Семантическая сеть -- информационная модель предметной области, имеющая вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги (рёбра) задают отношения между ними. Объектами могут быть понятия, события, свойства, процессы. Таким образом, семантическая сеть является одним из способов представления знаний. В названии соединены термины из двух наук: семантика в языкознании изучает смысл единиц языка, а сеть в математике представляет собой разновидность графа -- набора вершин, соединённых дугами (рёбрами). В семантической сети роль вершин выполняют понятия базы знаний, а дуги (причем направленные) задают отношения между ними. Таким образом, семантическая сеть отражает семантику предметной области в виде понятий и отношений.
Идея систематизации на основе каких-либо семантических отношений предлагалась ещё учёными ранней науки. Примером этого может служить биологическая классификация Карла Линнея 1735 г. Если рассматривать её как семантическую сеть, то в данной классификации используется отношение подмножества, современное AKO.
Прародителями современных семантических сетей можно считать экзистенциальные графы, предложенные Чарльзом Пирсом в 1909 г. Они использовались для представления логических высказываний в виде особых диаграмм. Пирс назвал этот способ «логикой будущего».
Важным начинанием в исследовании сетей оказали работы немецкого психолога Отто Зельца 1913 и 1922 гг. В них для организации структур понятий и ассоциаций, а также изучения методов наследования свойств он использовал графы и семантические отношения. Исследователи Дж. Андерсон (1973), Д. Норман (1975) и другие использовали эти работы для моделирования человеческой памяти и интеллектуальных свойств.
Компьютерные семантические сети были детально разработаны Ричардом Риченсом в 1956 году в рамках проекта Кембриджского центра изучения языка по машинному переводу. Процесс машинного перевода подразделяется на 2 части: перевод исходного текста в промежуточную форму представления, а затем эта промежуточная форма транслируется на нужный язык. Такой промежуточной формой как раз и были семантические сети.
Математика позволяет описать большинство явлений в окружающем мире в виде логических высказываний. Семантические сети возникли как попытка визуализации математических формул. Основным представлением для семантической сети является граф. Однако не стоит забывать, что за графическим изображением непременно стоит строгая математическая запись, и что обе эти формы являются не конкурирующими, а взаимодополняющими.
Основной формой представления семантической сети является граф. Понятия семантической сети записываются в овалах или прямоугольниках и соединяются стрелками с подписями -- дугам. Это наиболее удобно воспринимаемая человеком форма. Её недостатки проявляются, когда мы начинаем строить более сложные сети или пытаемся учесть особенности естественного языка.
Классификация семантических сетей:
Для всех семантических сетей справедливо разделение по арности и количеству типов отношений.
По количеству типов, сети могут быть однородными и неоднородными. Однородные сети обладают только одним типом отношений (стрелок), например, таковой является вышеупомянутая классификация биологических видов (с единственным отношением AKO). В неоднородных сетях количество типов отношений больше двух. Классические иллюстрации данной модели представления знаний представляют именно такие сети. Неоднородные сети представляют больший интерес для практических целей, но и большую сложность для исследования.
По арности, типичными являются сети с бинарными отношениями (связывающими ровно два понятия). Бинарные отношения, действительно, они очень просты и удобно выглядят на графе в виде стрелки между двух концептов. Кроме того, они играют исключительную роль в математике. На практике, однако, могут понадобиться отношения, связывающие более двух объектов -- N-арные. При этом возникает сложность -- как изобразить подобную связь на графе, чтобы не запутаться. Концептуальные графы снимают это затруднение, представляя каждое отношение в виде отдельного узла.
Помимо концептуальных графов существуют и другие модификации семантических сетей, это является ещё одной основой для классификации (по реализации).
Потребности проектировщиков баз данных в более удобных и мощных средствах моделирования предметной области вызвали к жизни направление семантических моделей данных. Притом, что любая развитая семантическая модель данных, как и реляционная модель, включает структурную, манипуляционную и целостную части, главным назначением семантических моделей является обеспечение возможности выражения семантики данных.
Семантическая модель - модель предметной области, предназначенная для представления семантики предметной области на самом высоком уровне абстракции. Это означает, что устранена или минимизирована необходимость использовать понятия «низкого уровня», связанные со спецификой физического представления и хранения данных.
Наиболее часто на практике семантическое моделирование используется на первой стадии проектирования базы данных. При этом в терминах семантической модели производится концептуальная схема базы данных, которая затем вручную преобразуется к реляционной (или какой-либо другой) схеме. Этот процесс выполняется под управлением методик, в которых достаточно четко оговорены все этапы такого преобразования.
Наиболее известным представителем класса семантических моделей является модель «сущность-связь» (ER-модель).
Основные преимущества ER-моделей:
Основные элементы ER-моделей:
Сущность - это реальный или представляемый объект, информация о котором должна сохраняться и быть доступна. В диаграммах ER-модели сущность представляется в виде прямоугольника, содержащего имя сущности. При этом имя сущности - это имя типа, а не некоторого конкретного экземпляра этого типа. Для большей выразительности и лучшего понимания имя сущности может сопровождаться примерами конкретных объектов этого типа.
Атрибут сущности - это именованная характеристика, являющаяся некоторым свойством сущности.
Связь - это графически изображаемая ассоциация, устанавливаемая между двумя сущностями. Эта ассоциация всегда является бинарной и может существовать между двумя разными сущностями или между сущностью и ей же самой. В любой связи выделяются два конца (в соответствии с существующей парой связываемых сущностей), на каждом из которых указывается имя конца связи, степень конца связи (сколько экземпляров данной сущности связывается), обязательность связи (т.е. любой ли экземпляр данной сущности должен участвовать в данной связи). Связи позволяют по одной сущности находить другие сущности, связанные с нею.
Графически связь изображается в виде линии, связывающей две сущности или ведущей от сущности к ней же самой. При этом в месте "стыковки" связи с сущностью используются трехточечный вход в прямоугольник сущности, если для этой сущности в связи могут использоваться много экземпляров сущности, и одноточечный вход, если в связи может участвовать только один экземпляр сущности. Обязательный конец связи изображается сплошной линией, а необязательный - прерывистой линией.
В моем курсовом проекте ER-модель имеет связь типа один-ко-многим.
Одной из попыток расширения возможностей СИИ является использование сочетания различных МПЗ фреймов и продукций (продукционные правила в слотах фрейма являются формой присоединения к фрейму процедурных знаний) семантических сетей и логических моделей семантических сетей и продукций. Однако простое объединение в одной БЗ нескольких МПЗ, получивших название комбинированных или смешанных, как правило, малоэффективно. Различные МПЗ не обязательно несовместимы друг с другом, однако они отличаются по степени соответствия конкретным внутренним представлениям эксперта.
Этап концептуального проектирования включает создание концептуальной схемы БД. Спецификации разрабатываются в той степени, которая требуется для перехода к реализации. На этом этапе создаются подробные модели пользовательских представлений данных затем они интегрируются в концептуальную модель (семантическая модель), фиксирующую все элементы корпоративных данных, которые будет содержать БД.
Известно достаточно большое число семантических моделей данных (например, модель "сущность-связь", модель семантических сетей и др.) однако используемые в них понятия, идеи и методы характеризуются большим сходством, что облегчает их совместное рассмотрение.
Модель семантических сетей
Возможности выражения семантики в терминах сущностей и связей весьма ограничены. Повышение выразительной силы изобразительных средств достигается в модели семантической сети. В определенном смысле возможности семантической сети являются наиболее универсальными из известных к настоящему времени.
Принципиальными различиями обладают три модели представления знаний - продукционная модель , модель фреймов и модель семантических сетей.
Концептуальное проектирование служит для получения моделей семантического уровня, определяющих конкретную предметную область . Описание концептуальных моделей отражает объекты ЭИС и связи между ними, но не должно зависеть от методов представления данных в конкретной системе управления базами данных. Концептуальная модель - некоторое формализованное, заданное в явном виде, отображение предметной области , определяющее множество ее состояний, включая правила их изменения. Данная модель призвана обеспечить устойчивую и долговременную работу всей системы, выдерживать замену одного управляющего комплекса на другой.
Классификация показателей народнохозяйственного планирования должна носить многоаспектный характер и строиться в тесном взаимодействии со всеми другими общесоюзными и локальными классификаторами и номенклатурами. Последнее объясняется тем, что в наименованиях показателей находятся термины, входящие в различные классификаторы и номенклатуры. Используя зафиксированные в них отношения между терминами (род -вид, целое - часть и т. п.), можно определять семантические связи между показателями, в том числе вхождение их в определенные виды, типы и классы. Полный состав признаков классификации должен быть определен на основе анализа структуры планов, характера применяемых экономико-математических моделей , методов решения задач , включенных в методическое обеспечение АСПР.
Информация относительно ее возникновения и последующих преобразований проходит три этапа, которые, собственно, и определяют ее семантический, синтаксический и прагматический аспекты. Человек сначала наблюдает некоторый факт окружающей действительности, который отражается в его сознании в виде определенного набора данных. Здесь проявляется синтаксический аспект. Затем после структуризации этих данных в соответствии с конкретной предметной областью человек формирует знание о наблюдаемом факте. Это семантический аспект полученной информации. Информация в виде знаний имеет высокую степень структуризации, что позволяет выделять полную информацию об окружающей нас действительности и создавать информационные модели исследуемых объек-18
Виды знаний могут быть представлены одной из следующих семантических моделей
Приведено планирование базы данных, Выполнен анализ предметной области и построена схема объекты-взаимосвязи, выделены элементы данных и сформулированы семантические правила . Спроектирована модель данных, которая затем преобразуется в логическую модель конкретной системы управления базой данных.
К СЕМАНТИЧЕСКИ ПОЛНОЙ МОДЕЛИ
Так как отношения семантически полной модели могут
Заключительная фаза анализа предметной области состоит в проектировании ее информационной структуры (или концептуальной схемы). Описывать предметную область или проектировать концептуальную схему можно средствами достаточно большого количества моделей, созданных специально для этих целей. В простых случаях для построения концептуальной схемы используют традиционные методы агрегации и обобщений. При агрегации информационные объекты (элементы данных) объединяются в один в соответствии с семантическими связями между объектами.
В рамках каждой БД концептуальные требования обобщаются в концептуальную модель , выраженную абстрактными средствами, позволяющими увидеть все информационное содержание предметной области . Концептуальная модель позволяет как бы подняться вверх над предметной областью и увидеть ее отдельные элементы. При этом подробность, детальность и глубина предметной области зависит от выбранной модели. Модель с минимальными возможностями должна обеспечивать способность задания данных и их взаимосвязи. Соответственно семантическая мощь концептуальной модели увеличивается с возрастанием дополнительного числа характеристик, которые она позволяет оп-
Активные понятийные модели разрабатывались не только для хранения описаний используемых понятий и связей между ними. Ставились цели динамически формировать новые суждения, определять тождество или сходство понятий, производить их интерпретацию вычислительного характера. К таким моделям относятся разные представления семантических сетей , некоторые специальные понятийные модели, например . Однако создание технологически полных механизмов такого рода оказалось очень сложной задачей. Для непосредственного использования в промышленных разработках ИС активные понятийные модели до последнего времени были непригодны.
Определяются составляющие информационной модели , их взаимосвязь и последовательность разработки. Строится технологический маршрут разработки, выделяются отдельные этапы (фазы) процесса, устанавливаются структура и содержание исходных и конечных данных каждого этапа. Выполняются формальные процедуры семантического контроля выходных данных каждого этапа для отладки информационной модели и контроля процесса разработки проекта.
Трем типам знаний соответствуют и три типа моделей для их представления синтаксические, семантические и прагматические. Наличие двух последних является наиболее существенным признаком, отличающим интеллектуальные системы от всех других.
В основе моделей этого типа лежит конструкция, названная ранее семантической сетью . Сетевые модели формально можно задать в виде
Фрейм чаще всего определяют как структуру данных для представления стереотипных ситуаций. При этом способ группирования множества конкретных ситуаций в стереотипную, как правило, не может быть определен строго. Чаще всего стереотипные ситуации (для данной предметной области) выделяет исследователь, опираясь на опыт и данные наблюдений. Неформальные знания исследователя о предметной области можно рассматривать как систему понятий, определяющих представление о конкретных ситуациях . Каждое понятие связывается с конкретной ситуацией , а конкретные ситуации согласуются с соответствующей стереотипной. Если понятия представляют собой неформальные знания о стереотипной ситуации, то фреймы - это формализованные знания. Таким образом, фреймы соответствуют понятиям, отражающим объекты, явления, характеристики предметной области . Это дает основание рассматривать фрейм как семантический блок или модуль модели представления знаний . Модель представления знаний строится в виде сети фреймов, т. е. системы определенным образом взаимосвязанных фреймов. Поэтому в мо-
В ряде систем используются комбинации сетевых и продукционных моделей представления знаний . В таких моделях декларативные знания описываются в сетевом компоненте модели, а процедурные знания - в продукционном. В таком случае говорят о работе продукционной системы над семантической сетью.
В современном мире пропаганда давно уже перестала быть чисто идеологическим занятием, она покоится на жестких научных основаниях. Именно последняя война, получившая название "холодной", была на самом деле войной семантической, войной семиотической. Она дала значительный стимул развитию коммуникативных моделей воздействия. Они в достаточной мере научны, хотя и формулируются с непривычной для нашего уха долей цинизма. Так, американцы считают, что им лучше обработать одного журналиста, чем десять домохозяек или пять врачей. Поскольку человек при этом рассматривается как канал, а не как адресат информации.
Модель семантической сети (модель Куилиана). Семантическая сеть - это направленный граф с поименованными
Семантические барьеры могут создавать коммуникативные проблемы для компаний, действующих в многонациональной среде. Например, фирма Дженерал Моторс, выбросив на латиноамериканский
Логическая модель знаний.
Логическая модель представляет собой формальную систему - некоторое логическое исчисление. Все знания о предметной области описываются в виде формул этого исчисления или правил вывода. Описание в виде формул дает возможность представить декларативные знания, а правила вывода - процедурные знания. Языки представлений знаний логического типа широко использовались на ранних стадиях развития интеллектуальных систем, но вскоре были вытеснены (или, во всяком случае, сильно потеснены) языками других типов. Объясняется это громоздкостью записей, опирающихся на классические логические исчисления. При формировании таких записей легко допустить ошибки, а поиск их очень сложен. Отсутствие наглядности, удобочитаемости (особенно для тех, чья деятельность не связана с точными науками) затрудняло распространение языков такого типа.
Фреймовая модель знаний .
Фрейм (англ. frame - каркас или рамка) предложен М. Минским в 1970-е гг. как структура знаний для восприятия пространственных сцен. Эта модель имеет глубокое психологическое обоснование. Под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация. Фреймом называется также и формализованная модель для отображения образа. Различают фреймы-образцы, или прототипы, хранящиеся в базе знаний, и фреймы-экземпляры, которые создаются для отображения реальных ситуаций на основе поступающих данных. Модель фрейма является достаточно универсальной, поскольку позволяет отобразить все многообразие знаний о мире через: - фреймы-структуры, для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель); - фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент); - фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров); - фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства) и др. Основным преимуществом фреймов как модели представления знаний является способность отражать концептуальную основу организации памяти человека, а также ее гибкость и наглядность. Специальные языки представления знаний в сетях фреймов FRL (Frame Representation Language) и другие позволяют эффективно строить промышленные ЭС. Широко известны такие фреймоориентированные экспертные системы, как ANALYST, МОДИС.
Термин семантическая означает "смысловая", а сама семантика - это наука, устанавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозначают, т.е. наука, определяющая смысл знаков. Семантическая сеть - это ориентированный граф, вершины которого - понятия, а дуги - отношения между ними. Характерной особенностью семантических сетей является обязательное наличие трех типов отношений: - класс - элемент класса; - свойство - значение; - пример элемента класса. Проблема поиска решения в базе знаний типа семантической сети сводится к задаче поиска фрагмента сети, соответствующего некоторой подсети, соответствующей поставленному вопросу. Основное преимущество этой модели - в соответствии современным представлениям об организации долговременной памяти человека. Недостаток модели - сложность поиска вывода на семантической сети. Для реализации семантических сетей существуют специальные сетевые языки, например NET и др. Широко известны экспертные системы, использующие семантические сети в качестве языка представления знаний - PROSPECTOR, CASNET, TORUS.
По форме описания знания подразделяются на:
Декларативные (факты) - это знания вида "А есть А". Декларативные знания подразделяются на объекты, классы объектов и отношения. Объект - это факт, который задается своим значением. Класс объектов - это имя, под которым объединяется конкретная совокупность объектов-фактов. Отношения - определяют связи между классами объектов и отдельными объектами, возникшие в рамках предметной области.
Процедурные - это знания вида "Если А, то В". К процедурным знаниям относят совокупности правил, которые показывают, как вывести новые отличительные особенности классов или отношения для объектов. В правилах используются все виды декларативных знаний, а также логические связки. При обработке правил следует отметить рекурсивность анализа отношений, т.е. одно правило вызывает глубинный поиск всех возможных вариантов объектов БЗ.
Граница между декларативными и процедурными знаниями очень подвижна, т.е. проектировщик может описать одно и то же как отношение или как правило.
Модель семантическая
система значений, приписываемых выражениям некоторого формализованного языка, то же, что интерпретация. Логические системы часто строятся в виде формального исчисления, принимающего во внимание лишь внешний вид формул и символов. Исчисление превращается в язык после того, как его символом придано некоторое значение и указана область объектов, к которой относятся его выражения и формулы. После этого мы можем говорить об истинности и ложности формул исчисления. М. с. как раз и называют систему значений или область объектов, которые превращают формулы логического исчисления в истинные или ложные утверждения.
Словарь по логике. - М.: Туманит, изд. центр ВЛАДОС . А.А.Ивин, А.Л.Никифоров . 1997 .
Модель управления схема, наглядно отражающая семантические и синтаксические актанты лексемы и способы их морфосинтаксического оформления. Понятие введено в теории «Смысл ↔ Текст». Синтаксис Основные понятия Предложение: простое, осложнённое … Википедия
У этого термина существуют и другие значения, см. Сеть … Википедия
Пример семантической сети Семантическая сеть информационная модель предметной области, имеющая вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги (рёбра) задают отношения между ними. Объектами могут… … Википедия
Книга И. А. Мельчука «Русский язык в модели „Смысл ↔ Текст“» Теория «Смысл ↔ Текст» теория языка, созданная И. А. Мельчуком и представляющая его как многоуровневую модель преобразований смысла в текст и обратно (модель «Смысл ↔ Текст»);… … Википедия
МОДЕЛЬ ЧЕРТ - Класс моделей человеческой памяти, основывающихся на допущении, что информация хранится в форме набора отличительных (семантических) черт, которые однозначно идентифицируют каждое понятие. Более подробно см. семантическая черта и ср. с… …
Семантическая сеть (модель) - – класс теоретических моделей структуры человеческой долговременной памяти. В таких моделях считается, что информация хранится в форме слов, понятий или предложений как независимых единиц, объединённых определёнными связями или отношениями.… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
СЕМАНТИЧЕСКАЯ СЕТЬ (МОДЕЛЬ) - Класс теоретических моделей структуры человеческой долговременной памяти. В таких моделях считается, что информация хранится в форме слов, понятий или предложений как независимых единиц, связанных определенными связями или отношениями. Например,… … Толковый словарь по психологии
У этого термина существуют и другие значения, см. Модель. Сетевая модель теоретическое описание принципов работы набора сетевых протоколов, взаимодействующих друг с другом. Модель обычно делится на уровни, так, чтобы протоколы вышестоящего уровня … Википедия
В данной статье или разделе имеется список источников или внешних ссылок, но источники отдельных утверждений остаются неясными из за отсутствия сносок … Википедия
Модель основанная на правилах, позволяет представить знание в виде предложений типа «Если (условие), то (действие)». Продукционная модель фрагменты Семантической сети, основанные на временных отношениях между состояниями объектов. Продукционная… … Википедия
