Семантическая сеть

Семантическая сеть [1, 25, 26] имеет вид ориентированного графа, вершины которого – понятия, события или свойства предметной области, а дуги – отношения между ними (например, сеть может описывать команду или технологическую цепь). Данная модель представления знаний была предложена американским психологом М.Р.Куиллианом. Ее основное преимущество – в том, что она более других соответствует современным представлениям об организации долговременной памяти человека. Недостатком этой модели является отсутствие модульности, сложность реализации, усложненная процедура управления знаниями.

На рис.2.8 изображена семантическая сеть. В качестве вершин выступают понятия “Черный”, “Цвет” и др. Дугами являются “значение”, ”свойство” и др.

Рис. 2.8. Семантическая сеть

Фрейм

Фрейм [1, 19, 20] имеет вид локальной семантической сети и предназначен для описания некоторого понятия или события предметной области со всей совокупностью присущих им свойств (например, фрейм может описывать нагревательную печь с ее режимами). Но в отличие от обычных семантических сетей он обеспечивает преобразование информации внутри себя и связь с другими фреймами. Если в сети фреймов не используются процедуры преобразования информации, то такая сеть будет соответствовать семантической сети. Данная модель представления знаний была предложена американским ученым М.Минским. Этот подход обеспечивает высокую модульность. К недостаткам относится усложненная процедура управления знаниями.

Различают фреймы-образцы (прототипы), хранящиеся в базе знаний, и фреймы-экземпляры, которые создаются для отображения реальных ситуаций на основе поступающих данных.

Структура фрейма может быть представлена как список свойств объекта:

(ИМЯ ФРЕЙМА,

(имя 1-го слота, значение 1-го слота, имя 1-й присоединенной процедуры),

…

(имя N-го слота, значение N-го слота, имя N-й присоединенной процедуры)),

Слот соответствует свойству объекта, которое может изменять свое значение (например, количество окон, цвет стен, высота потолка во фрейме комната). В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма. Так образуются сети фреймов.

Существует несколько способов получения слотом значений во фрейме-экземпляре:

– по умолчанию от фрейма-образца (Default-значение);

– через наследование свойств от фрейма, указанного в слоте АКО (A-Kind-Of = это);

– по формуле, указанной в слоте;

– через присоединенную процедуру (производит вычисления внутри этого фрейма);

– явно из диалога с пользователем;

– из базы данных.

Важнейшим свойством теории фреймов является заимствование из теории семантических сетей – так называемое наследование свойств. И во фреймах, и в семантических сетях наследование происходит по АКО-связям. Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются, т.е. переносятся, значения аналогичных слотов.

На рис.2.9 представлена сеть фреймов.

Рис. 2.9. Сеть фреймов

Например, в сети фреймов на рис.2.8 понятие «деталь» наследует свойства фреймов «узел» и «агрегат», которые находятся на более высоком уровне иерархии. Так, на вопрос «год изготовления узла 2000» следует ответить «да», так как этим свойством обладают все узлы, что указано во фрейме «узел». Наследование свойств может быть частичным, так как не все свойства для деталей наследуются из фрейма «узел».

Фреймы удобно реализовывать с помощью языков объектно-ориентированного программирования.