Фреймовая модель

Семантические сети

Модели представления знаний

Семантическая сеть- это ориентированный граф, вершины которого - понятия, а дуги - отношения между ними.

Понятиями обычно выступают абстрактные или конкретные объекты, а отношения - это связи типа: "это" ("is"), "имеет частью" ("has part"), "принадлежит", "любит".

Можно ввести несколько классификаций семантических сетей. Например, по количеству типов отношений:

- однородные (с единственным типом отношений);

- неоднородные (с различными типами отношений).

Наиболее часто в семантических сетях используются следующие отношения:

- связи типа "часть-целое" ("класс-подкласс", "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.

рис.1 Фрагмент семантической сети, описывающей предметную область «животные».

Виды отношений: 1–«часть-целое», 2–«подкласс-класс», 3–«имеет свойство», 4–«умеет».

Проблема поиска решения в базе знаний типа семантической сети сводится к задаче поиска фрагмента сети, соответствующего некоторой подсети, соответствующей поставленному вопросу.

Преимущества сетей: 1) модель адекватно отображает представления о мире, 2) позволяет работать не с полностью определенными знаниями.

Недостатки: Чем сложнее модель, тем больше сеть, тем сложнее поиск.

Эта модель ориентирована на использование языка LISP.

Frame (рамка) является единицей представления информации об объекте, который можно описать некоторой совокупностью понятий и сущностей.

Фрейм имеет внутреннюю структуру, состоящую из множества элементов, называемыми слотами. Слоты могут быть разного типа (числа, тексты, математические соотношения) и содержать не только конкретное значение, но и имя процедуры, позволяющей вычислить её по некоторому алгоритму.

В слоте может размещаться ссылка на другой фрейм, что позволяет строить иерархическую структуру фреймов и обеспечивать наследование свойств родовых объектов.

<имя_фрейма>

<имя_слота 1> (<значение_слота 1>)

<имя_слота 2> (<значение_слота 2>)

…

<имя_слота n> (<значение_слота n>)

Имеются 2 типа фреймов: фреймы-прототипы (пустые фреймы, описывающие понятия) и фреймы-экземпляры (описывают конкретные объекты).

Например, фрейм-прототип «студент» может быть задан следующим образом:

студент

ФИО (<значение_слота 1>)

группа (<значение_слота 2>)

предмет (<значение_слота 3>)

оценка (<значение_слота 4>)

Фрейм-экземпляр, описывающий конкретного студента:

студент

ФИО (Иванов Иван Иванович)

группа (401)

предмет (ИИС)

оценка (отл.)

Важнейшим свойством теории фреймов является заимствованное из теории семантических сетей наследование свойств. И во фреймах, и в семантических сетях наследование происходит по АКО-связям (A-Kind-Of = это). Слот АКО

указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются, т.е. переносятся, значения аналогичных слотов.

Для работы с фреймами был разработан язык FRL (Frame Representation Language).

Преимущества фреймовских систем:

- фреймовое представление позволяет описывать и управлять сложными знаниями больших объемов на основе описания концептуальных объектов;

- в целях увеличения гибкости системы, декларативные и процедурные знания концептуальных объектов комбинируют;

- при решении сложных проблем используют комбинации управления выводом.

Недостатки: громоздкость, сложность модификации вида родовых отношений.