Сетевая модель представления знаний

Данная модель представления знаний была предложена американским психологом Куиллианом.

В основе моделей этого типа лежит конструкция, названная семантической сетью. Семантический подход к построению систем искусственного интеллекта находит применение в системах понимания естественного языка, в воп­рос­но-ответных системах, в различных предметно-ориентированных сис­те­мах.

Термин семантическая означает смысловая, а сама семантика — это наука, устанавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозначают, то есть наука, определяющая смысл знаков.

В самом общем случае семантическая сеть представляет собой ин­фор­­мационную модель предметной области и имеет вид графа, вершины ко­то­рого соответствуют объектам предметной области, а дуги — отно­ше­ни­ям между ними.

Дуги могут быть определены разными методами, зависящими от ви­да представляемых знаний. Обычно дуги, используемые для пред­ставления иерархии, включают дуги типа «множество», «под­мно­жество», «элемент». Семантические сети, применяемые для опи­сания естественных языков, исполь­зуют дуги типа «агент», «объект», «реципиент».

Понятиями обычно выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения — это связи типа: «это» («is»), «имеет частью» («has part»), «принадлежит», «любит». Характерной особенностью семантических сетей является обязательное наличие трех типов отношений:

  • класс — элемент класса;
  • свойство — значение;
  • пример элемента класса.

Можно ввести несколько классификаций семантических сетей. Например, по количеству типов отношений:

  • однородные (с единственным типом отношений);
  • неоднородные (с различными типами отношений).

По типам отношений:

  • бинарные (в которых отношения связывают два объекта);
  • парные (в которых есть специальные отношения, связывающие более двух понятий).

Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения:

  • связи типа «часть-целое» («класс-подкласс», «элемент-мно­жество» и т.п.);
  • функциональные связи (определяемые обычно глаголами «производит», «влияет»...);
  • количественные (больше, меньше, равно...);
  • пространственные (далеко от, близко от, за, под, над...);
  • временные (раньше, позже, в течение...);
  • атрибутивные связи (иметь свойство, иметь значение...);
  • логические связи (и, или, не) и др.

Пример 1.Предложения «Куин Мэри является океанским лайнером» и «Каждый океанский лайнер является кораблем». Они могут быть представлены через семантическую сеть.

Рис. 4.1. Пример семантической сети

Пример 2. Понятие «корабль».

Рис.4.2. Семантическая сеть для понятия «корабль»

Проблема поиска решения в базе знаний типа семантической сети сво­дится к задаче поиска фрагмента сети, соответствующего некоторой подсети, соответствующей поставленному вопросу.

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.

Для реализации семантических сетей существуют специальные се­те­вые язы­ки (NET, SIMER+MIR и др.). Известны системы, ис­поль­зу­ю­щие семан­ти­ческие сети в качестве языка представления зна­ний— PROSPECTOR, CASNET, TORUS.