСКИХ СЕТЕЙОднородные и Неоднородные – один и тот же либоразный вид семантической связи вершин сетиПростые и Иерархические, в которых каждая вершинараскрывается своей сетьюСети с пространствами: можно представить любые логическиесвязки и кванторы (сеть усложняется)Находиться вОльгаобъектЕ3времяСредавремяЕ4объектАннаБиблиотекаВ среду Ольга была в библиотеке,а Анна - нетОтрицание14СЦЕНАРИИСценарии – однородные сети, единственноеотношение в которых: причинно-следственное (каузальные сценарии) временное следование (операциональные) отношение цель/подцель (целевые).Вершины сценария обычно: факты/ситуации/событияСвойство сценариев: если между вершинами X и Y в ССсуществует множество путей П1, П2, ...

, Пn и верны обафакта, отвечающие вершинам X и Y, то имеет место, покрайней мере, совокупность фактов, соответствующихвершинам на одном из путей из X в Y.Каузальные сценарии: прямое движение по сети позволяетполучить следствия, а обратное движение – причины.Операциональные сценарии позволяют пополнить знанияо предшествующих или последующих событиях.15ПРИМЕР СЦЕНАРИЯПосещение ресторана (стереотипнаяпоследовательность событий)Приход в ресторанПоиск свободного столаЗаказПриём пищиТребование счётаОперациональный сценарий Отличается от сценарияпосещения ресторана«быстрого обслуживания»Семантика связи вершин?ОплатаУходПрименение сценариев: интерпретация текстов ЕЯ(новостных сообщений, сводок)16СЦЕНАРИЙ ГЛОБАЛЬНОГОПОТЕПЛЕНИЯУвеличение числа автомобилейУвеличение выбросов СН4 и СО2Парниковый эффектПовышение средней температурыповерхности ЗемлиПодъём уровнямирового океанаЗатопление части сушиИзменение в количестве ираспределении атмосферных осадковУчащение природных катаклизмов(засух, ураганов и др.)Понижение урожайности с/х культурИсчезновение многихбиологических видовГлобальный продовольственный кризис17ТИПЫ СУЩНОСТЕЙВ семантических сетях бывают представлены: Обобщённые сущности (понятия) соответствуютнекоторому классу объектов ПО.Например: планета, вещество, животное Конкретные сущности (индивидные, экземпляры)обычно соответствуют конкретным объектам ПОНапример: Венера, хлор, лев Агрегатные сущности (композитные) представляютобъекты ПО, имеющие составные частиНапример: автомобиль, планета, стадоВыделение обобщённых, конкретных и агрегатных понятийв определённой мере условно: зависит отрассматриваемой ПО и решаемых в ней задачкот Мурзик, спаниель, компьютер18ОБЩЕЛОГИЧЕСКИЕ СВЯЗИ ВСЕМАНТИЧЕСКИХ СЕТЯХФундаментальные отношения сущностей:Род–Вид, Экземпляр (Пример), Часть–ЦелоеРодо-видовое отношение (Род–Вид, Класс–Подкласс)Связь между двумя обобщёнными сущностями:C is-a B, C a-kind-of B, C вид BC – вид для B, а B – родовое понятие (род) для CНапример: птица и животное, самолёт и транспортПодразумевает C  B (включение классов-множеств)Иногда разделяют: родовая и видовая (взаимнообратны)Основа построения так называемой таксономии –классификационной иерархии (taxonomic hierarchy).Важность связи: классификация (категоризация)наблюдаемых явлений – один из приёмов мышления19ТАКСОНОМИЯ: ПРИМЕРСоотнесение понятий по связи Род–ВидКлассификацией такое иерархическое дерево являетсятолько тогда, когда любой класс-понятие разбивается нанепересекающиеся подмножества-подпонятия(последняя связь в цепочке м.б.