Структурирование знаний в семантической сети.

В иерархической структуре понятий существуют предикат отношений двух типов: является (IS-A) и часть (PART-OF). Иерархия показывает отношения включения понятия. Способ включения можно назвать понятием верхнего уровня, а способ удаления – понятием нижнего уровня. Экземпляр (instance) нижнего уровня содержит в основном все атрибуты, которые имеет экземпляр понятия верхнего уровня (прототип). Это свойство называется наследованием атрибутов между уровнями иерархии IS-A.

Выражение PART-OF показывает отношение «целое -часть». Этот способ показывает отношения между экземплярами класса, причем основная часть показывает внутреннюю структуру предиката.

Семантическими сетями можно также представлять знания, касающиеся атрибутов объекта. Используя отношения IS-A и PART-OF, можно вывести факт, что объект обладает определенной характеристикой или свойством. Другими словами, факт, объявляемый для вершин на верхнем уровне иерархической структуры, на основе предпосылки, говорящей о справедливости его для узлов нижнего уровня, показывает возможность вывода множества фактов с помощью отношения IS-A.

Вывод такого типа называется наследованием свойства, а ветвь IS-A называется ветвью наследования свойства.

Вершины семантической сети обычно показывают объект проблемной области, концепт, ситуацию и т.п., а дуги – отношения между ними.

Большинство систем с семантическими сетями имеет унифицированную структуру применительно к факторам действия и объекта по отношению к некоторому концепту. Преимущества использования такой структуры в вершинах сети заключаются в возможности наследования ожидаемых значений и значений по умолчанию, которые являются значениями атрибута в вершине экземпляра.

Большой проблемой, характерной для семантических сетей, является наследование атрибутов между иерархическими уровнями. Другими словами, результат вывода, получаемого с помощью семантической сети, не гарантирует достоверность как логический формализм. Это обусловлено тем, что процедура вывода по определению не более как наследование свойств ветви IS-A. Вследствие этого требуются также способы представления данных и вывода, которые обеспечивали бы одновременно управление наследованием.

Процедурные семантические сети.

Для отражения иерархических отношений между точками соприкосновения концептов, а также для установления связей между узлами, показывающими концепты и их экземпляры, используются отношения IS-A. Однако для четкого разграничения вершин концептов и вершин экземпляров используются связи типа instance-of, что позволило обойти упомянутую выше трудность, связанную с наследованием.

В целях введения единой семантики в семантической сети используют процедурные семантические сети [52]. В этом случае сеть строится на основе класса (понятия), а вершины, дуги (отношения) и процедуры представлены как объекты.

Процедурами определяются следующие основные действия над дугами (связями):

- установление связи;

- аннулирование связи;

- подсчет числа вершин, соединенных заданной дугой;

- проверка наличия – отсутствия связи между заданными вершинами.

Существуют также процедуры, определяющие основные действия над вершинами, например:

- определение экземпляра класса;

- аннулирование экземпляра;

- подсчет числа экземпляров, принадлежащих к классу;

- проверка принадлежности экземпляр к некоторому классу.

Благодаря этим процедурам семантическими сетями можно представлять процедурные знания.

Вывод в семантических сетях.

Особенностью семантической сети (которая в то же время является ее недостатком) заключается в целостности системы, выполненной на ее основе, не позволяющей разделить БЗ и механизм вывода. Обычно интерпретация семантической сети определяется с помощью использующих ее процедур. Эти процедуры основаны на нескольких способах, но наиболее типичный из них – это способ сопоставления частей сетевой структуры. Он основан на построении подсети, соответствующей вопросу, и сопоставлении ее с базой данных сети. При этом для исчерпывающего сопоставления с БД вершинам переменных подсети присваиваются гипотетические значения.

В семантических отношениях узлов и дуг семантической сети не должно быть противоречий.

Факты, в явном виде не содержащиеся в системе, могут быть, выведены из других знаний. В системах обработки естественного языка такие выводы обычно получают из известных знаний эпи­зодического уровня и глобальных знаний. Выводы в семантиче­ских сетях отличаются значительной полнотой, они скорее сравни­мы с нестандартными выводами процедурного представления и имеют ясную концептуальную интерпретацию. Последовательное применение подобных правил вывода может привести к образо­ванию так называемых «цепочек вывода», которые в отдельных случаях могут достигать значительной длины.

Особый тип генерации вывода, используемый в семантических сетях, - это так называемый метод «распространяющейся актив­ности и техники пересечений» [119]. Этот метод играет важную роль в обработке контекстов. Процесс осуществляется построени­ем цепочек выводов на основе введенных высказываний во всех направлениях до тех пор, пока не обнаружится пересечение где-либо в сети.

Предлагаемые методы подобны тем, что используются в систе­мах представления знаний на базе логики предикатов: расшире­ние семантических сетей за счет введения в них знаний о приме­нении; тематическая структуризация; предметно-ориентированная иерархия; разработка глобальных схем представления, в которых использовались бы семантические сети, содержащие локальные знания.