Семантическая сеть как программа

Важнейшей концепцией формализма семантических сетей является иерархия понятий и связанное с ней наследование атрибутов между уровнями иерархии (IS - A).

Если семантическую сеть рассматривать как описание отношений, которые поддерживаются между понятиями, то ее непосредственно, можно реализовать на языке Пролог. На рис. 7 представлена структура сети, аналогичная примеру предыдущего раздела.

Рисунок 7. Пример семантической сети.

Эта сеть может быть реализована как программа, обобщенная структура которой будет иметь вид:

is_a (ласточка, птица). is_a ("Ласта", ласточка). /* учет иерархии наследования */ является (X,Y):- is_a(X,Y). является (X,Y):- is_a(Z,Y), является(X,Z). имеет (крылья, птица). /* учет наследования атрибутов между уровнями иерархии*/ имеет (X,Y): - является (Y,Z), имеет (X, Z).

Если модель представления знаний должна учитывать такое свойство всех ласточек, что все они имеют черный цвет, то рассматриваемая семантическая сеть должна быть дополнена еще одной вершиной и дугой, связывающей эту вершину с понятием ласточка отношением PART_OF (рис. 8).

Рисунок 8. Cемантическая сеть, учитывающая черный цвет ласточек.

Для реализации этой семантической сети в исходную Пролог-программу достаточно добавить всего лишь один факт, а именно:

имеет (черный_цвет, ласточка).

В том случае, если проектируемая модель представления знаний должна учитывать такое общее для всего класса птиц свойство, что они летают, то исходную семантическую сеть следует немного преобразовать и она будет иметь вид (рис. 9):

Рисунок 9. Учет общего свойства птиц, что они летают.

Особенность перехода от этой семантической сети к Пролог-программе состоит в том, что он потребует добавления в программу не только факта

летает (птица).

но и правила, которое должно реализовать иерархию наследования. В данном конкретном случае оно будет иметь вид:

летает (Х):- является (Х, Y), летает (Y).

Следует отметить, что в рассматриваемой модели представления знаний понятие птица не имеет никаких биологических атрибутов. Оно определено как некоторый объект, который имеет крылья и может летать. Под такое определение понятия птица подпадает и такой объект, как самолет, что может быть учтено в семантической сети (рис. 10).

Рисунок 10. Пример семантической сети.

В том случае, когда понятие "птица" будет иметь такие свойства, которые принципиально отличают его от понятия "самолет", следует в семантическую сеть ввести новый объект. Для него надо будет переопределить свойство "летает", а в качестве его наследников определить объекты "птица" и "самолет".

Элементы семантической сети

Семантическая сеть представляет собой ориентированный граф с помеченными (поименованными) дугами и вершинами. Основными элементами сети являются вершины и дуги. При этом вершинам семантической сети соответствуют понятия, события и свойства (рис. 11).

Рисунок 11. Вершины семантической сети.

· Понятия – представляют собой сведения об абстрактных или физических объектах предметной области или реального мира.

· События – представляют собой действия происходящие в реальном мире и определяются:

o указанием типа действия;

o указанием ролей, которые играют объекты в этом действии.

· Свойства – используются для уточнения понятий и событий. Применительно к понятиям они описывают их особенности и характеристики (цвет, размер, качество), а применительно к событиям – продолжительность, время, место.

Дуги графа семантической сети — отображают многообразие семантических отношений, которые условно можно разделить на четыре класса (рис. 12).

 

Рисунок 12. Классификация семантических отношений.

Лингвистические отношения – отображают смысловую взаимосвязь между событиями, между событиями и понятиями или свойствами. Лингвистические отношения бывают:

· глагольные (время, вид, род, залог, наклонение);

· атрибутивные (цвет, размер, форма);

· падежными.

Логические отношения – это операции, используемые в исчислении высказываний (алгебре логики): дизъюнкция, конъюнкция, инверсия, импликация.

Теоретико-множественные – это отношение подмножеств, отношение части и целого, отношение множества и элемента. Примерами таких отношений являются "IS-A" и "PART-OF".

Квантифицированные отношения – это отношения, которые используют логические кванторы общности и существования. Они используются для представления таких знаний как «Любой станок надо ремонтировать», «Существует работник А, обслуживающий склад Б».