Что такое семантическая сеть
07.05.2020, 10:45
Источник: автор: Анастасия
Прецезионный Инклинометрический модуль инерциальные модули
Семантическая сеть — информационная модель предметной области, имеет вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а ребра задают отношения между ними. Объектами могут быть понятия, события, свойства, процессы.
Таким образом, семантическая сеть (семантика) является одним из способов представления знаний.
В названии соединены сроки с двух наук: семантика в языкознании изучает смысл единиц языка, а сеть в математике является разновидностью графу — набора вершин, соединенных дугами (ребрами). 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 между ними.
В компьютере вершинам, или узлам, графа соответствуют группы ячеек памяти, а связям — указания, содержащие коды адресов памяти, благодаря чему программа находит нужные ячейки. Важнейшие связи — типа «Это»: они позволяют построить в сети иерархию понятий, в которой узлы низших уровней наследуют свойства узлов высших уровней. Таким механизмом переноса обусловлена эффективность семантических сетей ..
Ни в коем случае нельзя смешивать понятия «Семантическая сеть» (англ. Semantic Network) и «Семантическая паутина» (англ. Semantic Web). Это несоответствие возникает как раз из-за неточного перевода. Хотя эти понятия не эквивалентны, однако, они связаны.
Структура семантической сети
Структура семантической сети отображается графически с помощью узлов и дуг, соединяющих их. Узлы называются объектами, а дуги - связями или ребрами. Связи в семантической сети применяются для представления отношений, а узлы, как правило для представления физических объектов, концепций или ситуаций. В качестве примера можно привести семантическую сеть на рис. 1., Связи которой, определяющие отношения между членами семьи:
Семантическая сеть родственных связей для семантических сетей отношения имеют особо важное значение, поскольку образуют базовую структуру для организации знаний. Знания, заданные без учета отношений, превращаются просто в коллекцию несвязанных фактов. Только при определении отношений, знания приобретают вид связанной структуры, исследование которой позволяет логическим путем создавать другие знания.
На основании приведенного примера, можно сделать вывод, что Анна и Борис - бабушка и дедушка Ивана, несмотря на то, что на рисунке не присутствует явная связь, обозначенный как «внук». Семантические сети иногда называют ассоциативными сетями, так узлы таких сетей связаны, то есть ассоциированные между собой.
В научных исследованиях Квиллиана, человеческая память от начала моделировалась как ассоциативная сеть, в которой понятия были представлены в виде узлов, а связи показывали, как эти понятия сочетаются друг с другом. Согласно указанному моделью, если происходит стимуляция одного узла, как в результате чтения слов в предложении, то идет активизация связей этого узла с другими узлами. В дальнейшем эта активность распространяется по сети. Как только узел получает достаточное активизацию, в сознательном уме возникает концепция, представленная этим узлом.
Например, известно, что человек знает тысячи слов, но в процессе чтения предложения, в ее сознании отражаются только те слова, которые оно читает. Как показала практика, во многих способах представления знаний, особенно полезным является применение отношений одинаковых типов. Поэтому, при построении семантических сетей для представления знаний в различных предметных областях, вместо того, чтобы каждый раз определять новые отношения, принято использовать именно стандартизированные типы.
История семантических сетей
Идея систематизации на основе каких-либо семантических отношений предлагалась еще учеными ранней науки. Примером этого может служить биологическая систематика Карла Линнея 1735 Если рассматривать ее как семантическую сеть, то в данной классификации используется отношение подмножества, современное AKO.
Предками современных семантических сетей можно считать экзистенциальные графы, предложенные Чарльзом Пирсом в 1909 г. Они использовались для представления логических выражений в виде особых диаграмм. Пирс назвал этот способ «логикой будущего».
Важным начинанием в исследовании сетей стали работы немецкого психолога Отто Зельц 1913 и 1922 В них, для организации структур понятий и ассоциаций, а также изучение методов наследования свойств были использованы графы и семантические отношения. Исследователи дж. Андерсон (1973), д. Норман (1975) и другие использовали эти работы для моделирования памяти человека и его интеллектуальных возможностей.
Компьютерные семантические сети были детально разработаны Ричардом Риченс 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 переводится на язык. Такой промежуточной формой как раз и были семантические сети. В 1961 г.. Появилась работа Мастерман, в которой он, в частности, определял базовый словарь для 15 000 понятий. Эти исследования были продолжены Робертом Симмонсом (1966), Уилксом (1972) и другими учеными.
Структура семантики
Математика позволяет описать большинство явлений в окружающем мире в виде логических выражений. Семантические сети возникли как попытка визуализации математических формул. Основным способом представления для семантической сети является граф. Однако не стоит забывать, что за графическим изображением непременно стоит строгий математический запись, и обе эти формы являются, не конкурируют, а дополняют друг друга.
Графическое семантическое представление
Основной формой представления семантической сети является граф. Понятия семантической сети записываются в овалах или прямоугольниках и соединяются стрелками с подписями — дугами (см. рис.). Это наиболее удобно воспринимаемая человеком форма. [источник не указан 337 дней] Её недостатки проявляются, когда мы начинаем строить более сложные сети или пытаемся учесть особенности естественного языка. Схемы семантических сетей, на которых указаны направления навигационных отношений, называют картами знаний, а их совокупность, позволяющая охватить большие участки семантической сети, атласом знания.
Математическая запись
В математике граф представляется множеством вершин V и множеством отношений между ними E. Используя аппарат математической логики, приходим к выводу, что каждая вершина соответствует элементу предметного множества, а дуга — предикату.
Лингвистическая запись
В лингвистике отношения фиксируются в словарях и в тезаурусах. В словарях в определениях через род и видовое отличие родовое понятие занимает определённое место. В тезаурусах в статье каждого термина могут быть указаны все возможные его связи с другими родственными по теме терминами. От таких тезаурусов необходимо отличать тезаурусы информационно- поисковые с перечнями ключевых слов в статьях, которые предназначены для работы дескрипторных поисковых систем.
Классификация семантических сетей
Для всех семантических сетей справедливо разделение по арности и количеству типов отношений.
- По количеству типов отношений, 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. Неоднородные сети можно представлять как переплетение древовидных многослойных структур. Примером такой сети может быть Семантическая сеть Википедии.
- По арности:
- типичными являются сети с бинарными отношениями (связывающими ровно два понятия). Бинарные отношения очень просты и удобно изображаются 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 (см. ниже) снимают это затруднение, представляя каждое отношение в виде отдельного узла.
- По размеру:
- Для решения конкретных задач, например, тех которые решают системы искусственного интеллекта.
- Семантическая сеть отраслевого масштаба должна служить базой для создания конкретных систем, не претендуя на всеобщее значение.
- Глобальная семантическая сеть. Теоретически такая сеть должна существовать, поскольку всё в мире взаимосвязано. Возможно когда-нибудь такой сетью станет Всемирная паутина.
Иерархические
Наиболее часто возникает потребность в описании отношений между элементами, множествами и частями объектов. Отношение между объектом и множеством, обозначающим, что объект принадлежит этому множеству, называется отношением классификации (ISA). Говорят, что множество (класс) классифицирует свои экземпляры.[3] (пример: «Шарик является собакой» = Шарик является объектом типа собака). Иногда это отношение именуют также MemberOf, InstanceOf или подобным образом. Связь ISA предполагает, что свойства объекта наследуются от множества. Обратное к ISA отношение используется для обозначения примеров, поэтому так и называется — «Example», или по-русски «Пример». Иерархические отношения образуют древовидную структуру.
Отношение между надмножеством и подмножеством (называется AKO — «A Kind Of», «разновидность»). (Пример: «собака является животным» = тип с именем собака является подтипом типа животные). Элемент подмножества называется гипонимом (собака), а надмножества — гиперонимом (животное), а само отношение называется отношением гипонимии. Альтернативные названия — «SubsetOf» и «Подмножество». Это отношение определяет, что каждый элемент первого множества входит и во второе (выполняется ISA для каждого элемента), а также логическую связь между самими подмножествами: что первое не больше второго и свойства первого множества наследуются вторым. Отношение АКО (Род-Вид) часто используется для навигации в информационном пространстве.
Объект, как правило, состоит из нескольких частей, или элементов. Например, компьютер состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и т. д. Важным отношением является HasPart, описывающее связь частей и целого — отношение меронимии. В этом случае свойства первого множества не наследуются вторым. Мероним и холоним — противоположные понятия:
Мероним — объект, являющийся частью для другого. (Двигатель — мероним автомобиля.)
Холоним — объект, который включает в себя другое. (Например, у дома есть крыша. Дом — холоним крыши. Компьютер — холоним монитора.)
Вспомогательные
В семантических сетях часто используются также следующие отношения [Гаврилова]:
- 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 (иметь свойство, иметь значение);
- логические (И, ИЛИ, НЕ);
- лингвистические.
Этот список может сколь угодно продолжаться: в реальном мире количество отношений огромно. Например, между понятиями может использоваться отношение «совершенно разные вещи» или подобное: Не_имеют_отношения_друг_к_другу(Солнце, Кухонный_чайник).
Использование семантических сетей
Семантическая паутина
Концепция организации гипертекста напоминает однородную бинарную семантическую сеть, однако здесь есть существенное отличие:
1. Связь, осуществляемый гиперссылкой, не имеет семантики, то есть не описывает смысла этой связи.
Назначение семантической сети заключается в том, чтобы описать взаимосвязи объектов, а не дополнительную информацию о предметной области. Человек может разобраться, зачем нужно то или иное гиперссылки но компьютеру эта связь не понятен.
2. Страницы, связываются ссылками, являются документами, описывают, как правило, проблемную ситуацию в целом. В семантической сети вершины (те, что связывают отношения) есть понятие или объекты реального мира.
Попытка создания семантической сети на основе всемирной паутины получила название семантической паутины. Эта концепция подразумевает использование языка RDF (языка разметки на основе XML) и призвана добавить ссылкой смысл, понятный компьютерным системам. Это позволит превратить Интернет в распределенную базу знаний глобального масштаба.
|
Ключевые слова: Семантическая сеть семантика структура сети история семантической сети виды связей робот
|
Обратная связь
Реклама на сайте
НАЗАД
