Решение задач с применением семантической сети

Практическое занятие

Решение задач с использованием семантической сети

Цель занятия:

- учить составлять сети;

- учить определять характеристические данные по сетям;

- учить строить семантические сети.

Пояснения к работе

Семантическая сеть — информационная модель предметной области, имеющая вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги (рёбра) задают отношения между ними. Объектами могут быть понятия, события, свойства, процессы. Таким образом, семантическая сеть является одним из способов представления знаний. 

В качестве понятий (вершин) обычно выступают абстрактные или конкретные объекты (огурец, машина, любовь, Маша). В качестве отношений (дуг) наиболее часто используются следующие (смысловая классификация).

- таксономические («класс – подкласс – экземпляр», «множество – подмножество – элемент» и т.п.);

- структурные («часть – целое»);

- родовые («предок» - «потомок»);

- производственные («начальник» - «подчиненный»);

- функциональные (определяемые обычно глаголами «производит», «влияет» и т.п.);

- количественные (больше, меньше, равно и т.п.);

- пространственные (далеко от, близко от, за, под, над и т.п.);

- временные (раньше, позже, в течение и т.п.);

- атрибутивные (иметь свойство, иметь значение);

- логические (И, ИЛИ, НЕ);

- казуальные (причинно-следственные).

Примеры простых семантических сетей изображены на рисунке:

В разных вариациях семантических сетей для отображения понятий используются различные геометрические примитивы: прямоугольники, овалы, прямоугольники со скругленными углами и т.п.

Проблема поиска решения в семантической сети сводится к задаче поиска фрагмента сети, соответствующего поставленному запросу. Например, вопрос «Какого цвета помидор?» можно графически представить в виде подсети.

Рис. Представление вопроса в виде подсети

Наложение подсети вопроса на сеть, описывающую предметную область, дает ответ – «красный».

Семантические сети широко используются в экспертных системах в качестве языка представления знаний (например, в экспертной системе PROSPECTOR), в системах распознавания речи и понимания естественного языка. Непосредственное отношение к сетевым моделям имеют исследования по реляционным, сетевым и иерархическим БД.

Классифицировать семантические сети можно по следующим признакам:

1. по количеству типов отношений:

- однородные (с единственным типом отношений);

- неоднородные (с различными типами отношений);

2. по назначению:

- классифицирующие - позволяют описывать различные иерархические отношения между понятиями;

- функциональные — вычислительные модели, позволяющие описывать процедуры вычислений одних информационных единиц через другие;

- сценарии — используются для описания каузальных отношений (причинно-следственных или устанавливающих влияние одних явлений или фактов на другие), а также отношений типа «средство — результат», «орудие — действие» и т.п.;

- другие

Достоинства семантических сетей:

- универсальность, достигаемая за счет выбора соответствующего набора отношений. В принципе с помощью семантической сети можно описать сколь угодно сложную ситуацию, факт или предметную область;

- наглядность системы знаний, представленной графически;

- близость структуры сети, представляющей систему знаний, семантической структуре фраз на естественном языке;

- соответствие современным представлениям об организации долговременной памяти человека.

Недостатки семантических сетей:

- сетевая модель не дает (точнее, не содержит) ясного представления о структуре предметной области, поэтому формирование и модификация такой модели затруднительны;

- проблема поиска решения в семантической сети сводится к задаче поиска фрагмента сети, соответствующего подсети, отражающей поставленный запрос. Это, в свою очередь, обуславливает сложность поиска решения в семантических сетях;

- представление, использование и модификация знаний при описании систем реального уровня сложности оказывается трудоемкой процедурой, особенно при наличии множественных отношений между ее понятиями.

Задание

1. Изучить самостоятельно методические рекомендации по проведению практической работы №17.

2. Составить семантическую сеть для запутанной ситуации и ответить на вопрос из задания 1.

3. В задании 2 ответить на вопрос, исследуя семантическую сеть.

4. В задании 3 построить семантическую сеть.

5. Выполнить задание 4 на применение взвешенного графа.

6. Выполнить дополнительное задание.

7. Ответить на контрольные вопросы

Задание 1

Для 1 и 4 вариантов

Боксёры с твёрдою походкой

Не моют пол зубною щёткой.

Кто моет пол зубною щёткой,

Тот наделён душою кроткой.

Для 2 и 6 вариантов

Собаки с рыжими хвостами

Себе овсянку варят сами.

Тем, чьи хвосты стального цвета,

Не позволяют делать это.

Кто варит себе овсянку,

Гулять выходит спозаранку.

Все, кто гулять выходит рано,

Не терпят фальши и обмана.

Вид добродушный у Барбоса,

Но на сорок он смотрит косо..

Он видит: норовят сороки

У воробьёв списать уроки!

Скажите – проще нет вопроса!

Какого цвета хвост Барбоса?

Кто пол мыть щёткой не желает,

Суровым нравом обладает.

Суровый нрав у тех бывает,

Кто книжек вовсе не читает.

Фосс враг и книжек и газет,

Ответь, боксёр он или нет?

Для 3 и 5 вариантов

Широкоплечие мужчины

Поют, садясь за руль машины.

Мужчины с узкими плечами,

Садясь за руль молчат как камень.

Те, кто за руль садятся с пеньем,

Не отличаются терпеньем.

Те кто в машине молчаливы,

Бывают очень терпеливы.

Терпенье тем дано с избытком.

Кто чинит домики улиткам.

Чтоб домик починить улитке,

Клей варят на электроплитке.

Фосс не выносит запах клея,

Он сразу падает, бледнея.

Прошу ответить на вопрос:

Широкоплеч ли мистер Фосс?

Задание 2. По семантической сети определить:

Для 1 варианта: Как связаны между собой Орёл и Самолет?

Для 2 варианта: В какой форме и какой высоты должен быть Блок, находящийся ниже другого блока в Башне1?

Для 3 варианта: Добавить вершину сети так, чтобы была ещё одна связь между Сергеем и Андреем.

Для 4 варианта: Как может крестьянин разбогатеть, что ему для этого надо сделать?

Для 5 варианта: Чем схожи и чем отличаются серверы Файловый и Коммуникационный?

Для 6 варианта: Какими родственными узами связаны Анна и Николай?

Задание 3.

Для 1 варианта:

п

Для 2 варианта:

Для 3 варианта:

Для 4 варианта:

Для 5 варианта:

Для 6 варианта:

Задание 4.

Составить сценарий и по нему построить сетевой граф, иллюстрирующий порядок выполнения операций, для того чтобы:

Для варианта 1: выпустить газету;

Для варианта 2: провести шахматный турнир на первенство колледжа;

Для варианта 3: подготовить и провести в колледже КВН;

Для варианта 4: посадить и вырастить картофель;

Для варианта 5: организовать работу торговой точки;

Для варианта 6: изготовить табурет.

Дополнительное задание.

Контрольные вопросы.

1. Что такое сеть?

2. Где в жизни можно встретиться с сетью?

3. Какая сеть называется семантической?

4. Какую информацию могут носить вершина и дуга семантической сети?