ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Экспертные системы: лекция №5

•Download as PPTX, PDF•
•
Laboratory of Information Science and Semantic Technologies
Laboratory of Information Science and Semantic Technologies

Представление знаний (часть 4): Семантические сети

1 of 37
Downloaded 27 times
Лекция 5 Представление знаний Часть IV Семантические сети муромцевди.рф dimour.spb.ru mouromsev@mail.ifmo.ru
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Семантическая сеть как метод представления знаний Семантическая сеть, этот метод представления знаний позволяет описывать объекты, явления и понятия предметной области с помощью сетевых структур, основанных на теории графов. Семантика — это наука, устанавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозначают, или наука, определяющая смысл знаков. Сеть — разновидность графа. 2
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Первые исследования в области графических языков Экзистенциальные графы (existential graph), Чарльз Пирс (Charles Sanders Peirce), 1909 год - основа графической логики, которую он называл «логикой будущего»; Теория схематического упреждения (schematic anticipation), Отто Зельц (Otto Selz), 1922 год - целенаправленный метод фиксации мыслительного процесса при поиске ассоциаций и обобщенных понятий; Ньюэлл и Саймон адаптировали метод Зельца для изучения процесса решения проблем человеком; Росс Квиллиан (Ross Quillian) использовал комбинацию сетей Зельца и семантических сетей для построения системы машинного перевода; Графы концептуальной зависимости, Шенк и Теслер (Schank, Tesler), 1969; Сети структурного наследования, Бракман (Brachman), 1979. 3
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Экзистенциальные графы Графическое доказательство теоремы Лейбница Existential Graphs. MS 514 by Charles Sanders Peirce with commentary by John F. Sowa http://www.jfsowa.com/peirce/ms514.htm 4
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Ассоциативная модель памяти и представление смысла Росс Квиллиан (Ross Quillian): в основе восприятия текста человеком лежит «создание некоторого рода мысленного символического представления»; Моделирования человеческой памяти с помощью сетевых структур, в которых узлы соответствуют словесным понятиям, а связи между узлами — отношениям между понятиями; Структура сети: узел-тип соответствует какому-либо понятию и связан с определенной комбинацией узлов-лексем, являющихся определением данного понятия, а смысл узла- лексемы определяется через ссылку на соответствующие узлы-типы (подобно толковому словарю). 5
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример: три различных определения понятия «Коса» На рисунке представлены три плоскости, в которых представлены сети для определения различных значений слова «Коса»: 6 Коса 1 — женская прическа, состоящая из заплетенных волос. Коса 2 — сельскохо- зяйственное орудие, используемое людьми для срезания травы. Коса 3 — небольшой участок побережья, уходящий в море или реку.
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Когнитивная экономия Передача свойств от определяющих понятий или типов к определяемому понятию (сегодня используется термин «наследование»); Определим термин «машина» как конструкцию, состоящую из связанных компонентов, выполняющих некоторую работу. Это определение требует связать тип «машина» с лексемами «конструкция» и «компонент». Если теперь определить тип «компьютер», как разновидность «машины», то можно будет сказать, что компьютер является конструкцией из компонентов, выполняющих определенную работу. 7
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример работы программы (1961) 8 Программа осуществляла поиск в базе знаний отношений между парами слов, пытаясь определить общее определяющее понятие или узел пересечения. Эта программа смогла отыскать пересечение понятий плач и комфорт и заключила следующее: «Плач 2 связан с производством печальных звуков. Покой 3 может уменьшить печаль»
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Психологические теории и эксперименты Интеллектуальные функции человека подразумевают существование ассоциативной сети, в которой одни понятия соединяются с другими, Гордона Бауэра (Gordon H. Bower), 1979. Эта сеть своего рода «метауровень», отвечающий за отбор, организацию и преобразование информации. Теория распространения активации, Коллинз и Элизабет Лофтус (Loftus), предполагает, что в сети ассоциаций связи имеют различную «длину». Более короткие связи соответствуют более прочной связи между понятиями, а более длинные — менее сильной связи. Понятие становится более доступным после предъявления связанного с ним подготавливающего стимула или какого-либо другого слова. Например, при предъявлении зеленого цвета, вероятнее, что человек опознает слово «зеленый» быстрее. Более того, при предъявлении зеленого цвета, опознавание таких слов, как «трава» или более отдаленной ассоциации — «лужайка» происходит быстрее, чем при отсутствии подготавливающего стимула. 9
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Психологические теории и эксперименты Коллинзом и Квиллианом были исследованы вопросы хранения и скорости извлечения информации из памяти человека, 1968. Лабораторные эксперименты показали, что время реакции людей на простые вопросы типа «Канарейка – это птица?», «Канарейка может летать?» или «Канарейка может петь?» отличается. 10
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Графы 11 Обыкновенный граф Пусть N — множество вершин, тогда любое подмножество N×N является обобщенным графом. Пусть граф содержит N вершин, если в парах подмножества N×N имеет значение порядок, то такой граф называется ориентированным. Обыкновенный граф, состоящий из N вершин и N-1 дуг, в котором отсутствуют циклы, является деревом. Пусть L — множество взвешенных дуг, N — множество вершин, тогда сетью будем называть любое подмножество N×L×N, в котором имеет значение порядок в триадах NLN. Связный граф с петлей и циклом Дерево
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример падежного фрейма (case frame) 12 Филмором (Fillmore), 1968, предложена сеть, в которой отношения определяются на основе грамматики английского языка. Связи соответствуют роли существительного или группы существительных, входящих в заданное предложение. К числу возможных ролей относятся агент, объект, инструмент, время и место.
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Набор наиболее используемых отношений в семантической сети связи, определяющие тип объектов ("это есть" или "класс- подкласс", "иметь частью" или "часть-целое", "принадлежать" или "элемент-множество" и т.п.); функциональные связи (определяемые обычно глаголами "производит", "влияет" …); количественные ("больше", "меньше", "равно" …); пространственные ("далеко от", "близко от", "за", "под", "над" ...); временные ("раньше", "позже", "в течение" …); атрибутивные связи (иметь свойство, иметь значение...); логические связи ("и", "или", "не") и др. 13
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример простейшей семантической сети 14
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Представление n-арных отношений на семантической сети «Иванов прилетит из Рима в Санкт-Петербург 28 сентября» Запись с помощью 4-х местного предиката: прилетит(Иванов, Рим, Санкт-Петербург, 28 сентября) 15
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Сетевые языки представления смысла выражений ассоциативные сети, Г.С. Цейтин, 1985 рематические графы, Parker-Rhodes, 1978 SNOOP дефинитивные сети, Brachman, 1979 пропозициональные семантические сети, Shapiro, 1971 казуальные сети, Rieger, 1976 концептуальные графы, Sowa, 84 16
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример сети, определенной в KL-ONE (дефинитивные сети) Узлы этой сети подразделяются на общие концепты (generic concepts) — белые овалы, представляющие типы, и индивидуальные концепты (individual concept) — серый овал (число 18), представляющий экземпляр. Овал, отмеченный символом «*», обозначает, что «Integer» (Целое число) это встроенный (built-in) или примитивный (primitive) тип. 17
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример сети в системе SNePS (пропозициональные семантические сетеи) Система Semantic Network Processing System (SNePS) Стюарта Шапиро (Stuart C. Shapiro) предназначена для представления семантики естественного языка. Предложение «Сью думает, что Боб полагает, что собака ест кость» - каждый из узлов, помеченных от M1 до M5, представляет отдельное предложение, относительное содержание которого соотнесено к пропозициональному узлу (propositional node). 18
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример сети в системе SNePS (продолжение) Предложение M1 утверждает, что «Сью» — это потребитель (experiencer — Expr) глагола (verb) «думать», темой (theme — Thme) которого является другое предложение M2. Для M2 потребителем является «Боб», глаголом — «полагает», а темой — предложение M3. В предложении M3 присутствует агент (agent — Agnt) — некое существо B1, которое является экземпляром (member) класса (class) «собака», глагол «ест» и пациент (patient — Ptnt) — существо B2, которое является экземпляром класса «кость». Данный пример иллюстрирует, как предложения могут быть рассмотрены на метауровне с целью получения других утверждений: M1 утверждает, что M2 есть предмет размышления Сью, а M2, в свою очередь, утверждает, что M3 — это то, что предположил Боб. 19
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 БЗ системы SNePS (assert member Tom class cat) (assert member Flownder class fish) (assert member Tary class bird) (assert member cat class animal) (assert member fish class animal) (assert member bird class animal) 20
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Ссылка на систему и пособие по SNePS Муромцев Д.И. Системы инженерии знаний http://books.ifmo.ru/?out=book&id=458 Система SNePS доступна на сайте исследовательской группы университета Буффало http://www.cse.buffalo.edu/sneps/. 21
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Концептуальные графы (conceptual graph) 22 Универсальный сетевой язык для представления смысла Впервые предложены в работе Джона Сова (John Sowa), 1984 Ресурсы: http://www.jfsowa.com/cg/ или http://conceptualgraphs.org/
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Возникновение идеи концептуальных графов 1)Является развитием формализма экзистенциальных графов и графической логики (Ч. Пирс); 2)Построение механизма, обладающего выразительностью естественного языка и вычислительными возможностями символической логики; 3)Предназначены для реализации различных сетевых способов представления семантики. 23
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Определение концептуальных графов Концептуальный граф (conceptual graph) — это конечный связный двудольный граф; Используются узлы двух видов: первые представляют понятия, а вторые — концептуальные отношения (conceptual relation); Метки дуг на графах не используются; Для отражения взаимосвязи между понятиями используются вершины, представляющие концептуальные отношения; Чтобы различать вершины понятий и отношений используется графическое обозначение двух видов: прямоугольники — для вершин–понятий и эллипсы — для вершин отношений 24
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример простого концептуального графа Предложение «A cat chased mouse»: Четыре прямоугольника соответствуют концептам: кот, преследовать, мышь и факт преследования, имеющий неявный тип «ситуация» («situation»); Эллипсы соответствуют отношениям: «агент» («agent»), «объект» («object») и «время действия» («past»); Последнее отношение присоединяется к графу–контексту, т.е. графу, который содержит вложенный в него подграф; Представление концептуального графа и в текстовой форме: (PAST) -> [[CAT] <- (AGENT) <- [CHASE] -> (OBJECT) -> [MOUSE]] 25
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Представления отношений любой арности В отличие от дуг, соответствующих бинарным отношениям, вершины, представляющие концептуальные отношения, могут быть связаны с любым конечным количеством вершин–понятий. Аналогично какое-либо понятие может быть связано множеством отношений. 26
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример n-арных отношений Пример: «Миша сообщил Жене новость по электронной почте». Глагол «сообщить» связан с другими понятиями с помощью четырех концептуальных отношений: «агент» («agent»), «объект» («object»), «получатель» («recipient») и «средство» («mean»). 27
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Типы в концептуальных графах В нотации концептуальных графов вводятся явные обозначения отношений класс–элемент, класс–подкласс. Любое понятие рассматривается как экземпляр конкретного типа. Обозначение: Вершина «Женя» имеет тип «person». Тот факт, что один тип является подклассом другого типа принято обозначать символом ≤: person ≤ homo sapiens ≤ being 28
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Решетка (иерархия) наследования 1)Совокупность всех типов образует решетку множественного наследования, в которой каждый тип может иметь множество родителей и детей. 2)Чтобы решетка типов была единой иерархией, в концептуальные графы включают два специальных типа: универсальный тип (universal type), являющийся суперклассом для всех классов, и абсурдный тип (absurd type), являющийся подклассом для всех типов. 3)Универсальный тип принято обозначать символом «T», а абсурдный тип — символом «⊥». 29
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Обобщенный маркер «*» 30 Для обозначения любого или неспецифицированного экземпляра используется обобщенный маркер «*». Метки понятий «person: *» и «person» являются эквивалентными и указывают на произвольный объект типа person. В дополнение к обобщенному маркеру «*» допускается использование переменных, например «person: *X». Для более сложных манипуляций с неспецифицированными экземплярами классов используются лямбда выражения. Пример: «Котенок ловит лапой свой хвост». Не известно, о каком конкретно котенке идет речь. Переменная *X позволяет указать, что лапа и хвост принадлежат одному и тому же котенку.
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Индексный маркер «#» 31 Для указания конкретного экземпляра класса, не используя при этом имени объекта служат индексные маркеры «#» Позволяющие отделить экземпляры от своих имен. Для указания имени объекта можно использовать отношение «name». Это позволяет, с одной стороны, указать для одного объекта несколько имен, а с другой стороны — обозначать различные объекты могут одним и тем же именем. Пример: «Рыжую лошадь звали женским именем Елена». Речь идет о свойстве имени какой-то конкретной лошади «быть женским». Отношение «gender» («род») указывает на свойство имени, а отношение «color» («цвет») — на свойство конкретной лошади.
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Канонические правила формирования (canonical formation rules) Копирование (copy) — позволяет получить точную копию какого—либо графа. Упрощение (detach) — позволяет исключить дублирующиеся отношения. Дублирование отношений часто возникает в результате операции объединения. Ограничение (restrict) — позволяет заменить вершины понятий графа другими вершинами, представляющими их специализацию, или заменить метку типа на метку подтипа. Объединение (join) — позволяет интегрировать два графа в один, если одна из вершин первого графа, представляющая какое-либо понятие, идентична одной из вершин второго графа. Не являясь правилами вывода, канонические правила формирования накладывают определенные ограничения на операции с графами и не позволяют формировать бессмысленные графы на основе осмысленных. 32
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример специализации и обобщения концептуальных графов Два исходных предложения «Manager hired a person» («Менеджер нанял на работу человека») и «Employee hired at data (13/12/06)» («Работник принят на работу 13/12/06»). Типы концептов в данном примере образуют следующую иерархию классов «manager ≤ employee ≤ person»: тип «person» является более общим (т.е. суперклассом) по отношению к «employee» и «manager», тип «manager» является подклассом типа «employee». 33
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Продолжение примера Оба исходных графа содержат вершину «hire». Применяя правило объединения к этим двум графам, по вершине «hire» получим новый граф: 34
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Продолжение примера На основании отношения класс–подкласс между концептами person и employee можно применить правило ограничения и заменить метку вершины «person» на метку «employee»: 35
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Продолжение примера Полученный граф содержит две вершины «employee», которые могут быть объединены в одну, т.к. указывают на один и тот же концепт. Операция упрощения позволяет устранить дублирование отношения «object» между концептами «hire» и «employee». 36
© 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пропозициональные понятия 37 Часто возникает необходимость для определения отношений между высказываниями или высказыванием и концептом. Например, предложение «Tom believes that Marry like him» («Том верит, что он нравится Мэри») устанавливает отношение между концептом «believe» и высказыванием «Marry like Tom». В концептуальных графах вводится специальный тип высказывание (proposition), объектом ссылки которого является множество концептуальных графов (являющихся подграфами данного графа), обозначаемое прямоугольниками, содержащими подграф.

More Related Content

Экспертные системы: лекция №5

  • 1. Лекция 5 Представление знаний Часть IV Семантические сети муромцевди.рф dimour.spb.ru mouromsev@mail.ifmo.ru
  • 2. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Семантическая сеть как метод представления знаний Семантическая сеть, этот метод представления знаний позволяет описывать объекты, явления и понятия предметной области с помощью сетевых структур, основанных на теории графов. Семантика — это наука, устанавливающая отношения между символами и объектами, которые они обозначают, или наука, определяющая смысл знаков. Сеть — разновидность графа. 2
  • 3. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Первые исследования в области графических языков Экзистенциальные графы (existential graph), Чарльз Пирс (Charles Sanders Peirce), 1909 год - основа графической логики, которую он называл «логикой будущего»; Теория схематического упреждения (schematic anticipation), Отто Зельц (Otto Selz), 1922 год - целенаправленный метод фиксации мыслительного процесса при поиске ассоциаций и обобщенных понятий; Ньюэлл и Саймон адаптировали метод Зельца для изучения процесса решения проблем человеком; Росс Квиллиан (Ross Quillian) использовал комбинацию сетей Зельца и семантических сетей для построения системы машинного перевода; Графы концептуальной зависимости, Шенк и Теслер (Schank, Tesler), 1969; Сети структурного наследования, Бракман (Brachman), 1979. 3
  • 4. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Экзистенциальные графы Графическое доказательство теоремы Лейбница Existential Graphs. MS 514 by Charles Sanders Peirce with commentary by John F. Sowa http://www.jfsowa.com/peirce/ms514.htm 4
  • 5. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Ассоциативная модель памяти и представление смысла Росс Квиллиан (Ross Quillian): в основе восприятия текста человеком лежит «создание некоторого рода мысленного символического представления»; Моделирования человеческой памяти с помощью сетевых структур, в которых узлы соответствуют словесным понятиям, а связи между узлами — отношениям между понятиями; Структура сети: узел-тип соответствует какому-либо понятию и связан с определенной комбинацией узлов-лексем, являющихся определением данного понятия, а смысл узла- лексемы определяется через ссылку на соответствующие узлы-типы (подобно толковому словарю). 5
  • 6. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример: три различных определения понятия «Коса» На рисунке представлены три плоскости, в которых представлены сети для определения различных значений слова «Коса»: 6 Коса 1 — женская прическа, состоящая из заплетенных волос. Коса 2 — сельскохо- зяйственное орудие, используемое людьми для срезания травы. Коса 3 — небольшой участок побережья, уходящий в море или реку.
  • 7. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Когнитивная экономия Передача свойств от определяющих понятий или типов к определяемому понятию (сегодня используется термин «наследование»); Определим термин «машина» как конструкцию, состоящую из связанных компонентов, выполняющих некоторую работу. Это определение требует связать тип «машина» с лексемами «конструкция» и «компонент». Если теперь определить тип «компьютер», как разновидность «машины», то можно будет сказать, что компьютер является конструкцией из компонентов, выполняющих определенную работу. 7
  • 8. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример работы программы (1961) 8 Программа осуществляла поиск в базе знаний отношений между парами слов, пытаясь определить общее определяющее понятие или узел пересечения. Эта программа смогла отыскать пересечение понятий плач и комфорт и заключила следующее: «Плач 2 связан с производством печальных звуков. Покой 3 может уменьшить печаль»
  • 9. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Психологические теории и эксперименты Интеллектуальные функции человека подразумевают существование ассоциативной сети, в которой одни понятия соединяются с другими, Гордона Бауэра (Gordon H. Bower), 1979. Эта сеть своего рода «метауровень», отвечающий за отбор, организацию и преобразование информации. Теория распространения активации, Коллинз и Элизабет Лофтус (Loftus), предполагает, что в сети ассоциаций связи имеют различную «длину». Более короткие связи соответствуют более прочной связи между понятиями, а более длинные — менее сильной связи. Понятие становится более доступным после предъявления связанного с ним подготавливающего стимула или какого-либо другого слова. Например, при предъявлении зеленого цвета, вероятнее, что человек опознает слово «зеленый» быстрее. Более того, при предъявлении зеленого цвета, опознавание таких слов, как «трава» или более отдаленной ассоциации — «лужайка» происходит быстрее, чем при отсутствии подготавливающего стимула. 9
  • 10. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Психологические теории и эксперименты Коллинзом и Квиллианом были исследованы вопросы хранения и скорости извлечения информации из памяти человека, 1968. Лабораторные эксперименты показали, что время реакции людей на простые вопросы типа «Канарейка – это птица?», «Канарейка может летать?» или «Канарейка может петь?» отличается. 10
  • 11. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Графы 11 Обыкновенный граф Пусть N — множество вершин, тогда любое подмножество N×N является обобщенным графом. Пусть граф содержит N вершин, если в парах подмножества N×N имеет значение порядок, то такой граф называется ориентированным. Обыкновенный граф, состоящий из N вершин и N-1 дуг, в котором отсутствуют циклы, является деревом. Пусть L — множество взвешенных дуг, N — множество вершин, тогда сетью будем называть любое подмножество N×L×N, в котором имеет значение порядок в триадах NLN. Связный граф с петлей и циклом Дерево
  • 12. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример падежного фрейма (case frame) 12 Филмором (Fillmore), 1968, предложена сеть, в которой отношения определяются на основе грамматики английского языка. Связи соответствуют роли существительного или группы существительных, входящих в заданное предложение. К числу возможных ролей относятся агент, объект, инструмент, время и место.
  • 13. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Набор наиболее используемых отношений в семантической сети связи, определяющие тип объектов ("это есть" или "класс- подкласс", "иметь частью" или "часть-целое", "принадлежать" или "элемент-множество" и т.п.); функциональные связи (определяемые обычно глаголами "производит", "влияет" …); количественные ("больше", "меньше", "равно" …); пространственные ("далеко от", "близко от", "за", "под", "над" ...); временные ("раньше", "позже", "в течение" …); атрибутивные связи (иметь свойство, иметь значение...); логические связи ("и", "или", "не") и др. 13
  • 14. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример простейшей семантической сети 14
  • 15. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Представление n-арных отношений на семантической сети «Иванов прилетит из Рима в Санкт-Петербург 28 сентября» Запись с помощью 4-х местного предиката: прилетит(Иванов, Рим, Санкт-Петербург, 28 сентября) 15
  • 16. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Сетевые языки представления смысла выражений ассоциативные сети, Г.С. Цейтин, 1985 рематические графы, Parker-Rhodes, 1978 SNOOP дефинитивные сети, Brachman, 1979 пропозициональные семантические сети, Shapiro, 1971 казуальные сети, Rieger, 1976 концептуальные графы, Sowa, 84 16
  • 17. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример сети, определенной в KL-ONE (дефинитивные сети) Узлы этой сети подразделяются на общие концепты (generic concepts) — белые овалы, представляющие типы, и индивидуальные концепты (individual concept) — серый овал (число 18), представляющий экземпляр. Овал, отмеченный символом «*», обозначает, что «Integer» (Целое число) это встроенный (built-in) или примитивный (primitive) тип. 17
  • 18. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример сети в системе SNePS (пропозициональные семантические сетеи) Система Semantic Network Processing System (SNePS) Стюарта Шапиро (Stuart C. Shapiro) предназначена для представления семантики естественного языка. Предложение «Сью думает, что Боб полагает, что собака ест кость» - каждый из узлов, помеченных от M1 до M5, представляет отдельное предложение, относительное содержание которого соотнесено к пропозициональному узлу (propositional node). 18
  • 19. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример сети в системе SNePS (продолжение) Предложение M1 утверждает, что «Сью» — это потребитель (experiencer — Expr) глагола (verb) «думать», темой (theme — Thme) которого является другое предложение M2. Для M2 потребителем является «Боб», глаголом — «полагает», а темой — предложение M3. В предложении M3 присутствует агент (agent — Agnt) — некое существо B1, которое является экземпляром (member) класса (class) «собака», глагол «ест» и пациент (patient — Ptnt) — существо B2, которое является экземпляром класса «кость». Данный пример иллюстрирует, как предложения могут быть рассмотрены на метауровне с целью получения других утверждений: M1 утверждает, что M2 есть предмет размышления Сью, а M2, в свою очередь, утверждает, что M3 — это то, что предположил Боб. 19
  • 20. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 БЗ системы SNePS (assert member Tom class cat) (assert member Flownder class fish) (assert member Tary class bird) (assert member cat class animal) (assert member fish class animal) (assert member bird class animal) 20
  • 21. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Ссылка на систему и пособие по SNePS Муромцев Д.И. Системы инженерии знаний http://books.ifmo.ru/?out=book&id=458 Система SNePS доступна на сайте исследовательской группы университета Буффало http://www.cse.buffalo.edu/sneps/. 21
  • 22. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Концептуальные графы (conceptual graph) 22 Универсальный сетевой язык для представления смысла Впервые предложены в работе Джона Сова (John Sowa), 1984 Ресурсы: http://www.jfsowa.com/cg/ или http://conceptualgraphs.org/
  • 23. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Возникновение идеи концептуальных графов 1)Является развитием формализма экзистенциальных графов и графической логики (Ч. Пирс); 2)Построение механизма, обладающего выразительностью естественного языка и вычислительными возможностями символической логики; 3)Предназначены для реализации различных сетевых способов представления семантики. 23
  • 24. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Определение концептуальных графов Концептуальный граф (conceptual graph) — это конечный связный двудольный граф; Используются узлы двух видов: первые представляют понятия, а вторые — концептуальные отношения (conceptual relation); Метки дуг на графах не используются; Для отражения взаимосвязи между понятиями используются вершины, представляющие концептуальные отношения; Чтобы различать вершины понятий и отношений используется графическое обозначение двух видов: прямоугольники — для вершин–понятий и эллипсы — для вершин отношений 24
  • 25. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример простого концептуального графа Предложение «A cat chased mouse»: Четыре прямоугольника соответствуют концептам: кот, преследовать, мышь и факт преследования, имеющий неявный тип «ситуация» («situation»); Эллипсы соответствуют отношениям: «агент» («agent»), «объект» («object») и «время действия» («past»); Последнее отношение присоединяется к графу–контексту, т.е. графу, который содержит вложенный в него подграф; Представление концептуального графа и в текстовой форме: (PAST) -> [[CAT] <- (AGENT) <- [CHASE] -> (OBJECT) -> [MOUSE]] 25
  • 26. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Представления отношений любой арности В отличие от дуг, соответствующих бинарным отношениям, вершины, представляющие концептуальные отношения, могут быть связаны с любым конечным количеством вершин–понятий. Аналогично какое-либо понятие может быть связано множеством отношений. 26
  • 27. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример n-арных отношений Пример: «Миша сообщил Жене новость по электронной почте». Глагол «сообщить» связан с другими понятиями с помощью четырех концептуальных отношений: «агент» («agent»), «объект» («object»), «получатель» («recipient») и «средство» («mean»). 27
  • 28. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Типы в концептуальных графах В нотации концептуальных графов вводятся явные обозначения отношений класс–элемент, класс–подкласс. Любое понятие рассматривается как экземпляр конкретного типа. Обозначение: Вершина «Женя» имеет тип «person». Тот факт, что один тип является подклассом другого типа принято обозначать символом ≤: person ≤ homo sapiens ≤ being 28
  • 29. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Решетка (иерархия) наследования 1)Совокупность всех типов образует решетку множественного наследования, в которой каждый тип может иметь множество родителей и детей. 2)Чтобы решетка типов была единой иерархией, в концептуальные графы включают два специальных типа: универсальный тип (universal type), являющийся суперклассом для всех классов, и абсурдный тип (absurd type), являющийся подклассом для всех типов. 3)Универсальный тип принято обозначать символом «T», а абсурдный тип — символом «⊥». 29
  • 30. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Обобщенный маркер «*» 30 Для обозначения любого или неспецифицированного экземпляра используется обобщенный маркер «*». Метки понятий «person: *» и «person» являются эквивалентными и указывают на произвольный объект типа person. В дополнение к обобщенному маркеру «*» допускается использование переменных, например «person: *X». Для более сложных манипуляций с неспецифицированными экземплярами классов используются лямбда выражения. Пример: «Котенок ловит лапой свой хвост». Не известно, о каком конкретно котенке идет речь. Переменная *X позволяет указать, что лапа и хвост принадлежат одному и тому же котенку.
  • 31. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Индексный маркер «#» 31 Для указания конкретного экземпляра класса, не используя при этом имени объекта служат индексные маркеры «#» Позволяющие отделить экземпляры от своих имен. Для указания имени объекта можно использовать отношение «name». Это позволяет, с одной стороны, указать для одного объекта несколько имен, а с другой стороны — обозначать различные объекты могут одним и тем же именем. Пример: «Рыжую лошадь звали женским именем Елена». Речь идет о свойстве имени какой-то конкретной лошади «быть женским». Отношение «gender» («род») указывает на свойство имени, а отношение «color» («цвет») — на свойство конкретной лошади.
  • 32. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Канонические правила формирования (canonical formation rules) Копирование (copy) — позволяет получить точную копию какого—либо графа. Упрощение (detach) — позволяет исключить дублирующиеся отношения. Дублирование отношений часто возникает в результате операции объединения. Ограничение (restrict) — позволяет заменить вершины понятий графа другими вершинами, представляющими их специализацию, или заменить метку типа на метку подтипа. Объединение (join) — позволяет интегрировать два графа в один, если одна из вершин первого графа, представляющая какое-либо понятие, идентична одной из вершин второго графа. Не являясь правилами вывода, канонические правила формирования накладывают определенные ограничения на операции с графами и не позволяют формировать бессмысленные графы на основе осмысленных. 32
  • 33. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пример специализации и обобщения концептуальных графов Два исходных предложения «Manager hired a person» («Менеджер нанял на работу человека») и «Employee hired at data (13/12/06)» («Работник принят на работу 13/12/06»). Типы концептов в данном примере образуют следующую иерархию классов «manager ≤ employee ≤ person»: тип «person» является более общим (т.е. суперклассом) по отношению к «employee» и «manager», тип «manager» является подклассом типа «employee». 33
  • 34. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Продолжение примера Оба исходных графа содержат вершину «hire». Применяя правило объединения к этим двум графам, по вершине «hire» получим новый граф: 34
  • 35. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Продолжение примера На основании отношения класс–подкласс между концептами person и employee можно применить правило ограничения и заменить метку вершины «person» на метку «employee»: 35
  • 36. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Продолжение примера Полученный граф содержит две вершины «employee», которые могут быть объединены в одну, т.к. указывают на один и тот же концепт. Операция упрощения позволяет устранить дублирование отношения «object» между концептами «hire» и «employee». 36
  • 37. © 2012 Муромцев Д.И. Лекция 5 Пропозициональные понятия 37 Часто возникает необходимость для определения отношений между высказываниями или высказыванием и концептом. Например, предложение «Tom believes that Marry like him» («Том верит, что он нравится Мэри») устанавливает отношение между концептом «believe» и высказыванием «Marry like Tom». В концептуальных графах вводится специальный тип высказывание (proposition), объектом ссылки которого является множество концептуальных графов (являющихся подграфами данного графа), обозначаемое прямоугольниками, содержащими подграф.