Аспирант кафедры САПР и ПК Рыльников А.Г. Под руководством: проф., д.т.н. Фоменкова С.А. Специальность: Системы автоматизации проектирования

Структурированные физические знания используются на начальных этапах проектирования При проектировании возникают задачи поиска ФЭ Информация о свойствах веществ Для улучшения свойств прототипов Для определения характеристик технических объектов Поиск ФЭ также необходим ученым и студентам 2

Цель - повышение релевантности поиска ФЭ и снижение сложности формирования поисковых запросов за счет применения поиска по запросу на ЕЯ Задачи: Изучение существующих моделей ФЭ и реализованных методов поиска Разработка модели представления семантической информации в компьютере – модели представления семантики (МПС) Разработка методики перевода текстовых описаний ФЭ в МПС Разработка методики поиска ФЭ по запросу на естественном языке Реализация предложенных методик и модели в системе поиска ФЭ по запросу на естественном языке Апробация предложенных методик 3

Энерго-информационная модель цепей (Зарипов М.Ф.) Взаимосвязь между двумя явлениями (процессами), которая реализуется в определенных условиях (Глазунов В.Н.) ТРИЗ (Альтшуллер Г.С) Потоковая модель (Коллер Р., Половинкин А.И.) Описание ФЭ с помощью тезаурусов (Фоменков С.А.) 4

Название системы Количес тво эффекто в Дескриптор ный поиск Полнотексто вый поиск Семантичес кий поиск «Интеллект»> Принцип действия > «Изобретающая машина» --- АИПС ФЭ v3.0> СОФИ (САПР и ПК). > Полезный эффект >1200++Упрощенная поддержка 5

Нетривиальная процедура формализации запросов Некоторые запросы невозможно формализовать Сложность ввода запросов в поисковую систему Повышение требований к качеству поиска информации 6

Дескрипторный поиск Документу присваиваются дескрипторы Информационно-поисковый тезаурус Полнотекстовый поиск Индексируются все слова Специальный полнотекстовый индекс Семантический поиск Используется смысл слов и словосочетаний 7

Подходы: Предварительная разметка документа семантическими тегами Семантический анализ неподготовленного документа Инструменты Семантическая сеть, тезаурус, фрейм Проблемы использования Слабая информативность семантической сети из- за общности подхода Отсутствие эффективных алгоритмов поиска Не учитывается структура объекта поиска 8

Объектно-ориентированный подход к представлению знаний 9 Пространство объектов Динамический объект Свойства Методы

Описание До= До – динамический объект; М – набор методов объекта; С – набор свойств объекта; До род – динамический объект, который является родительским для данного; Ч – массив динамических объектов, описывающих части данного объекта. 10

Структура описания метода: М= М – метод; И – имя метода для идентификации в базе знаний; Т – тело метода, описывающие действие, которое выполняет данный метод. Структура описания свойства: С= С – свойство; Н – название свойства; З – значение свойства; Ф прис – функция присвоения значения. 11

Формальное описание модели Пр= Пр – пространство объектов; О – массив динамических объектов; Д – массив действий. Элемент массива объектов представляется кортежем: О мс = Омс – динамический объект в массиве объектов; И – локальное для этого пространства имя объекта; К – класс объекта. 12

1. Определяются классы «Физическая воздействие», «Физический объект», «Физическая величина» 2. Определяется класс "Физический эффект". Составными частями этого класса являются: множество классов "Физическое воздействие" и класс "физический объект", что соответствует формальному описанию ФЭ в модели " ". 3. Для каждой физической величины из тезауруса входов/выходов ФЭ описывается класс для представления этой физической величины в МПС. 4. С помощью тезауруса объектов строится дерево наследуемых классов от «Физический объект» 5. Для каждого ФЭ создается класс наследуемый от «Физический эффект» 6. Устанавливаются связи часть-целое для компонентов ФЭ и классом представляющим ФЭ 7. Шаг 6 повторяется для всех ФЭ в банке данных 13

14 начало разбивка на предложения морфологический анализ блок проекта АОТ БД спец. слов БД объектов и свойств БД семант. связей БД методов все слова дерево построено все вершины? синтаксические правила правила внутр. языка проверка синтаксических правил для узла выполнение программы обход дерева, начиная с листьев применение правил составления программы нет

15 предложение эффект длинноволнов ый фотовольтаиче ский естьфотоЭДСвозникатьвконтакт полупровод ник селектрод металически й прионосвещатьсветбольшедлинаволнакоторыйдлинаволнакрайпоглащения полупроводни к Длинноволновый фотовольтаический эффект это возникновение фотоЭДС в контакте полупроводника с металлическим электродом при освещении его светом, длина волны которого больше длины волны края поглощения полупроводника

16 длинноволновый фотовольтаический эффект длинноволновый фотовольтаиче ский фотоЭДС (физ.воздействи е) возникновениевыходное Контакт (физ.объект) полупроводни к электродметаллическийосвещение свет (физ.воздействие ) длина волны: >край поглащения входное

Индексация 1. Построение МПС для ФЭ 2. На основе МПС составляется ССО Поиск 1. Семантический анализ запроса 2. Выделение понятия о котором спрашивает пользователь 3. Поиск 4. Выдача результа 17

Правила сравнения ПОД с ПОЗ состоит из следующих шагов: 1. Если объект ПОЗ совпадает с основным объектом описания в ПОД (с учетом иерархичности объектов) 1.Документ включается в результат выборки. 2. Если объект ПОЗ совпадает с одним из часто встречаемых объектов в ПОД 1.Документ включается в результат выборки 18 главный объект обозначает ? слово к получ ить все объекты для метода получить список всех дочерних объектов выбор из ССО таких, где главный объект из списка ме тод объе кт Уточнение списка по значениям свойств в запросе

19 цикл выполнения команд обновление дерева наследования присвоение значения свойства изменение типа свойства проверка изменение класса объекта выполнение метода поиск связей часть- целое создание нового класса создание/обновлен ие метода- конструктора определени е найдена новая часть да

Поиск ФЭ по ЕЯ запросу Анализ ЕЯ текста Морфологический анализ Синтаксический анализ Семантический анализ Представление с помощью МПС Интерпретатор внутреннего языка Поиск ФЭ Сравнение ССО запроса и документа Отображение результата Обновление БД системы Обновление базы слов Обновление свойств/методов Обнаружение новых понятий 20

21 Морфологический анализаторСинтаксический анализатор Семантический анализатор Индексация для поиска Модуль анализа запроса пользователя Модуль поиска описаний ФЭ БЗ семантической инофрмации БД ФЭ Данные индексации Пользователь Интерпретатор внутреннего языка Выдача результата Работа с моделью представления семантики

22

Для тестов были выбраны запросы на поиск эффектов, условно разделенные на 5 степеней сложности Оценивалось время от постановки задачи до получения ответа пользователем Формализация задачи Ввод информацию в систему Реакция системы Анализ результатов 23

24 СложностьАИПС-600СОФИ-500 Полезный эффект ABC Полезный эффект Естественно языковой запрос ФЭ ЕЯ 1 59,9557,361,5599,449,4 2 88,9589,30 61,4054, ,40108,50 51,4050,4 4 78,9576,3080,50-47, ,951806,301810,509099,40952,4

25 Запрос Полезный эффект Естественно языковой запрос (сек) ФЭ ЕЯ (сек) 1 Какие существуют методы разрушения твердого тела? -867,4 2 Как можно вызвать пробой твердого диэлектрика? 7029,4940,4 3 Какие эффекты описывают поглощение электромагнитного излучения (света) в плазме? -795,4 4 Как увеличить скорость диффузионных процессов в чистых металлах? 959,4892,4 5 Как влияет электрическое поле на фазовые переходы в веществе? -962,4

Разработана модель представления семантики (МПС) в компьютерной базе данных, основанная на объектно- ориентированном подходе Разработана методика перевода ФЭ в МПС Разработаны методика индексации и поиска ФЭ по запросу на ЕЯ Разработана методика пополнения базы данных системы Разработана система поиска ФЭ по запросу на ЕЯ Проведено сравнение системы с аналогами и показана ее эффективность Перспективы Добавления алгоритмов выделения в запросе числовых и качественных ограничений. Создание средства составления текстового ответа на запрос пользователей, на основе знаний системы. 26

Обновление БЗ Типы свойств Конструктор класса 1 выделение слов параметров метода 2 проверка существующих условий 3 выделение основного действия 4. обновление таблицы зависимостей Дерево классов Перенос Обобщение Разделение Экстралингвистич еские знания Факты: F= Связи часть целое Определение связи Соотнесение частей родительского и дочернего объектов 28

29

В качестве основы представления выбрана модель ABC Наиболее общая из моделей Разработаны словари входов/выходов и объектов Качественные характеристики Недостатки Сложность формализации запроса Подбор правильных дескрипторов для описания запроса Требуются хорошее знание компонент модели Сложность добавления новых эффектов 30

Естественный язык состоит из слов, которые условно можно разделить на следующие группы: 1. слова, описывающие предметы и понятия мира (обычно это существительные); 2. слова, характеризующие предметы и понятия с некоторой стороны (обычно это прилагательные и причастья); 3. слова, описывающие действия над предметами и понятиями (обычно это глаголы и деепричастья); 4. слова, выполняющие служебную роль (для связи слов в предложении, объединении в группы, указания на другие предметы и понятия). Текст это набор объектов 31

Цель: определить взаимосвязи слов в предложении и отдельных частей предложения Вход: набор слов с их морфологическими признаками Выход: граф, узлами которого выступают слова предложения; вершины графа связаны дугой с определенной окраской Основные способы Методы основанные на заранее заданном наборе правил(грамматик) Формальные грамматики Трансформационные грамматики Вероятностные методы(вероятностные грамматики) 32

предложена концепция представления естественного языка для обработки в компьютере на основе объектного представления предложена методика индексации документа для семантического поиска предложена методика поиска по запросу на естественном языке предложена методика автоматизации накопления семантических знаний 33

Цель: определить морфологические признаки слова(часть речи, падеж, число и т.п.) Вход: слово из предложения Выход: набор морфологических признаков Основные методы анализа «Четкая» морфология по словарю (словарь Зализняка) Набор правил, определяющих морфологические характеристики слова вероятностный подход, основан на сочетаемости слов с конкретными морфологическими характеристиками 34

АИПС-600 Интерфейс MS-Dos Поиск по компонентам ABC СОФИ-500 Интерфейс Windows Поиск по запросу ABC Использование деревьев тезаурусов Полезный эффект Поиск по запросу ABC и с помощью запроса на ЕЯ Помощник по интерфейсу 35