Модели представления знаний

1. Логические; 2. Продукционные; 3. Представление знаний на основе фреймов; 4. Представление знаний на основе семантических сетей.

Фреймы

Фреймы были впервые предложены в качестве аппарата для представления знаний М. Минским в 1975 году. Фреймы – это минимальные структуры информации, необходимые для представления класса объектов, явлений или процессов.

Фрейм может быть описан строкой: где ИФ – имя фрейма, ИС – имя слота, ЗС – значение слота, ПП – имя присоединенной процедуры.

Слоты – это некоторые незаполненные подструктуры фрейма, заполнение которых приводит к тому, что данный фрейм ставится в соответствие некоторой ситуации, явлению или объекту. Фрейм с заполненными слотами называется экземпляром фрейма. Для организации связи между объектами предметной области строится сеть фреймов.

В качестве данных фрейм может содержать обращения к процедурам (так называемые присоединенные процедуры). Выделяют два вида процедур: процедуры – демоны; процедуры – слуги.

Процедуры – демоны активизируются при каждой попытке добавления или удаления данных слота (по умолчанию). Процедуры-слуги активизируются только при выполнении условий, определенных пользователем при создании фрейма.

Для уменьшения информационной избы- точности во фреймовых системах реализуют принцип наследования информации, позволяющий общую (глобальную) для системы информацию хранить в отдельном фрейме, а во всех остальных фреймах указывать лишь ссылку на место хранения этой информации.

Основные свойства фреймов Наличие базового типа Наиболее важные объекты предмета запоминаются в виде базовых фреймов, на основании которых строятся фреймы для новых состояний.

Основные свойства фреймов Процесс сопоставления Процесс, в ходе которого проверяется правильность выбора фрейма.

Основные свойства фреймов Иерархическая структура Информация об атрибутах, которую содержит фрейм верхнего уровня, совместно используется всеми фреймами нижних уровней, связанных с ним.

Основные свойства фреймов Сети фреймов Соединение фреймов, описывающих объекты с небольшими различиями, с данными указателями.

Основные свойства фреймов Отношения «абстрактное – конкретное» и «целое – часть» Отношение «целое – часть» касается структурированных объектов и показывает, что объект нижнего уровня является частью объекта верхнего уровня.

Основные свойства фреймов Отношения «абстрактное – конкретное» и «целое – часть» Отношения «абстрактное – конкретное» характерны тем, что на верхних уровнях расположены абстрактные объекты, а на нижних – конкретные объекты, при чем объекты нижних уровней наследуют атрибуты объектов верхних уровней.

Применение фреймов Для представления и описания стереотипных объектов, событий или ситуаций (сложных структур данных).

Семантические сети

Важной схемой представления знаний являются семантические сети. Впервые это понятие было введено в 60-х годах Куиллианом для представления семантических связей между концепциями слов.

Под семантической сетью понимают направленный граф с помеченными вершинами и дугами, в котором вершины соответствуют конкретным объектам, а дуги, их соединяющие, отражают имеющиеся между ними отношения.

Отношения, используемые в семантических сетях: лингвистические, включающие в себя отношения типа «объект», «агент», «условие», «место», «инструмент», «цель», «время» и др.; атрибутивные, к которым относят форму, размер, цвет и т.д.;

Отношения, используемые в семантических сетях: характеризации глаголов, т.е. род, время, наклонение, залог, число; логические, обеспечивающие выполне-ние операций для исчисления высказываний (дизъюнкция, конъюнкция, импликация, отрицание);

Отношения, используемые в семантических сетях: квантифицированные, т.е. использующие кванторы общности и существования; теоретико-множественные, включающие понятия «элемент множества», «подмножество», «супер множество» и др.

Интенсиональная семантическая сеть описывает предметную область на обобщенном, концептуальном уровне. Агент ДействиеОбъект Место Инструмент

В экстенсиональной сети производится конкретизация и наполнение фактическими данными. Агент ДействиеОбъект Место Инструмент Из склада MТовар Отгрузка

Преимущества семантических сетей По сравнению с логикой предикатов семантические сети имеют то важное преимущество, что вся точно известная информация о той или иной концепции расположена в базе знаний вокруг соответствующей вершины.

Недостатки Выразительная сила семантических сетей несколько слабее, чем в логике предикатов.

Применение В системах обработки естественного языка, частично в вопросно-ответных системах. В них представлены знания о мире, эпизодические знания (т.е. знания о пространственно-временных событиях и состояниях).

Применение в системах искусственного видения. используются для хранения знаний о структуре, форме и свойствах физических объектов.