Сетевая модель представления знаний
В основе сетевой модели лежит идея о том, что любые знания можно представить в виде совокупности объектов (понятий) и связей (отношений) между ними.
Известно, что любую конкретную ситуацию в реальном мире, всегда можно представить в виде совокупности взаимосвязанных понятий. Причем число базовых отношений не может быть бесконечным (оно заведомо меньше 300); все остальные отношения выражаются через базовые в виде их комбинаций. Эта гипотеза служит основой утверждения о том, что семантические сети являются универсальным средством для представления знаний в интеллектуальных системах.
Семантической сетью называется ориентированный граф с помеченными вершинами и дугами, где вершинам соответствуют конкретные объекты, дугам - отношения между ними.
Семантические сети являются весьма мощным средством представления знаний. Однако для них характерны неоднозначность представлений знаний и неоднородность связей.
В семантических сетях используются три основных типа объектов:
Понятия представляют собой сведения об абстрактных или конкретных (физических) объектах предметной области.
События - это действия, которые могут внести изменения в предметную область, т.е. изменить состояние предметной области.
Свойства используются для уточнения понятий и событий.
Применительно к понятиям свойства описывают их особенности или характеристики, например - цвет, размер, качество. Применительно к событиям свойства - продолжительность, место, время и т.д.
В семантической сети возможно ввести различные виды отношений между объектами.
Атрибутивные отношения - это отношения между объектом и свойством, например, цвет, размер, форма, модификация и т.д. На рисунке 1 приведен пример семантической сети с использованием атрибутивных отношений.
Рисунок 1 - Пример атрибутивных отношений
Теоретико-множественные (иерархические) отношения - это отношения между элементом множества (подмножества) и множеством, отношение части и целого, отношение между элементом класса и классом и т.п. Данный тип отношений используется для хранения в базе знаний сложных (составных или иерархических) понятий. Этот тип отношений иллюстрируется на рисунке 2.
Рисунок 2 - Пример теоретико-множественных отношений
К базе знаний представленной семантической сетью, возможны следующие основные типы запросов:
запрос на существование;
запрос на перечисление.
Запрос к банку знаний, обрабатываемый системой управления базой знаний, представляет собой набор фактов (ситуацию), при описании которого допускается использование переменных вместо значений атрибутов, имен понятий, событий и отношений.
Запрос на существование не содержит переменных и требует ответа типа ДА, если изоморфное вложение графа запроса в семантическую сеть удалось, и НЕТ – в противоположном случае.
Кроме того, на семантических сетях можно использовать методы доказательства, используемые в логике предикатов, т.к. семантическая сеть легко преобразуется в логику предикатов 1-го порядка (каждое ребро можно представить в виде бинарного предиката).