„то такое семантическа€ сеть


»сточник: автор: јнастаси€


—емантическа€ сеть Ч информационна€ модель предметной области, имеет вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а ребра задают отношени€ между ними. ќбъектами могут быть пон€ти€, событи€, свойства, процессы.




„то такое семантическа€ сеть



“аким образом, семантическа€ сеть €вл€етс€ одним из способов представлени€ знаний.

¬ названии соединены сроки с двух наук: семантика в €зыкознании изучает смысл единиц €зыка, а сеть в математике €вл€етс€ разновидностью графу Ч набора вершин, соединенных дугами (ребрами). ¬ семантической сети роль вершин выполн€ют пон€ти€ базы знаний, а дуги (причем направленные) задают отношени€ между ними. “аким образом, семантическа€ сеть отражает семантику предметной области в виде пон€тий и отношений между ними.

¬ компьютере вершинам, или узлам, графа соответствуют группы €чеек пам€ти, а св€з€м Ч указани€, содержащие коды адресов пам€ти, благодар€ чему программа находит нужные €чейки. ¬ажнейшие св€зи Ч типа ЂЁтої: они позвол€ют построить в сети иерархию пон€тий, в которой узлы низших уровней наследуют свойства узлов высших уровней. “аким механизмом переноса обусловлена ​​эффективность семантических сетей ..

Ќи в коем случае нельз€ смешивать пон€ти€ Ђ—емантическа€ сетьї (англ. Semantic Network) и Ђ—емантическа€ паутинаї (англ. Semantic Web). Ёто несоответствие возникает как раз из-за неточного перевода. ’от€ эти пон€ти€ не эквивалентны, однако, они св€заны.

—труктура семантической сети

—труктура семантической сети отображаетс€ графически с помощью узлов и дуг, соедин€ющих их. ”злы называютс€ объектами, а дуги - св€з€ми или ребрами. —в€зи в семантической сети примен€ютс€ дл€ представлени€ отношений, а узлы, как правило дл€ представлени€ физических объектов, концепций или ситуаций. ¬ качестве примера можно привести семантическую сеть на рис. 1., —в€зи которой, определ€ющие отношени€ между членами семьи:



„то такое семантическа€ сеть



—емантическа€ сеть родственных св€зей дл€ семантических сетей отношени€ имеют особо важное значение, поскольку образуют базовую структуру дл€ организации знаний. «нани€, заданные без учета отношений, превращаютс€ просто в коллекцию несв€занных фактов. “олько при определении отношений, знани€ приобретают вид св€занной структуры, исследование которой позвол€ет логическим путем создавать другие знани€.

Ќа основании приведенного примера, можно сделать вывод, что јнна и Ѕорис - бабушка и дедушка »вана, несмотр€ на то, что на рисунке не присутствует €вна€ св€зь, обозначенный как Ђвнукї. —емантические сети иногда называют ассоциативными сет€ми, так узлы таких сетей св€заны, то есть ассоциированные между собой.

¬ научных исследовани€х  виллиана, человеческа€ пам€ть от начала моделировалась как ассоциативна€ сеть, в которой пон€ти€ были представлены в виде узлов, а св€зи показывали, как эти пон€ти€ сочетаютс€ друг с другом. —огласно указанному моделью, если происходит стимул€ци€ одного узла, как в результате чтени€ слов в предложении, то идет активизаци€ св€зей этого узла с другими узлами. ¬ дальнейшем эта активность распростран€етс€ по сети.  ак только узел получает достаточное активизацию, в сознательном уме возникает концепци€, представленна€ этим узлом.

Ќапример, известно, что человек знает тыс€чи слов, но в процессе чтени€ предложени€, в ее сознании отражаютс€ только те слова, которые оно читает.  ак показала практика, во многих способах представлени€ знаний, особенно полезным €вл€етс€ применение отношений одинаковых типов. ѕоэтому, при построении семантических сетей дл€ представлени€ знаний в различных предметных област€х, вместо того, чтобы каждый раз определ€ть новые отношени€, прин€то использовать именно стандартизированные типы.

»стори€ семантических сетей


»де€ систематизации на основе каких-либо семантических отношений предлагалась еще учеными ранней науки. ѕримером этого может служить биологическа€ систематика  арла Ћинне€ 1735 ≈сли рассматривать ее как семантическую сеть, то в данной классификации используетс€ отношение подмножества, современное AKO.

ѕредками современных семантических сетей можно считать экзистенциальные графы, предложенные „арльзом ѕирсом в 1909 г. ќни использовались дл€ представлени€ логических выражений в виде особых диаграмм. ѕирс назвал этот способ Ђлогикой будущегої.

¬ажным начинанием в исследовании сетей стали работы немецкого психолога ќтто «ельц 1913 и 1922 ¬ них, дл€ организации структур пон€тий и ассоциаций, а также изучение методов наследовани€ свойств были использованы графы и семантические отношени€. »сследователи дж. јндерсон (1973), д. Ќорман (1975) и другие использовали эти работы дл€ моделировани€ пам€ти человека и его интеллектуальных возможностей.

 омпьютерные семантические сети были детально разработаны –ичардом –иченс в 1956 году в рамках проекта кембриджского центра изучени€ €зыка по машинному переводу. ѕроцесс машинного перевода подраздел€етс€ на 2 части: перевод исходного текста в промежуточную форму представлени€, а затем эта промежуточна€ форма переводитс€ на €зык. “акой промежуточной формой как раз и были семантические сети. ¬ 1961 г.. ѕо€вилась работа ћастерман, в которой он, в частности, определ€л базовый словарь дл€ 15 000 пон€тий. Ёти исследовани€ были продолжены –обертом —иммонсом (1966), ”илксом (1972) и другими учеными.

—труктура


ћатематика позвол€ет описать большинство €влений в окружающем мире в виде логических выражений. —емантические сети возникли как попытка визуализации математических формул. ќсновным способом представлени€ дл€ семантической сети €вл€етс€ граф. ќднако не стоит забывать, что за графическим изображением непременно стоит строгий математический запись, и обе эти формы €вл€ютс€, не конкурируют, а дополн€ют друг друга.

√рафическое представление
ќсновной формой представлени€ семантической сети €вл€етс€ граф. ѕон€ти€ семантической сети записываютс€ в овалах или пр€моугольниках и соедин€ютс€ стрелками с подпис€ми Ч дугами (см. рис.). Ёто наиболее удобно воспринимаема€ человеком форма. [источник не указан 337 дней] ≈Є недостатки про€вл€ютс€, когда мы начинаем строить более сложные сети или пытаемс€ учесть особенности естественного €зыка. —хемы семантических сетей, на которых указаны направлени€ навигационных отношений, называют картами знаний, а их совокупность, позвол€юща€ охватить большие участки семантической сети, атласом знани€.

ћатематическа€ запись

¬ математике граф представл€етс€ множеством вершин V и множеством отношений между ними E. »спользу€ аппарат математической логики, приходим к выводу, что кажда€ вершина соответствует элементу предметного множества, а дуга Ч предикату.

Ћингвистическа€ запись

¬ лингвистике отношени€ фиксируютс€ в словар€х и в тезаурусах. ¬ словар€х в определени€х через род и видовое отличие родовое пон€тие занимает определЄнное место. ¬ тезаурусах в статье каждого термина могут быть указаны все возможные его св€зи с другими родственными по теме терминами. ќт таких тезаурусов необходимо отличать тезаурусы информационно- поисковые с перечн€ми ключевых слов в стать€х, которые предназначены дл€ работы дескрипторных поисковых систем.

 лассификаци€ семантических сетей

ƒл€ всех семантических сетей справедливо разделение по арности и количеству типов отношений.

- ѕо количеству типов отношений, сети могут быть однородными и неоднородными.

- ќднородные сети обладают только одним типом отношений (стрелок), например, таковой €вл€етс€ вышеупом€нута€ классификаци€ биологических видов (с единственным отношением AKO).

- ¬ неоднородных сет€х количество типов отношений больше двух.  лассические иллюстрации данной модели представлени€ знаний представл€ют именно такие сети. Ќеоднородные сети представл€ют больший интерес дл€ практических целей, но и большую сложность дл€ исследовани€. Ќеоднородные сети можно представл€ть как переплетение древовидных многослойных структур. ѕримером такой сети может быть —емантическа€ сеть ¬икипедии.


- ѕо арности: - типичными €вл€ютс€ сети с бинарными отношени€ми (св€зывающими ровно два пон€ти€). Ѕинарные отношени€ очень просты и удобно изображаютс€ на графе в виде стрелки между двух концептов.  роме того, они играют исключительную роль в математике.
- Ќа практике, однако, могут понадобитьс€ отношени€, св€зывающие более двух объектов Ч N-арные. ѕри этом возникает сложность Ч как изобразить подобную св€зь на графе, чтобы не запутатьс€.  онцептуальные графы (см. ниже) снимают это затруднение, представл€€ каждое отношение в виде отдельного узла.
- ѕо размеру:
- ƒл€ решени€ конкретных задач, например, тех которые решают системы искусственного интеллекта.
- —емантическа€ сеть отраслевого масштаба должна служить базой дл€ создани€ конкретных систем, не претенду€ на всеобщее значение.
- √лобальна€ семантическа€ сеть. “еоретически така€ сеть должна существовать, поскольку всЄ в мире взаимосв€зано. ¬озможно когда-нибудь такой сетью станет ¬семирна€ паутина.

»ерархические

Ќаиболее часто возникает потребность в описании отношений между элементами, множествами и част€ми объектов. ќтношение между объектом и множеством, обозначающим, что объект принадлежит этому множеству, называетс€ отношением классификации (ISA). √овор€т, что множество (класс) классифицирует свои экземпл€ры.[3] (пример: ЂЎарик €вл€етс€ собакойї = Ўарик €вл€етс€ объектом типа собака). »ногда это отношение именуют также MemberOf, InstanceOf или подобным образом. —в€зь ISA предполагает, что свойства объекта наследуютс€ от множества. ќбратное к ISA отношение используетс€ дл€ обозначени€ примеров, поэтому так и называетс€ Ч ЂExampleї, или по-русски Ђѕримерї. »ерархические отношени€ образуют древовидную структуру.

ќтношение между надмножеством и подмножеством (называетс€ AKO Ч ЂA Kind Ofї, Ђразновидностьї). (ѕример: Ђсобака €вл€етс€ животнымї = тип с именем собака €вл€етс€ подтипом типа животные). Ёлемент подмножества называетс€ гипонимом (собака), а надмножества Ч гиперонимом (животное), а само отношение называетс€ отношением гипонимии. јльтернативные названи€ Ч ЂSubsetOfї и Ђѕодмножествої. Ёто отношение определ€ет, что каждый элемент первого множества входит и во второе (выполн€етс€ ISA дл€ каждого элемента), а также логическую св€зь между самими подмножествами: что первое не больше второго и свойства первого множества наследуютс€ вторым. ќтношение ј ќ (–од-¬ид) часто используетс€ дл€ навигации в информационном пространстве.

ќбъект, как правило, состоит из нескольких частей, или элементов. Ќапример, компьютер состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и т. д. ¬ажным отношением €вл€етс€ HasPart, описывающее св€зь частей и целого Ч отношение меронимии. ¬ этом случае свойства первого множества не наследуютс€ вторым. ћероним и холоним Ч противоположные пон€ти€:
ћероним Ч объект, €вл€ющийс€ частью дл€ другого. (ƒвигатель Ч мероним автомобил€.)
’олоним Ч объект, который включает в себ€ другое. (Ќапример, у дома есть крыша. ƒом Ч холоним крыши.  омпьютер Ч холоним монитора.)

¬спомогательные

¬ семантических сет€х часто используютс€ также следующие отношени€ [√аврилова]:

- функциональные св€зи (определ€емые обычно глаголами Ђпроизводитї, Ђвли€етїЕ);
- количественные (больше, меньше, равноЕ);
- пространственные (далеко от, близко от, за, под, надЕ);
- временные (раньше, позже, в течениеЕ);
- атрибутивные (иметь свойство, иметь значение);
- логические (», »Ћ», Ќ≈);
- лингвистические.

Ётот список может сколь угодно продолжатьс€: в реальном мире количество отношений огромно. Ќапример, между пон€ти€ми может использоватьс€ отношение Ђсовершенно разные вещиї или подобное: Ќе_имеют_отношени€_друг_к_другу(—олнце,  ухонный_чайник).

»спользование семантических сетей


—емантическа€ паутина

 онцепци€ организации гипертекста напоминает однородную бинарную семантическую сеть, однако здесь есть существенное отличие:

1. —в€зь, осуществл€емый гиперссылкой, не имеет семантики, то есть не описывает смысла этой св€зи.
Ќазначение семантической сети заключаетс€ в том, чтобы описать взаимосв€зи объектов, а не дополнительную информацию о предметной области. „еловек может разобратьс€, зачем нужно то или иное гиперссылки но компьютеру эта св€зь не пон€тен.
2. —траницы, св€зываютс€ ссылками, €вл€ютс€ документами, описывают, как правило, проблемную ситуацию в целом. ¬ семантической сети вершины (те, что св€зывают отношени€) есть пон€тие или объекты реального мира.

ѕопытка создани€ семантической сети на основе всемирной паутины получила название семантической паутины. Ёта концепци€ подразумевает использование €зыка RDF (€зыка разметки на основе XML) и призвана добавить ссылкой смысл, пон€тный компьютерным системам. Ёто позволит превратить »нтернет в распределенную базу знаний глобального масштаба.


 лючевые слова:
—емантическа€ сеть
структура сети
истори€ семантической сети
виды св€зей
робот
робототехника


¬ернутьс€ в рубрику:

—ловарик робототехника


≈сли вы хотите видеть на нашем сайте больше статей то кликните ѕоделитьс€ в социальных сет€х! —пасибо!
—мотрите также:

ќбратите внимание полезна€ информаци€.