Модель семантической сети Куиллиана

 

В качестве структурной модели долговременной памяти Куиллиан предложим модель понимания смысла слов, получившую название TLC-модель (Teachable Lanquaqe

Рис. 3.6. Образец семантической сети

Сomprehender: доступный механизм понимания языка).В данной модели для описания структуры долговременной памяти была использована сетевая структура как способ представления семантических отношений между концептами (словами).Данная модель имитирует естественное понимание и использование языка человеком. Поэтому основной ее идеей было описание значений класса, к которому принадлежит объект, его прототипа

и установление связи со словами, отображающими свойство обьекта. В качестве примера на рис. 3.6 показана весьма простая семантическая сеть для представления концептуального объекта”чайник”.

В этой сети определены операторы отношений, называемые классом, свойством и примером, для которых описаны значения.

Итак, исходя из приведенных выше соображений, можно сделать вывод, что в TLC-модели используется представление данных в форме «элемент» и «свойство». Другими словами, можно попытаться структурировать знания, заменив вершину типа на элемент, а вершину лексемы на свойство. Благодаря этому, данные, основанные на фактах, в долговременной памяти можно представить с помощью структур трех типов: элементы, свойства и указатели. Элемент представлен заключением, называемым фактом, например объектом, событием, понятием и т. п., обычно за элемент принимается отдельное слово, имя существительное, предложение или контекст (например, «собака», «Америка», «прекрасный цветок», «хороший человек» и т. п.). Свойство — это структура, описывающая элемент, оно соответствует таким частям речи как имя прилагательное, наречие, глагол и т.д. Указатели указывают элементы и свойства.

 

В модели Куиллиана концептуальные объекты представлены ассоциативными сетями, состоящими из вершин, показывающих концепты, и дуг, показывающих отношения между концептами. Например, в сети, показанной на рис.3.6, с отношением “класс” ассоциируется значение “емкость”, со свойством – “металлический”, “фарфоровый”, “наличие носика”, с примером – “металлический чайник”. Подобная ассоциативная структура называется плоскостью, описываемые концепты объекта называются вершинами типа, а связанные с ними соответствующие слова (ассоциативные слова) – вершинами лексем. В любой плоскости существует одна вершина типа и только необходимое для определения концептов, описывающих его, число вершин лексем. Благодаря этому данные, основанные на фактах, в долговременной памяти можно представить с помощью структур трех типов: элементы, свойства и указатели. Элемент представлен заключением, называемым фактом, например объектом, событием, понятием и т.п., обычно за элемент принимается отдельное слово, имя существительное,

При построении семантической сети отсутствуют ограничения на число связей элементов и свойств и сложность сети. Поэтому функции, указываемые указателями, желательно в некоторой степени упорядочить. Куиллиан и др. предложил определять функции между понятиями с помощью (1) подмножества – старшего множества, (2) индекса (наречие, имя прилагательное), (3) логического правила И, (4) логического правила ИЛИ, (5) логического правила Исключающее – ИЛИ, (6) логического правила Исключающее – ИЛИ и т.п. Кроме того, в качестве операторов отношения для группировки элементов (вершин) были предложены отношения «близости», «следствия», «предпосылки» и «сходства». Поскольку все эти отношения зависят от мира, в котором используются, то их унификация является сложной задачей. Внимания заслуживают отношения, предложенные для многих миров. Только благодаря этим отношениям становится возможным представление семантическими сетями.

Важность модели семантической сети Куиллиана с точки зрения многочисленных приложений определяется следующими моментами.

1) В отличие от традиционных методов семантической обработки с анализом структуры предложения были предложены новые парадигмы в качестве модели представления структуры долговременной памяти, в которой придается значение объему языковой активности.

2) Был предложен способ описания структуры отношений между фактами и понятиями с помощью средства, называемого семантической сетью, отличающейся несложным представлением понятий. Кроме того, был предложен способ семантической обработки в мире понятий на основе смысловой связи (смыслового обмена) между прототипами.

3) Была создана реальная система TLC, осуществлено моделирование человеческой памяти и разработана технологическая сторона концепции понимания смысла.

Основное преимущество этой модели - в соответствии современным представлениям об организации долговременной памяти человека. Недостаток модели - сложность поиска вывода на семантической сети.

Важной инструментом структурирования семантических сетей является иерархия или классификация. Для создания иерархической структуры объекты, относящиеся к проблемной области, классифицируются на некоторое число категорий или классов на основании их общих свойств. Например, множество людей можно классифицировать на мужчин, женщин, взрослых, детей. Детей можно тоже классифицировать на мальчиков, девочек и по возрастным категориям. Такого рода классификации представляются в семантических сетях с помощью отношения isa (от английского is a – есть некоторый). Одной из важных черт isa–иерархии является то, что свойства вышележащих типов автоматически переносятся на нижележащие. Например, если свойство "разумный" присуще человеку, то оно присуще также мужчине, женщине, ребенку (как подклассам класса "человек"). Это позволяет избежать значительной части дублирования информации в сети. Так, если некоторый факт имеет место для каждого подмножества некоторого множества, то его можно хранить в структуре знаний только для этого множества.

Не менее важным является также отношение "целое–часть". Оно носит название part of (часть чего-либо). Это отношение позволяет разбивать информацию по уровням детализации. Part of – структура может представлять собой дерево, в котором каждая родительская вершина является part of – структурой для ее потомков.
При необходимости сеть можно расширить, тогда вершинами надо представить не только объекты, но также ситуации, действия и события. Обозначаются семантические падежи метками agt (агент, действующее лицо) и obj (объект, подвергающийся действию). Преимущества использования такой структуры в вершинах сети заключаются в возможности наследования ожидаемых значений и значений, используемых по умолчанию.

Таким образом, основными понятиями и принципами, лежащими в основе структурирования знаний, являются следующие:
• локализация представления информации;
• обобщение и специализация понятий;
• семантические падежи;
• наследование свойств;
• иерархия (таксономия) понятий.

 

В иерархической структуре понятий существуют предикаты отношений по крайней мере двух типов IS-A и PART-OF. Иерархия показывает отношение включения понятия. Например, в предложении «человек IS-A млекопитающее» (A human is a mammal) главной мыслью является, что человек принадлежит к классу млекопитающих. Это означает, что в данном предложении используется отношение включения или отношение совпадения. Способ включения можно назвать понятием верхнего уровня. Экземпляр (instance) нижнего уровня содержит в основном все атрибуты, которые имеет экземпляр понятия верхнего уровня (прототип). Это свойство называется наследованием атрибутов между уровнями иерархии IS-A.

Выражение PART-OF показывает отношение «целое - часть». Например, в предложении «нос есть часть (PART-OF) тела» экземпляр «нос» является частью любого экземпляра «тела». Этот способ показывает отношения между экземплярами класса, причем основная часть показывает внутреннюю структуру предиката. Рассмотрим теперь предложение, представляющее факт <<все ласточки-птицы>>.Это предложение можно представить в следующей форме, использовав для этого две вершины, обозначающие <<ласточка>> и <<птица>>, и дугу, показывающую отношение между ними:

 

is-a

 

 

Если далее присвоить некоторое имя ласточке, например <<Юко>>, то сеть можно расширять следующим образом:

 

is-a is-a

 

В данном случае вместе с тем, что с помощью такой сети представлены два факта <<Юко - ласточка>> и <<ласточка - птица>>, из неё, используя отношение IS-A? можно вывести факт <<Юко - птица>>. Этот факт показывает, что способ представления семантической сетью позволяет легко делать выводы благодаря иерархии наледования.