Вопрос 5: Система представления знаний. Фреймы. Семантические сети. Классификация базовых понятий СС. Сущности и отношения.
ПРИМЕЧАНИЯ Я не знаю, что Новакова подразумевает под классификацией базовыз понятий СС.Написала всё, что есть в методе
Знания - это закономерности предметной области (принципы, связи, законы), полученные в результате практической деятельности и проффесионального опыта, позволяющие спкциалистам ставить и решать задачи в этой области. Отличительными свойствами знаний являются внутренняя интерпретируемость, структурированность, связность, активность. Знания основаны на данных, полученных эмпирическим путём. Они представляют результат практической деятельности человека, направленной на обобщениие его опыта, полученного в результате практической деятельности.
Данные - это отдельные факты, характерезующие объекты, процессы и явления предметной области,а также значения их свойств.
По способам организации знаний и их обрвботки различают следующие основные группы методов представления: логические, продукционные, сетевые, фреймовые.
В основе сетевых методов лежит представление знаний в виде множества понятий, связанных семантическими отношениями. Графически понятия выражаются вершинами сетей, отношения - направленными дугами.
Достоинства: -наглядное отображение взаимосвязей между объектами базы знаний -хорошие классификационные свойства сети -высокая смысловая выразительность сети, что обеспечивает прямое моделирование семантики предметной области и позволяет проектировщику обращаться с системой на уровне понятий профессионально -ориентированного языка -возможность легко модифицировать представленные данные
Недостатки: -слишком "произвольная" структура графа -большое разнообразие типов вершин и отношений
Пример
Ситуации описаны фразами:
- Дом был построен на самом высоком месте узкой косы между гаванью и открытом морем. Построен он был прочно, как корабль, и выдержал три урагана.
- Его защищали от солнца высокие кокосовые пальмы, пригнутые пассатами. а с океанской стороны крутой спуск вел прямо от двери к белому песчаному пляжу, который омывался Гольфстримом.
Ввведём обозначения: Г - гавань, ОМ - открытое море, К - коса, Д - дом, СВМ - самое высокое место, КП - кокосовые пальмы, С - солнце, КС - крутой спуск, ДВ - дверь, П - пляж, Гольф - Гольстрим. Введём отношения: R1 - быть между, R2 - принадлежать, R3 - находиться на, R4 - защищать от,R5 - соединять, R6 - омывать. На картинке стрелки - бинарные отношения, тернарные - стрелки, стянутые дугами.
Последний пример показывает, что семантические сети обладают возможностями отражения любых отношений между понятиями и объектами, и позволяют описывать предложения естественного языка, даже художественную литературу.
Фреймовое представление знаний - разновидность сетевых моделей. Фрейм - информационная структура, описывающая конкретный стандартный фрагмент знаний (объект, ситуацию, процедуру и т.д.). Традиционно структура фрейма:
Два последних столбца предназначены для описания способа получения слотом его значения и возможного присоединения к тому или иному слоту специальных процедур. В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма. что позволяет формировать сети фреймов.
Модель фрейма является универсальной,т.к. позволяет отобразить всё многообразие знаний и мире через: -фреймы - структуры, используемые для обозначения объектов и понятий(система, программа и др) -фреймы - сценарии (празднование др, проведение соревнований и др) -фреймы - ситуации (тревога, авария и др)
Достоинства:
- структурированность информации по сравнению с семантическими сетями
- более компактное представление о конкретных фактах, ситуациях и т.д.
- возможность описывать в рамках одного фрейма одновременно как декларативные(константно заданные), так процедурные(те, которые можно получить с помощью процедур).
СУЩНОСТИ И ОТНОШЕНИЯ
Существует конечное множество базовых отношений между информационными единицами и объектами реального мира, используя комбинацию которых можно выразить необходимые отношения.
Отношением называется взаимосвязь или взаимодействие двух и более объектов лтбо явлений абстрактного или конкретного типа.
Теоретико - множественные отношения позволяют сформировать классы понятий. а также упорядочить понятия в рамках этих классов. Этот вид взаимосвязей представляется отношениями "род - вид" и "часть - целое", которые используются для построения рабочей модели организации знаний, выражая свойство вложенности(наследственности) понятий.
Характеристические отношения "иметь свойство" и "иметь состояние" дают возможность описать объекты предметной области и процессы путём выделения наиболее существенных их характеристие и установить таким образом зависимости между объектами и свойствами, процессами и состояниями.
Казуальные отношения лежат в основе построения формальных логических рассуждений, которые могут использоваться для формирования маршрута проектирования, прогнозирования, анализа проектных решений и т.д. Отношения "причина - следствие" связывают факты, между которыми существует причинно - следственная зависимость. Отношения "влиять на" не отражают существование причинно - следственных зависимостей и определяют вероятность следствия при наличии причины. Этот вид казуальных отношений носит нечёткий характер и отражает неполноту знаний проектировщика.
Инструментальные отношения "выполняться посредством" связывают процессы и реализующие их процедуры.
Квантифицирующие отношения позволяют установить соответствие между свойствами и их значениями. Представляются как "иметь числовое( или лингвистическое) значение"
Временные отношения отражают относительное протекание процессов во времени. Они имеют вид "быть раньше", "быть позже", "быть одновременно" и дают возможность построения рабочих моделей, определяющих последовательности процессов в ходе проектирования.
Пространственные отношения характерезуют пространственное расположение объектов и определяют абсолютное расстояние между ними. Отношения "расстояние между" или "быть расположенным"
Арифмитические отношения используются для построения вычислительных моделей для определения значений свойств.
Логические отношения служат связками при описании всех указанных функций и в этом смысле являются универсальными.