Вопрос 4. Семантические сети.

Семантическая сеть — это модель формализации знаний в виде ориентированного графа с размеченными вершинами и дугами. Вершинам соответствуют объекты, понятия или ситуации, а дугам — отношения между ними.

В качестве понятий обычно выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения — это связи типа: «это» («АКО — A-Kind-Of», «is»), «имеет частью» («has part»), «принадлежит». Характерной особенностью семантических сетей является обязательное наличие трех типов отношений:

• класс—элемент класса;

• свойство—значение;

• пример элемента класса.

Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения: .

• связи типа «часть—целое»;

• функциональные связи (определяемые обычно глаголами «производит», «влияет» и др.);

• количественные (больше, меньше, равно и т. д.);

• пространственные (далеко от, близко от и др.);

• временные (раньше, позже и др.);

• атрибутивные связи (иметь свойство, иметь значение);

• логические связи (И, ИЛИ, НЕ);

• лингвистические связи и др.

Достоинства сетевых моделей [52]:

• большие выразительные возможности;

• наглядность системы знаний, представленной графически;

• близость структуры сети, представляющей систему знаний, семантической структуре фраз на естественном языке;

• соответствие современным представлениям об организации долговременной памяти человека.

Недостатки сетевых моделей [52]:

• сетевая модель не дает ясного представления о структуре предметной области, которая ей соответствует, поэтому формирование и модификация такой модели затруднительны;

• сетевые модели представляют собой пассивные структуры, для обработки которых необходим специальный аппарат формального вывода и планирования;

• сложность поиска вывода на семантических сетях.

Вопрос 5. Фреймовые модели представления зна­ний.

Термин фрейм (frame — каркас, рамка) предложен М. Минским в 70-е годы для обозначения структуры знаний по восприятию пространственных сцен. Эта модель, как и семантическая сеть, имеет глубокое психологическое обоснование. Под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация. Например, слово «комната» вызывает образ комнаты — «жилое помещение с четырьмя стенами, полом, потолком, окнами и дверью». Из этого описания ничего нельзя убрать, например, убрав окна, мы получим уже чулан, а не комнату. Но в нем есть «слоты» — незаполненные значения некоторых атрибутов — количество окон, цвет стен, высота потолка, покрытие пола и др. Такой образ и называется фреймом (фреймом минимального описания). Фреймом называется также и формализованная модель этого образа.

Фреймовая модель, основанная на теории М. Минского, представляет собой систематизированную в виде единой теории технологическую модель памяти человека и его сознания. В общем случае фрейм определяется следующим образом:

ƒ = [(r₁, v₁),…,(r_n, v_n)],

где ƒ – имя фрейма; v_i – значение слота,

или

(ИМЯ ФРЕЙМА:

(имя 1-го слота: значение 1 -го слота),

(имя 2-го слота; значение 2-го слота),

(имя n-го слота: значение n-го слота)). .

Значением слота может быть практически все что угодно.

Все фреймы взаимосвязаны и образуют единую фреймовую структуру, в которой органически объединены декларативные и процедурные знания. Это дает возможность достаточно быстро производить композицию и декомпозицию информационных структур аналогично тому, как это делал бы человек при описании структуры своих знаний.

Важнейшим свойством фреймов является заимствованное из теории семантических сетей наследование свойств. И во фреймах, и в семантических сетях наследование происходит по связям типа «это» (АКО — A-Kind-Of). Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются, то есть переносятся, значения аналогичных слотов, причем наследование свойств может быть частичным.

Фреймовые модели является достаточно универсальными, поскольку позволяют отобразить все многообразие знаний о мире посредством [9]:

• фреймов-структур для обозначений объектов и понятий (заем, залог, вексель);

• фреймов-ролей (менеджер, кассир, клиент);

• фреймов-сценариев (банкротство, собрание акционеров);

• фреймов-ситуаций (авария, рабочий режим устройства и т. д.).

К основным достоинствам фреймовой модели относятся:

• способность отражать концептуальную основу организации памяти человека;

• наглядность представления;

• модульность;

• возможность использования значений слотов по умолчанию.

Однако фрейм-представление является не конкретным языком представления знаний, а некоторой идеологической концепцией, реализуемой по-разному в различных языках. Теория фреймов послужила толчком к разработке нескольких языков представления знаний, которые благодаря своим широким возможностям и гибкости стали в последние годы довольно распространенными. Основным недостатком фреймовых моделей является отсутствие механизмов управления выводом.