Время: 2 часа (90 мин.)
Знаниями можно называть описания отношений между сущностями предметных областей. Описывать такого рода знания удобно с помощью семантических сетей, состоящих из узлов и дуг между узлами. Узлы в таких сетях соответствуют некоторым сущностям, а дуги соответствуют отношениям между ними. Все узлы и дуги могут снабжаться метками, которые указывают, что именно они описывают.
Изначально семантические сети были задуманы как модели представления структуры долговременной памяти человека, но в последствии стали одним из способов представления знаний.
В семантических сетях используются три основных типа узлов (вершин): объекты, события и состояния объектов.
Объекты соответствуют физическим или абстрактным объектам предметных областей.
События соответствуют действиям, которые могут выполняться над объектами, в результате чего возможны изменения состояний этих объектов.
Все множество отношений (связей) между вершинами можно условно разбить на четыре класса: лингвистические, логические, теоретико-множественные и квантификационные отношения.
Лингвистические отношения характеризуют события и объекты и делятся, соответственно этому, на глубинно-падежные и атрибутивные отношения.
К множеству глубинно-падежных, или просто падежных отношений принадлежат следующие отношения: субъект - отношение между некоторым действием и
тем, кто (что) его производит;
• объект - отношение между действием и тем, над кем
(чем) оно производится;
• инструмент - отношение, определяющее объект, с
помощью которого выполняется действие;
• цель - отношение, определяющее цель выполнения
действия;
• результат - отношение, определяющее результат
выполнения действия;
• условие - отношение, определяющее условие
выполнения действия.
• место - отношение, определяющее место выполнения
действия;
• время - отношение, определяющее время выполнения
действия и т.д.
Ниже на рис.2 представлена схема, иллюстрирующая падежные отношения для фразы "Студент отлаживает программу в дисплейном классе на ЭВМ".
ЭВМ
| инструмент |
| субъект |
| объект |
|
Рис.2 Схема, иллюстрирующая падежные отношения.
К множеству атрибутивных отношений принадлежат следующие отношения: форма (структура), размер, модификация (вид, тип), цвет и т.п. Ниже на рис.3 представлена схема, иллюстрирующая атрибутивные отношения для фразы "Джонатан – большое, круглое, красное яблоко".
 |
Рис.3 Схема, иллюстрирующая атрибутивные отношения.
Логические отношения – это логические операции конъюнкции (И), дизъюнкции (ИЛИ) и отрицания (НЕ). На рис.4 и рис.5, соответственно, приведены схемы, иллюстрирующие логические отношения И и ИЛИ, используемые для описания результатов некоторых действий.
Действие 1
Результат А Результат В Рис.4.Схема “И”
Действие 2
Результат С Результат D Рис.5. Схема “ИЛИ”
Теоретико-множественные отношения - это отношения между понятиями различной степени общности (надпонятие, подпонятие); отношения между частью и целым; отношения, связывающие множества (классы) с их элементами (экземплярами). Этот класс отношений используется для построения иерархических таксономических (соподчиненных) структур. В таких структурах все свойства надпонятий автоматически присваиваются подпонятиям, (принцип наследования), что позволяет исключать описания повторяющихся сведений. На рис.6 представлены схемы, иллюстрирующие теоретико-множественные отношения.
 |
Рис.6. Схемы, иллюстрирующие теоретико-множественные отношения.
Квантификационные отношения - это отношения, выражающие логические кванторы общности (") и существования ($). Логические кванторы применяются для представления общезначимых утверждений типа "Каждый станок периодически требует профилактического ремонта" и "Существует робот А, который может обслуживать все станки группы В" и т.п. Формальное представление этих отношении опирается на приписывание кванторов высказываниям семантических сетей.
С семантическими сетями связаны такие понятия, как
денотат и концепт. Денотат - это сущность предметной
области, обозначаемая некоторым знаком. Концепт - это
свойство денотата. С понятием знака (выражаемого буквой,
цифрой, словом и т.п.) связаны, в свою очередь, понятие
интенсионала и экстенсионала. Интенсионал знака определяет
содержание связанного с ним понятия. Экстенсионал знака
определяет класс всех его допустимых денотатов.
Например, для понятия "студент" интенсионалом будет
высказывание "Человек, учащийся в институте", а
экстенсионалом - все множество конкретных людей, учащихся
в институтах. В соответствии с вышесказанным различают
интенсиональные и экстенсиональные знания.
Интенсиональные знания - это общие знания о предметной области.
Э кстенсиональные знания - это конкретные знания о предметной области (факты).
В общем случае семантическая сеть, описывающая некоторую предметную область, имеет интенсиональную и экстенсиональную части (подсети).
Интенсиональная подсеть описывает общие знания о моделируемой предметной области. Экстенсиональная подсеть описывает фактические знания о моделируемой предметной области.
Такой подход к представлению знаний с помощью семантических сетей является весьма эффективным, так как позволяет исключить дублирование информации при описании предметных областей.
Лекция №4. Сети фреймов
Время: 2 часа (90 мин.)
Развитием подхода семантических сетей явились так называемые сети фреймов, представляющие собой определенным образом упорядоченные семантические сети.
Для описания событий, объектов и состояний объектов предметных областей здесь используются специальные конструкции, называемые фреймами. В самом простом случае фрейм включает в себя набор характеристик, необходимых для описания той или иной сущности предметной области.
Графически структуры фреймов, используемые для описания событий, объектов и их состояний могут быть представлены следующим образом:
1. Структура фрейма для описания событий.
< Имя события >
Здесь <зн> – значение той или иной характеристики.
2. Структура фрейма для описания объектов.
<Имя объекта>
 |
3. Структура фрейма для описания состояний объектов.
<Имя состояния объекта>
 |
Приведенные выше фреймы без указания конкретных имен и значений характеристик представляют собой фреймы-прототипы, используемые для описания конкретных событий и объектов предметных областей. Заполненный фрейм-прототип для конкретного события, объекта или состояния объекта представляет собой уже фрейм-пример или, как еще говорят, фрейм- экземпляр. Характеристики, используемые в структурах фреймов, получили название слотов. Слот, получивший значение, считается
заполненным. В противном случае – пустым. Примерами фреймов-экземпляров могут служить следующие фреймы:
1. Фрейм-пример события «Выполнение команды READ».
Выполнение команды READ
 |
2. Фрейм-пример объекта «Команда READ».
Команда READ
 |
3. Фрейм-пример состояния «Информация на ВУ».
Информация на ВУ
|
4. Фрейм-пример состояния «Информация в ОП ЭВМ».
Информация в ОП ЭВМ
 |
5. Фрейм-пример объекта «Информация».
Информация
*
Здесь звездочкой отмечен самоопределённый объект, т.е. объект, не требующий определения в данном контексте.
Для представления знаний с помощью фреймов используются декларативные языки ролевого типа. Основной конструкцией таких языков является ролевой фрейм, который может быть представлен следующим образом:
<имя фрейма> <R1=V1>, < R2=V2>,…, < Rn=Vn>
Здесь Ri, – имя i-го слота, соответствующего характеристике (роли), используемой для описания некоторой сущности предметной области; Vi, – значение i -го слота.
Используя понятие ролевого фрейма можно определить структуры ролевых фреймов для описания событий, объектов и их состояний следующим образом:
1. Структура ролевого фрейма для описания событий.
Е. <имя события> R.REL E1 = VAL E1,
R.REL E2 = VAL E2,
. . .
R.REL Ek = VAL Ek
где Е – общий идентификатор фреймов событий;
R.REL Ei - i-я характеристика события;
VAL Ei - значение R.REL Ei.
2. Структура ролевого фрейма для описания объектов.
О. <имя объекта> R.REL 01 = VAL 01,
R.REL 02 = VAL 02,
. . .
R.REL 0m = VAL 0m
где О - общий идентификатор фреймов объектов;
R.REL 0i - i-я характеристика объекта;
VAL 0i - значение R.REL 0i.
3. Структура ролевого фрейма для описания состояний объектов.
S. <имя состояния> R.REL S1 = VAL S1,
R.REL S2 = VAL S2,
. . .
R.REL Sn= VAL Sn
где S - общий идентификатор фреймов состояний;
R.REL Si - i-я характеристика состояния объекта;
VAL Si - значение R.REL Si
Используя определенные выше ролевые фреймы-прототипы можно описывать различного рода предметные области в виде наборов фреймов-экземпляров.
Ниже приводятся примеры фреймов-экземпляров, использованных для описания событий, объектов и состояний объектов, соответствующих предыдущим примерам:
1. Описание события «Выполнение команды READ».
Е. READ R.ДЕЙСТВИЕ = 'чтение',
R.ОБЪЕКТ = 'информация',
R.СУБЪЕКТ = 'команда READ',
R.УСЛОВИЕ = 'информация на ВУ',
R.ЦЕЛЬ = 'перемещение информации
с ВУ в ОП ЭВМ',
R.РЕЗУЛЬТ = 'информация в ОП ЭВМ'
2. Описание объекта «Команда READ».
O. READ R.НАЗНАЧ. = 'перемещение информации
с ВУ в ОП ЭВМ',
R.ФОРМАТ = 'формат команды READ'
3. Описание состояния «Информация на ВУ».
S.INF1 R.СУБЪЕКТ = 'информация',
R. ПРИНАДЛ. = 'ВУ'
4. Описание состояния «Информация в ОП ЭВМ».
S.INF2 R.СУБЪЕКТ = 'информация',
R. ПРИНАДЛ. = 'ОП ЭВМ'
5. Описание объекта «Информация».
О.INF *
Здесь символы апострофов заключают в себе значения, являющиеся текстовыми константами. Если же в качестве значений слотов использовать идентификаторы (например, идентификаторы фреймов объекта O.READ и состояний S.INF1 и S.INF2 во фрейме E.READ), то можно устанавливать связи между различными фреймами. Например:
Е. READ R.ДЕЙСТВИЕ = 'чтение',
R.ОБЪЕКТ = 'информация',
R.СУБЪЕКТ = O.READ,
R.УСЛОВИЕ = S.INF1,
R.ЦЕЛЬ = 'перемещение информации
с ВУ в ОП ЭВМ',
R.РЕЗУЛЬТАТ = S.INF2
Таким образом, за счет ссылок фреймы могут связываться друг с другом, образуя весьма сложные структуры, называемые сетями фреймов.
В дополнение к вышеизложенному следует отметить, что со слотами фреймов могут связываться различные процедуры, получившие название присоединенных процедур и используемые для преобразования информации внутри фреймов, а также для вычисления значений слотов с использованием принципа наследования. Они делятся на процедуры-демоны, которые активизируются автоматически и процедуры-слуги, активизируемые по запросам. Однако следует отметить, что процедуры являются лишь возможными, но не обязательными элементами ролевых фреймов.
Дата: 2018-11-18, просмотров: 560.
