Поняття І Призначення Семантичних Мереж

Пропозиціональна логіка використовується для маніпулювання виразами — пропозиціями людської мови, істинне чи хибне значення яких може бути визначено. Наприклад: «усі собаки — ссавці» або «трикутник має три сторони». Для більш наочного — визуалізованого способу подання пропозициональных інформації в процесі проектування експертних систем використовуються семантичні мережі.
Висловлювання мають форму декларативних знань, оскільки в них затверджуються факти. З точки зору математики, семантична мережа є поміченим орієнтованим графом. При цьому, вираз завжди вважається атомарним, оскільки його справжнє значення не підлягає подальшій декомпозиції.
Семантичні мережі вперше були розроблені для досліджень в області штучного інтелекту як спосіб опису людської пам’яті Квиллианом (Quillian) в 1968 році. Квиллиан використовував семантичні мережі для аналізу значення слів у реченнях. У наступні часи семантичні мережі успішно застосовувалися для розв’язання багатьох завдань, пов’язаних з поданням знань. Їх цінність полягає у можливості враховувати в базі знань, крім форм тверджень, їх семантику. Такі знання дозволяють експертним системам дійти прийнятного логічного виводу при роботі з неоднозначними фактами.
Структура семантичної мережі відображається графічно за допомогою вузлів і дуг, що з’єднують їх. Вузли називаються об’єктами, а дуги — зв’язками або ребрами. Зв’язку в семантичній мережі застосовуються для подання відносин, а вузли, як правило для представлення фізичних об’єктів, концепцій або ситуацій.
Для семантичних мереж відносини мають особливо важливе значення, оскільки утворюють базову структуру для організації знань. Знання, задані без урахування відносин, перетворюються просто в колекцію непов’язаних фактів. Тільки при визначенні відносин, знання набувають вигляду пов’язаної структури, дослідження якої дозволяє логічним шляхом створювати інші знання. На підставі наведеного прикладу, можна зробити висновок, що Ганна і Борис — бабуся і дідусь Івана, незважаючи на те, що на малюнку не є явна зв’язок, позначений як «онук».
Семантичні мережі іноді називають асоціативними мережами, так вузли мереж таких пов’язані, тобто асоційовані між собою. У наукових дослідженнях Квиллиана, людська пам’ять від початку моделювалася як асоціативна мережа, в якій поняття були представлені у вигляді вузлів, а зв’язку показували, як ці поняття поєднуються один з одним.
Згідно з вказаною моделлю, якщо відбувається стимуляція одного вузла, як в результаті читання слів у реченні, то йде активізація зв’язків цього вузла з іншими вузлами. Надалі ця активність поширюється по мережі. Як тільки вузол отримує достатню активізацію, у свідомому розумі виникає концепція, представлена цим вузлом. Наприклад, відомо, що людина знає тисячі слів, але в процесі читання пропозиції, в її свідомості відображаються тільки ті слова, які вона читає.
Як показала практика, у багатьох способах представлення знань, особливо корисним є застосування стосунків однакових типів. Тому, при побудові семантичних мереж для представлення знань в різних предметних областях, замість того, щоб кожного разу визначати нові відносини, прийнято використовувати саме стандартизовані типи.
Зв’язку в семантичних мережах
До найбільш широко використовуваних зв’язків у семантичних мережах відноситься зв’язок типу IS-A. Він означає, що окремий об’єкт є екземпляром певного класу. Прикладом такого типу зв’язків може бути віднесення клієнтів банківських установ до певного класу. Зв’язок IS-A використовується для позначення відносин між окремими об’єктами через належність їх до спільного класу завдяки тотожності атрибутів.
Іншим, широко застовуваним типом зв’язку є тип A-KIND-OF (записується як АКО). На відміну від зв’язку IS-A, який визначає відносини між окремими об’єктами і родовими класами, зв’язок АКО визначає відношення між самими родовими класами . Слід відзначити, що загальний клас, на який вказує стрілка АКО, називається суперкласом. У разі, якщо суперклас має зв’язок АКО, що вказує на інший вузол, то він, разом з тим, є класом суперкласу.
Повторення характеристик вузла в його нащадках називається спадкуванням. Якщо немає доказів, що дозволяють стверджувати протилежне, важається, що всі елементи деякого класу успадковують всі властивості суперклассов цього класу. Зв’язку та спадкування є основою ефективних способів представлення знань, оскільки дають можливість представляти значну кількість складних відносин з допомогою декількох вузлів і зв’язків.
У семантичних мережах використовуються також зв’язку інших типів. Зокрема, до них відноситься связьCAUSE, що виражає причинні знання. Наприклад, гаряче повітря CAUSE (стає причиною того, що повітряна куля піднімається вгору.
Ще одним важливим зв’язком семантичних мереж є зв’язок HAS-A, встановлює відносини між класом і підкласом. Спрямованість зв’язку HAS-A протилежна по відношенню до зв’язку АКО. Цей тип часто використовується для позначення відношення між об’єктом і його складовою частиною, наприклад:
банк HAS-A касу
банк HAS-A бухгалтерію
банк IS-A Райффайзен
Тобто, можна сказати, що якщо зв’язок IS-A встановлює відносини між значенням і атрибутом, то зв’язок HAS-A — між об’єктом і атрибутом.
Всі об’єкти одного класу повинні мати один або кілька загальних атрибутів. Комбінація атрибута і значення називається властивістю. Такі три поняття, як об’єкт, атрибут і значення, зустрічаються разом настільки часто, що з’являється можливість створити спрощену семантичну мережу з використанням лише цих понять. Для того, щоб охарактеризувати всі знання, представлені у семантичній мережі, можна скористатися триплетом «об’єкт-атрибут-значення» (object-attribute value- OAV).
Саме такі триплети були використані при створенні експертної системи MYCIN, призначена для діагностики інфекційних захворювань. У ній на основі триплетів «об’єкт-атрибут-значення» була реалізована система узгодження фактів і антецедентів продукційних правил.