Семантические сети Представление знаний 3. © Муромцев Д.И. Лекция 4 Концептуальные графы (conceptual graph) Универсальный сетевой язык для представления. - презентация

1 Семантические сети Представление знаний 3

2 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Концептуальные графы (conceptual graph) Универсальный сетевой язык для представления смысла Впервые предложены в работе Джона Сова (John Sowa), 1984 Ресурсы: или

3 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Возникновение идеи концептуальных графов Является развитием формализма экзистенциальных графов и графической логики (Ч. Пирс); Построение механизма, обладающего выразительностью естественного языка и вычислительными возможностями символической логики; Предназначены для реализации различных сетевых способов представления семантики;

4 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Определение концептуальных графов Концептуальный граф (conceptual graph) это конечный связный двудольный граф; Используются узлы двух видов: первые представляют понятия, а вторые концептуальные отношения (conceptual relation); Метки дуг на графах не используются; Для отражения взаимосвязи между понятиями используются вершины, представляющие концептуальные отношения; Чтобы различать вершины понятий и отношений используется графическое обозначение двух видов: прямоугольники для вершин–понятий и эллипсы для вершин отношений

5 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Пример простого концептуального графа Предложение «A cat chased mouse»: Четыре прямоугольника соответствуют концептам: кот, преследовать, мышь и факт преследования, имеющий неявный тип «ситуация» («situation»); Эллипсы соответствуют отношениям: «агент» («agent»), «объект» («object») и «время действия» («past»); Последнее отношение присоединяется к графу–контексту, т.е. графу, который содержит вложенный в него подграф; (PAST) -> [[CAT] (OBJECT) -> [MOUSE]] Представление концептуального графа и в текстовой форме:

6 © Муромцев Д.И. Лекция 4 представления отношений любой арности В отличие от дуг, соответствующих бинарным отношениям, вершины, представляющие концептуальные отношения, могут быть связаны с любым конечным количеством вершин–понятий. Аналогично какое-либо понятие может быть связано множеством отношений.

7 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Пример n-арных отношений Пример: «Миша сообщил Жене новость по электронной почте». Глагол «сообщить» связан с другими понятиями с помощью четырех концептуальных отношений: «агент» («agent»), «объект» («object»), «получатель» («recipient») и «средство» («mean»).

8 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Типы в концептуальных графах В нотации концептуальных графов вводятся явные обозначения отношений класс–элемент, класс– подкласс. Любое понятие рассматривается как экземпляр конкретного типа. Обозначение: Вершина «Женя» имеет тип «person». Тот факт, что один тип является подклассом другого типа принято обозначать символом : person homo sapiens being

9 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Решетка (иерархия) наследования Совокупность всех типов образует решетку множественного наследования, в которой каждый тип может иметь множество родителей и детей. Чтобы решетка типов была единой иерархией, в концептуальные графы включают два специальных типа: универсальный тип (universal type), являющийся суперклассом для всех классов, и абсурдный тип (absurd type), являющийся подклассом для всех типов. Универсальный тип принято обозначать символом «T», а абсурдный тип символом «».

10 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Обобщенный маркер «*» Для обозначения любого или неспецифицированного экземпляра используется обобщенный маркер «*». Метки понятий «person: *» и «person» являются эквивалентными и указывают на произвольный объект типа person. В дополнение к обобщенному маркеру «*» допускается использование переменных, например «person: *X». Для более сложных манипуляций с неспецифицированными экземплярами классов используются лямбда выражения. Пример: «Котенок ловит лапой свой хвост». Не известно, о каком конкретно котенке идет речь. Переменная *X позволяет указать, что лапа и хвост принадлежат одному и тому же котенку.

11 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Индексный маркер «#» Для указания конкретного экземпляра класса, не используя при этом имени объекта служат индексные маркеры «#» Позволяющие отделить экземпляры от своих имен. Для указания имени объекта можно использовать отношение «name». Это позволяет, с одной стороны, указать для одного объекта несколько имен, а с другой стороны обозначать различные объекты могут одним и тем же именем. Пример: «Рыжую лошадь звали женским именем Елена». Речь идет о свойстве имени какой-то конкретной лошади «быть женским». Отношение «gender» («род») указывает на свойство имени, а отношение «color» («цвет») на свойство конкретной лошади.

12 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Канонические правила формирования (canonical formation rules) Копирование (copy) позволяет получить точную копию какоголибо графа. Упрощение (detach) позволяет исключить дублирующиеся отношения. Дублирование отношений часто возникает в результате операции объединения. Ограничение (restrict) позволяет заменить вершины понятий графа другими вершинами, представляющими их специализацию, или заменить метку типа на метку подтипа. Объединение (join) позволяет интегрировать два графа в один, если одна из вершин первого графа, представляющая какое-либо понятие, идентична одной из вершин второго графа. Не являясь правилами вывода, канонические правила формирования накладывают определенные ограничения на операции с графами и не позволяют формировать бессмысленные графы на основе осмысленных.

13 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Пример специализации и обобщения концептуальных графов Два исходных предложения «Manager hired a person» («Менеджер нанял на работу человека») и «Employee hired at data (13/12/06)» («Работник принят на работу 13/12/06»). Типы концептов в данном примере образуют следующую иерархию классов «manager employee person»: тип «person» является более общим (т.е. суперклассом) по отношению к «employee» и «manager», тип «manager» является подклассом типа «employee».

14 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Продолжение примера Оба исходных графа содержат вершину «hire». Применяя правило объединения к этим двум графам, по вершине «hire» получим новый граф:

15 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Продолжение примера На основании отношения класс–подкласс между концептами person и employee можно применить правило ограничения и заменить метку вершины «person» на метку «employee»:

16 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Продолжение примера Полученный граф содержит две вершины «employee», которые могут быть объединены в одну, т.к. указывают на один и тот же концепт. Операция упрощения позволяет устранить дублирование отношения «object» между концептами «hire» и «employee».

17 © Муромцев Д.И. Лекция 4 Пропозициональные понятия Часто возникает необходимость для определения отношений между высказываниями или высказыванием и концептом. Например, предложение «Tom believes that Marry like him» («Том верит, что он нравится Мэри») устанавливает отношение между концептом «believe» и высказыванием «Marry like Tom». В концептуальных графах вводится специальный тип высказывание (proposition), объектом ссылки которого является множество концептуальных графов (являющихся подграфами данного графа), обозначаемое прямоугольниками, содержащими подграф.