Представление знаний семантическими сетями и выводы

“Семантика” – значение, смысл художественного произведения, слова, действия, обстоятельства и т. д., переданные с помощью каких-либо представлений и выражений.

Семантика (по Моррису) означает определённые общие отношения между символами и объектами, представленными этими символами.

Прагматика – выразительные (охватывающие) отличия между символами и создателями (или пользователями) этих символов.

Первоначально в психологии изучались объекты, определённые семантичностью, с точки зрения известных ассоциативных свойств, накопленных в системе поведения и обучения человека.

Затем были изучены принцип действия человеческой памяти (способы хранения информации и знаний), в частности предположительные (гипотетические) структурные модели долговременной памяти.

Модель TLC

В качестве структурной модели долговременной памяти Куиллиан предложил модель понимания смысла слов, TLC – модель (Teacheble Language Comprehender : доступный механизм понимания языка). Сетевая структура – способ представления семантических отношений между концептами (словами). Данная модель имитирует естественное понимание языка человеком, откуда основная идея – описание значений класса, к которому принадлежит объект, его прототипа и установление связи со словами, отображающими свойства объекта.

В модели Куиллиана концептуальные объекты представлены ассоциативными   сетями, состоящими из величин, показывающих концепты и другие показательные отношения между концептами.

На рис. 4.1  представлен пример связи объекта и его свойств. Здесь с отношением “класс” ассоциируется значение “ёмкость”, с отношением “свойство” ассоциируется значение “металл, с носиком”, с отношением “пример” ассоциируется значение “металлический”.

Подобная структура называется плоскостью, описываемые концепты объекта – вершинами типа, ассоциативные слова (связанные с концептами отдельные слова) – вершинами лексем. В любой плоскости существует одна вершина типа и только необходимое для определения концептов, описывающих его, число вершин лексем.

На рис. 4.2 приведен пример модели Куиллиана.

Здесь “Паровой экскаватор” – вершина типа. Имеет одну вершину лексемы “машина”, которая с помощью указателя образует ещё одну вершину типа, которой также принадлежит несколько вершин лексем.

Вершины лексем определяют всевозможные сущности, имеющие место в реальном мире (классы, свойства, процедуры, время, место, средства, объекты и т. п.). Преимущество по сравнению с типами – экономия памяти ЭВМ, предотвращение дублирования определения концептов.

В TLC – модели используется представление данных в форме “элемент” и “свойство”.

Можно структурировать знания, если заменить вершину типа на элемент, а вершину лексемы на свойство. Из-за этого данные, основанные на фреймах в дополнительной памяти, можно представить с помощью структур трёх типов: элементы, свойства и указатели (рис. 4.3, а).

Элемент – факт, например, объект, событие, понятие. За элемент обычно принимается отдельное слово, имя существительное, предложение или контекст.

Свойство – структура, описывающая элемент, прилагательное, наречие, глагол.

Указатель  связывает элемент и свойства.

Список свойств состоит из пар “атрибут – значение”.

Правила, регламентируют структуру указателей “элемент” – “свойство”:

Элемент имеет прототип.

Свойство имеет атрибут и значение.

Элемент, представляющий понятие “клиент” имеет один список свойств. Атрибуты свойств и их значения декларируют предложение “специалист нанимается”. Свойство нижнего уровня имеет свой атрибут “by”, значение которого связано с понятием “клиент”. Это представление данных описывает контекст: “клиент – это человек, который нанимает специалистов” (рис. 4.3, б).

Формализация семантической сети

При построении семантической сети отсутствуют ограничения на число связей элементов и свойств и сложность сети. Поэтому функции, указываемые указателями, желательно в некоторой степени упорядочить. Куиллиан предложил определять функции между понятиями с помощью: 1) подмножества старшего множества, 2) индекса (наречие, имя прилагательное), 3) логического правила И, 4) логического правила ИЛИ, 5) логического правила Исключающее ИЛИ и т. п. Кроме того, в качестве операторов отношения для группировки элементов (вершин) были предложены отношения “близости”, “следствия”, “предпосылки” и “сходства”. Поскольку все эти отношения зависят от мира (мир — конкретная формальная теория, полностью задаваемая участвующими в ней элементарными объектами (алфавитом), правилами построения выражений из этих объектов (формул), набором аксиом, касающихся формул, и набором правил вывода), в котором используются, то их унификация является сложной задачей. Внимания заслуживают отношения, предложенные для многих миров. Только благодаря этим отношениям становится возможным представление семантическими сетями.

Важность модели семантической сети Куиллиана, с точки зрения многочисленных приложений, определяется следующими моментами.

1)    В отличие от традиционных методов семантической обработки с анализом структуры предложения были предложены новые парадигмы в качестве модели представления структуры долговременной памяти, в которой придается значение объему языковой активности.

2)  Был предложен способ описания структуры отношений между фактами и понятиями с помощью средства, называемого семантической сетью, отличающейся несложным представлением понятий. Кроме того, был предложен способ семантической обработки в мире понятий на основе смысловой связи (смыслового обмена) между прототипами.