Интеллектуальные информационные технологии и системы

  

Достоинство семантической  сети:

– описание объектов и событий производится на уровне очень близком к естественному языку;

– обеспечивается возможность соединения различных фрагментов сети;

– отношения между понятиями и событиями образуют небольшое, хорошо организованное множество;

– для каждой операции над данными или знаниями можно выделить некоторый участок сети, который охватывает необходимые в данном запросе характеристики;

– обеспечивается наглядность системы знаний, представленной графически:

– близость структуры сети, представляющей знания, семантической структуре фраз на естественном языке;

– соответствие сети современным представлениям об организации долговременной памяти человека.

 

Недостатки семантической  сети:

–нет ясного представления о структуре предметной области, поэтому формирование и модификация такой модели затруднительны;

–модели представляют собой пассивные структуры, для обработки которых необходим специальный аппарат формального вывода и планирования.  

Семантические сети нашли  применение в основном в системах обработки естественного языка, частично в вопросно-ответных системах, а также в системах искусственного видения.

Для реализации семантических сетей существуют специальные сетевые языки: NET, язык реализации систем SIMER+MIR. Широко известны экспертные системы, использую­щие семантические сети в качестве языка представления знаний: PROSPECTOR, CASNET, TORUS.

Семантические сети получили широкое применение в системах распознавания  речи и экспертных системах.

  

Семантическая сеть, показывающая взаимоотношения птицы и самолета

ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОЕ  ПРЕДСТАВЛЕНИЕ ЗНАНИЙ ФРЕЙМАМИ  

 

Фреймы были впервые  предложены в качестве аппарата для  представления знаний М. Минским  в 1975 г.

Фреймовые модели представляют собой систематизированную в виде единой теории технологическую модель памяти человека и его сознания.

Фрейм - минимальные  структуры информации, необходимые для представления класса объектов, явлений или процессов.

Фрейм можно представить  в виде сети, состоящей из вершин и дуг (отношений), в которых нижние уровни фрейма заканчиваются слотами (переменными), которые заполняются конкретной информацией при вызове фрейма. Значением слота может быть любая информация: текст, числа, математические соотношения, программы, ссылки на другие фреймы.

Имя фрейма:

(имя 1-го слота:  значение 1-го слота)

(имя 2-го слота:  значение 2-го слота)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

(имя N-го слота:  значение N-го слота)

Различают:

1. фреймы-структуры, использующиеся для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель);
2. фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент);
3. фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров, празднование именин);
4. фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства) и др.

 

 

 

 

 

  

Основные свойства фреймов:

1. Наследование свойств. Все фреймы взаимосвязаны и образуют единую структуру, поэтому просто производить композицию и декомпозицию информационных структур. Слот более низкого уровня указывает на слот более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются (переносятся) значения аналогичных слотов, причем наследование свойств может быть частичным.

 

1. Базовый тип. Наиболее важные объекты запоминаются в виде базовых фреймов, на основании которых строятся фреймы для новых состояний.

 

1. Процесс сопоставления – процесс, в ходе которого проверяется правильность выбора фрейма, осуществляется в соответствии с текущей целью и информацией, содержащийся в данном фрейме.

 

4. Иерархическая структура, особенность которой заключается в том, что информация об атрибутах, которую содержит фрейм верхнего уровня, совместно используются всеми связанными с ним фреймами нижних уровней.

 

4. Сети фреймов. Поиск фрейма, подобного предыдущему, возможен благодаря соединению фреймов, описывающих объекты с небольшими различиями, с данными указателями и образованию сети подобных фреймов.

 

4. Отношения «абстрактное – конкретное» и «целое – часть». Иерархическая структура фреймов основывается на отношениях «абстрактное – конкретное». На верхних уровнях расположены абстрактные объекты, на нижних уровнях – конкретные объекты. Объекты нижних уровней наследуют атрибуты объектов верхних уровней. Отношение «целое – часть» касается структурированных объектов и показывает, что объект нижнего уровня является частью объекта верхнего уровня. Наибольшее практическое применение получили отношения«абстрактное–конкретное».  
   

Схема фрейма

Достоинства модели фреймов:

– способность отображать концептуальную основу организации памяти человека;

– естественность и наглядность представления, модульность;

– поддержку возможности использования значений слотов по умолчанию;

– универсальность, так как позволяют отобразить все многообразие знаний.

Основной недостаток:

отсутствие механизмов управления выводом, который частично устраняется при помощи присоединенных процедур, реализуемый силами пользователя системы.

 

 

Специальные языки представления  знаний в сетях фреймов FRL (Frame Representation Language)и другие позволяют эффективно строить промышленные ЭС. Широко известны такие фреймо-ориентированные экспертные системы, как ANALYST, МОДИС

 

В системах искусственного интеллекта могут использоваться одновременно несколько моделей представления  знаний. Например, фрейм можно рассматривать  как фрагмент семантической сети, предназначенной для описания объекта (ситуации) проблемной области со всей совокупностью присущих ему свойств. Значением некоторых слотов фрейма может быть продукция. В продукционных  моделях используются некоторые  элементы логических и сетевых моделей. Поэтому появляется возможность  организовывать эффективные процедуры  вывода и наглядное отображение  знаний в виде сетей; отсутствие жестких  ограничений позволяет изменять интерпретацию элементов продукции.

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

10

 

11

 

12

 

13

 

14

 

15

 

16

 

17

 

18

 

19

 

20

 

21

 

22

 

23

 

24