Учитель информатики Шевченко Ольга Викторовна. Семантические сети Семантическая сеть – модель знаний в форме графа. В основе таких моделей лежит идея. - презентация

1 учитель информатики Шевченко Ольга Викторовна

2 Семантические сети Семантическая сеть – модель знаний в форме графа. В основе таких моделей лежит идея о том, что любые знания можно представить в виде совокупности объектов и связей между ними.

3 Пример 1. Описать в форме систематической сети информацию, заключенную в следующем тексте: «Петух Петя является птицей и умеет кукарекать. Попугай Кеша живёт у моего одноклассника Васи. Попугай – птица. Птицы являются животными. Медведь – это животное, имеющее тёмный цвет». Решение. Во всех фразах данного текста есть объекты, понятия и связи между ними. В вершинах графа будем изображать объекты и понятия, а дуги, соединяющие их, будут обозначать отношения. Первая фраза отобразившаяся следующим графом:

4 Петя Птица Петух Кукарекать Зовут является умеет

5 Объект петух вступает в отношение с объектами и понятиями: Петя, птица, кукарекать. Теперь посмотрим граф для второй фразы. Попугай Одноклассник Кеша Вася Живёт у зовут

6 Третья фраза позволяет объединить два графа, построенных по предыдущим фразам, а четвёртая и пятая – расширить семантическую сеть. Тёмный Медведь Птица Животное Петух Кукарекать Петя Попугай Одноклассник Кеша Вася цвет является является является является живёт у зовут зовутзовут умеет

7 Анализ запутанных ситуаций Графы можно использовать для анализа сложных запутанных ситуаций, которые бывает трудно понять из словесного описания.

8 Рассмотрим, для примера, следующее описание примет мистера Фосса: Боксёры с твёрдою походкой Не моют пол зубною щёткой. Кто моет пол зубною щёткой, Тот наделён душою кроткой. Кто пол мыть щёткой не желает, Суровым нравом обладает. Суровым нрав у тех бывает, Кто книжек вовсе не читает. Фосс враг книжек и газет, Ответь, боксёр он или нет?

9 Для описания ситуации используется ряд утверждений. Представим эти утверждения и связи между ними в виде графа. Он может выглядеть, например, следующим образом: Боксёр моет пол зубною щёткой Имеет кроткую душу не моет пол зубною щёткой Имеет суровый нрав Не читает книг Глядя на этот граф, ответить на поставленный вопрос совсем просто: мистер Фосс не читает книг, следовательно он имеет суровый нрав, следовательно он не моет пол зубною щёткой, следовательно он боксёр.

10 Смысловая структура фраз В ИИ существует раздел, который называется компьютерная лингвистика. Задача этой науки – научить ПК общаться с человеком на естественном языке. Смысл любой фразы зависит не только от слов, её составляющих, но и от связей между словами. Классический пример: «Казнить, нельзя помиловать!» Для того, чтобы выяснить смысл фразы, надо разобраться в её структуре. А для этого удобно использовать графы. Например, структуру фразы «С утра на улице шёл тёплый грибной дождь» можно представить графом.

11 Если на вершинах этого графа заменить члены предложения на другие родственные слова, то снова может получится осмысленная фраза. Даже фраза, не содержащая конкретных понятий, может нести определённый смысл. Например: «Какой-то кто-то чем-то кого-то что-то». Здесь вообще нет никаких определённых понятий и объектов, но есть связи. В результате возникает некоторая картина событий. Подобные модели закладываются в память ПК и используются для анализа текстов на естественных языках. С утра шёл дождь на улице тёплый грибной Какой? Какой? Что делал? кто?/что? Когда? Где?

12 Смысл математических выражений Традиционная математическая символика является формальным языком математики. В отличие от естественных языков, формальные языки не носят национального характера. Они придуманы для профессиональной деятельности людей и понятны специалистам всего мира. Смысл математического выражения заключается в определяемой им последовательности вычислительных операций. Чтобы его понять, нужно знать правила старшинства операций, правила раскрытия скобок. Например, в выражении 7- 5*3 в первую очередь следует выполнить действие, записанное вторым, что может показаться противоестественным. Если этого не знаешь, то ошибёшься в вычислениях.

13 Наглядным средством изображения последовательности вычисления математических выражений, т.е. их смысла, являются графы. Такой граф представляет собой дерево, листьями которого являются числа, а прочими вершинами – операции. Дуги связывают вершину-операцию с вершинами-операндами. На рис. Показано, какой вид будет иметь дерево для формулы 5*(3+7)*(8-2). Последовательность выполнения операций определяется при прохождении дерева от листьев к корню. Последней выполняется операция, отмеченная в корне. * *

14 Модели на двудольных графах Двудольный граф – это граф, в котором присутствуют два типа вершин. Назовём их чёрными и белыми. Любая дуга в таком графе проходит между двумя вершинами разных цветов. Если в форме двудольного графа строится семантическая сеть, то чёрным вершинам ставятся в соответствие объекты, а белым – связи между объектами.

15 Пример. В форме двудольного графа требуется получить модель знаний о геометрическом объекте – ромбе. Ромб имеет 7 характеристик: длину стороны а, острый угол α, тупой угол β, площадь S, периметр Р и диагонали d и d. Эти величины связанны формулами: α+β=180, Р=4а, S=a sinα, S=d d /2, d +d =4a. Построим двудольный граф с семью 7-ю чёрными и 5- ю белыми вершинами для каждой из 5 формул: Р=4а α+β=180 d +d =4a S=a sinα S=d d / S αβ d1d1 d2d2 а Р

16 Механизм вывода на графах Модели знаний являются основой компьютерных систем ИИ. Назначение таких систем состоит в поиске решений задач, консультаций и д.р. В каждом током случае требуется получать новые знания на основе имеющихся. Способ получения знаний называется механизмом вывода. Механизм вывода – это алгоритм поиска решения на основе исходных данных. Вывод новых знаний может идти «в двух направлениях»: от известных данных к цели и от цели к известным данным. Первый способ называется прямой волной, прямым поиском; Второй – обратной волной, обратным поиском. Пример. Введём обозначения для формул, связывающие характеристики ромба: F1: α+β=180, F2: P=4a, F3: S= a sinα, F4: S=d d /2, F5: d +d = 4a. Дано: длины диагоналей d и d. Определить: углы ромба α и β

17 шага что известно Что требуется Какие связи можем применить Какую связь применим Что найдём 1d,d α, β F4,F5 F5 а 2d,d,a α, β F4,F2 F4 S 3d,d,a, S α, β F2,F3 F2 P 4d,d, a, S,P α, β F3 α 5d,d,a, S, P, α β F1 β 6d,d,a, S, P, α, β Прямой поиск

18 шага Что известно Что требуется Применение каких связей даст требуемые величины Что будем искать Какую связь применим Что требуется для применения этой связи 1d,dα, β F1,F3 βF1α 2d,d α F3 α α, S 3d,da, S F2,F4,F5 aF5d,d 4 S, d,d SF4d,d Обратный поиск

19 Аэропорт вылета Аэропорт прилета Время вылета Время прилета СОСНОВОКРАСНЫЙ06:2008:35 КРАСНЫЙОКТЯБРЬ10:2512:35 ОКТЯБРЬКРАСНЫЙ11:4513:30 БЕРЕГСОСНОВО12:1514:25 СОСНОВООКТЯБРЬ12:4516:35 КРАСНЫЙСОСНОВО13:1515:40 ОКТЯБРЬСОСНОВО13:4017:25 ОКТЯБРЬБЕРЕГ15:3017:15 СОСНОВОБЕРЕГ17:3519:30 БЕРЕГОКТЯБРЬ19:4021:55 О К С Б 11:45 13:30 13:15 15:40 15:30 17:15 12:15 14:25 13:40 17:25 Между четырьмя местными аэропортами: ОКТЯБРЬ, БЕРЕГ, КРАСНЫЙ и СОСНОВО, ежедневно выполняются авиарейсы. Приведен фрагмент расписания перелетов между ними: Путешественник оказался в аэропорту ОКТЯБРЬ в полночь (0:00). Определите самое раннее время, когда он может попасть в аэропорт СОСНОВО. 1) 15:402) 16:353) 17:154) 17:25

20 В таблице приведена стоимость перевозок между соседними железнодорожными станциями. Укажите схему, соответствующую таблице ABCDE A241 B22 C42 D3 E13