imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов

2025-11-15T11:10:40Z

унификация языковых шаблонов

Новая страница

{{Значения|Сеть}}
{{distinguish|Семантическая паутина}}
[[Файл:Семантическая сеть.svg|259x259px|thumb|Пример семантической сети]]

'''Семанти́ческая сеть''' — [[информационная модель]] [[предметная область|предметной области]], имеет вид ориентированного [[граф (математика)|графа]]. Вершины графа соответствуют объектам предметной области, а дуги (рёбра) задают отношения между ними. Объектами могут быть: [[Понятие|понятия]], [[Событие|события]], свойства, процессы<ref>''Roussopoulos N.D.'' [http://portal.acm.org/citation.cfm?id=908323&dl=ACM&coll=ACM&CFID=41048952&CFTOKEN=52848568 A semantic network model of data bases.] — TR No 104, Department of Computer Science, University of Toronto, 1976.</ref>. Таким образом, семантическая сеть — это один из способов [[Представление знаний|представления знаний]].

В названии соединены термины из двух наук: [[семантика]] в языкознании изучает смысл единиц языка, а сеть в математике представляет собой разновидность [[граф (математика)|графа]] — набора вершин, соединённых дугами (рёбрами), которым присвоено некоторое число. В семантической сети роль вершин выполняют [[понятие|понятия]] базы знаний, а дуги (причем направленные) задают [[отношение|отношения]] между ними. Таким образом, семантическая сеть отражает семантику предметной области в виде понятий и отношений.

Неправильно приравнивать друг другу понятия «Семантическая сеть» ({{lang-en|Semantic Network}}) и «[[Семантическая паутина]]» ({{lang-en|Semantic Web}}). Хотя эти понятия не эквивалентны, тем не менее, они связаны (см. [[#Семантическая паутина|ниже]]).

== История ==
Идея систематизации на основе каких-либо семантических отношений предлагалась ещё учёными ранней науки. Примером этого может служить [[Биологическая систематика|биологическая классификация]] [[Линней, Карл|Карла Линнея]] [[1735|1735 г.]] Если рассматривать её как семантическую сеть, то в данной классификации используется отношение подмножества, современное ''[[AKO]]'' (от англ. «A Kind Of», «разновидность»).

Прародителями современных семантических сетей можно считать [[Экзистенциальный граф|экзистенциальные графы]], предложенные [[Пирс, Чарльз Сандерс|Чарльзом Пирсом]] в [[1909|1909 г]]. Они использовались для представления [[Логика|логических]] высказываний в виде особых диаграмм. Пирс назвал этот способ «логикой будущего».

Важным направлением в исследовании сетей стали работы немецкого психолога Отто Зельца 1913 и 1922 гг. В них для организации структур понятий и ассоциаций, а также изучения методов наследования свойств он использовал графы и семантические отношения. Исследователи [[Андерсон, Mike|М. Андерсон]] (1973), [[Норман, Дональд|Д. Норман]] (1975) и другие использовали эти работы для моделирования человеческой памяти и интеллектуальных свойств.

Компьютерные семантические сети были детально разработаны [[:en:Richard Hook Richens|Ричардом Риченсом]]{{ref|en}} в [[1956 год]]у в рамках проекта ''Кембриджского центра изучения языка'' по [[Машинный перевод|машинному переводу]]. Процесс машинного перевода подразделяется на 2 части: перевод исходного текста в промежуточную форму представления, а затем эта промежуточная форма транслируется на нужный язык. Такой промежуточной формой как раз и были семантические сети. В 1961 г. появилась работа [[:en:Margaret Masterman|Мастерман]]{{ref|en}}, в которой она, в частности, определяла базовый словарь для 15000 понятий. Эти исследования были продолжены Робертом Симмонсом (1966), [[Уилкс, Йорик|Й. Уилксом]] (1972) и другими учёными.

Труды по семантическим сетям часто ссылаются на работу американского психолога Росса Квиллиана (Quillian) о «[[Семантическая память|семантической памяти]]»<ref>Quillian, M. R. (1968). Semantic memory. Semantic information processing, 227—270.</ref>.


== Структура ==
Математика позволяет описать большинство явлений в окружающем мире в виде логических высказываний. Семантические сети возникли как попытка визуализации математических формул. Основным представлением для семантической сети является [[граф (математика)|граф]]. Однако не стоит забывать, что за графическим изображением непременно стоит строгая математическая запись и что обе эти формы отображают одно и то же.

=== Графическое представление ===
Основной формой представления семантической сети является граф. Понятия семантической сети записываются в овалах или прямоугольниках и соединяются стрелками с подписями — дугами (см. рис.). Это наиболее удобно воспринимаемая человеком форма. {{Нет АИ|29|12|2011}} Её недостатки проявляются, когда мы начинаем строить более сложные сети или пытаемся учесть особенности естественного языка. Схемы семантических сетей, на которых указаны направления навигационных отношений, называют картами знаний, а их совокупность, позволяющая охватить большие участки семантической сети, атласом знания.

=== Математическая запись ===
В математике [[граф (математика)|граф]] представляется множеством вершин V и множеством отношений между ними E. Используя аппарат математической логики, приходим к выводу, что каждая вершина соответствует элементу предметного множества, а дуга — [[предикат]]у.

=== Лингвистическая запись ===
В лингвистике отношения фиксируются в словарях и в [[тезаурус]]ах. В словарях в определениях через род и видовое отличие родовое понятие занимает определённое место. В тезаурусах в статье каждого термина могут быть указаны все возможные его связи с другими родственными по теме терминами. От таких тезаурусов необходимо отличать тезаурусы информационно-поисковые с перечнями ключевых слов в статьях, которые предназначены для работы дескрипторных поисковых систем.

== Классификация семантических сетей ==
Для всех семантических сетей справедливо разделение по [[арность|арности]] и количеству типов отношений.

* По количеству типов отношений, сети могут быть '''однородными''' и '''неоднородными'''.
** Однородные сети обладают только одним типом отношений (стрелок), например, таковой является вышеупомянутая классификация биологических видов (с единственным отношением ''AKO'').
** В неоднородных сетях количество типов отношений больше одного. Классические иллюстрации данной модели представления знаний представляют именно такие сети. Неоднородные сети представляют больший интерес для практических целей, но и большую сложность для исследования. Неоднородные сети можно представлять как переплетение древовидных многослойных структур. Примером такой сети может быть Семантическая сеть Википедии.
* По арности:
** типичными являются сети с '''бинарными''' отношениями (связывающими ровно два понятия). Бинарные отношения очень просты и удобно изображаются на графе в виде стрелки между двух концептов. Кроме того, они играют исключительную роль в математике.
** На практике, однако, могут понадобиться отношения, связывающие более двух объектов — '''N-арные'''. При этом возникает сложность — как изобразить подобную связь на графе, чтобы не запутаться. Концептуальные графы (см. [[#Концептуальные графы|ниже]]) снимают это затруднение, представляя каждое отношение в виде отдельного узла.
* По размеру:
** Для решения конкретных задач, например, тех, которые решают системы искусственного интеллекта.
** Семантическая сеть отраслевого масштаба должна служить базой для создания конкретных систем, не претендуя на всеобщее значение.
** Глобальная семантическая сеть. Теоретически такая сеть должна существовать, поскольку [[Мир тесен|всё в мире взаимосвязано]]. Возможно, когда-нибудь такой сетью станет [[Всемирная паутина]].
Помимо концептуальных графов существуют и другие модификации семантических сетей, это является ещё одной основой для классификации ('''по реализации'''). См. более подробно в соответствующем разделе [[#Вариации семантических сетей|ниже]].

== Семантические отношения ==
Количество типов отношений в семантической сети определяется её создателем, исходя из конкретных целей. В реальном мире их число стремится к бесконечности. Каждое отношение является, по сути, предикатом, простым или составным. Скорость работы с базой знаний зависит от того, насколько эффективно реализованы программы обработки нужных отношений.

=== Иерархические ===
Наиболее часто возникает потребность в описании отношений между элементами, множествами и частями объектов. Отношение между объектом и множеством, обозначающим, что объект принадлежит этому множеству, называется '''отношением классификации''' ('''ISA'''). Говорят, что множество (класс) ''классифицирует свои экземпляры''.<ref>{{Cite web |url=http://www.rsdn.ru/article/patterns/oomethods.xml |title=Основные понятия |access-date=2007-04-15 |archive-date=2007-01-25 |archive-url=https://web.archive.org/web/20070125094339/http://www.rsdn.ru/article/patterns/oomethods.xml |url-status=live }}</ref> (пример: «Шарик является собакой» = ''Шарик'' является объектом типа ''собака''). Иногда это отношение именуют также MemberOf, InstanceOf или подобным образом. Связь ISA предполагает, что свойства объекта ''наследуются'' от множества. Обратное к ISA отношение используется для обозначения примеров, поэтому так и называется — «Example», или по-русски «Пример». Иерархические отношения образуют [[Древовидная структура|древовидную структуру]].

* Отношение между надмножеством и подмножеством (называется '''AKO''' — «A Kind Of», «разновидность»). (Пример: «собака является животным» = тип с именем ''собака'' является подтипом типа ''животные''). Элемент подмножества называется [[гипоним]]ом (''собака''), а надмножества — [[гипероним]]ом (''животное''), а само отношение называется '''отношением гипонимии'''. Альтернативные названия — «SubsetOf» и «Подмножество». Это отношение определяет, что каждый элемент первого множества входит и во второе (выполняется ISA для каждого элемента), а также логическую связь между самими подмножествами: что первое не больше второго и свойства первого ''множества'' наследуются от второго. Отношение АКО (Род-Вид) часто используется для навигации в информационном пространстве.
* Объект, как правило, состоит из нескольких частей, или элементов. Например, ''компьютер'' состоит из системного блока, монитора, клавиатуры, мыши и т. д. Важным отношением является '''HasPart''', описывающее связь частей и целого — '''отношение меронимии'''. В этом случае свойства первого ''множества'' не наследуются вторым. [[Мероним и холоним]] — противоположные понятия:
** ''Мероним'' — объект, являющийся частью для другого. (''Двигатель'' — мероним ''автомобиля''.)
** ''Холоним'' — объект, который включает в себя другое. (Например, у дома есть крыша. ''Дом'' — холоним ''крыши''. ''Компьютер'' — холоним ''монитора''.)

Часто в семантических сетях требуется определить отношения [[синоним]]ии и [[антоним]]ии. Эти связи либо дублируются явно в самой сети, либо определяются алгоритмической составляющей.

=== Вспомогательные ===
В семантических сетях часто используются также следующие отношения{{нет АИ|30|04|2020}}:
* функциональные связи (определяемые обычно глаголами «производит», «влияет»…);
* количественные (больше, меньше, равно…);
* пространственные (далеко от, близко от, за, под, над…);
* временные (раньше, позже, в течение…);
* атрибутивные (иметь свойство, иметь значение);
* логические (И, ИЛИ, НЕ);
* лингвистические.

Этот список может сколь угодно продолжаться: в реальном мире количество отношений огромно. Например, между понятиями может использоваться отношение «совершенно разные вещи» или подобное: <code>Не_имеют_отношения_друг_к_другу(Солнце, Кухонный_чайник)</code>.

=== Особенности использования некоторых типов отношений ===
В семантической сети в качестве понятий могут быть как экземпляры объектов, так и их множества. Использование одних и тех же отношений и для элементов, и для коллекций может привести к недоразумениям. Подобные ошибки в работе некоторых первых систем были описаны в статье {{не переведено|Макдермотт, Дрю|Дрю Макдермотта|en|Drew McDermott}} «[[Искусственный интеллект]] сталкивается с естественной глупостью».

Рассмотрим пример — четыре предложения:
# У Павла есть отец по имени Алексей.
# Для Павла найдётся отец из множества мужчин.
# Найдется человек, для которого Алексей — отец.
# У каждого человека есть отец из множества мужчин.
Для человека ясен смысл этих фраз и многие не задумываясь поставили бы во всех четырёх случаях отношение ''есть отец''. Однако это является ошибкой: в первом случае, действительно, описывается отношение между двумя экземплярами, но во втором и третьем — между экземпляром и множеством, а в четвёртом — отношение между представителями из двух множеств. В математической записи это выглядит так, соответственно для предложений 1—4:

I. ∃ павел & ∃ алексей : отец(алексей, павел);
IIа. ∃ павел → ∃ x ∈ мужчины : отец(x, павел);
IIб. ∃ алексей → ∃ y ∈ люди : отец(алексей, y);
III. ∀ y ∈ люди → ∃ x ∈ мужчины : отец(x, y);

Мы видим, что случаи IIа и IIб различаются только порядком следования переменных в предикате, однако для правильности сети это может сыграть важную роль. В примере перечислены лишь 4 рода отношений, всего же для бинарной сети их существует девять. Они различаются [[квантор]]ами ∃ и ∀, а также порядком переменных.

Графически для отличия всех этих случаев применяют специальные форму пометок отношений на графе: например, отношения первого рода оставляют без изменений, второго — обводят прямоугольной рамкой из точек, третьего — тире, а четвёртого — тире-точка. Либо можно просто написать рядом индекс типа отношения.

Наиболее часто встречающаяся путаница возникает насчёт отношения '''ISA'''. Поэтому во многих современных работах принимается, что ISA обозначает связь между экземпляром и множеством (вышеописанный случай IIб): ''Мурка ISA кошка''. Одиночная рамка при этом не используется. Если требуется определить отношение эквивалентности (случай I), для этого может вводиться специальное отношение (хотя для семантической сети нужда в нём небольшая). ISA можно использовать для обозначения вхождения элементов одного множества в другое (случай III), однако так делать не рекомендуется. Для обозначения подмножеств применяется ещё одно специальное отношение — '''AKO'''. Различие между «ISA в рамке» и AKO заключается в том, что последнее отвечает ещё и за наследование свойств самих множеств, а не только элементов. 

== Использование семантических сетей ==


=== Семантизация ===
Семантизация — процесс изменения текстов, в которых выделяются семантические отношения без изменения их содержания. В Википедии существуют проекты по семантизации статей и Дерева категорий.
* Семантизация статей производится, в основном, путём использования шаблонов, при этом некоторые категории создаются автоматически.
* Семантизация Дерева категорий заключается в соблюдении [[Википедия:Транзитивность|транзитивности]], создании [[Википедия:Метакатегории|метакатегорий]] и организации [[ВП:НК|структуры подкатегорий]], используя значимые критерии.

=== Семантическая паутина ===
{{Main|Семантическая паутина}}
Концепция организации [[гипертекст]]а напоминает ''однородную'' ''бинарную'' семантическую сеть, однако здесь есть существенное отличие:
# Связь, осуществляемая гиперссылкой, не имеет семантики, то есть не описывает смысла этой связи. Назначение семантической сети состоит в том, чтобы описать ''взаимосвязи'' объектов, а не дополнительную информацию по предметной области. Человек может разобраться, зачем нужна та или иная гиперссылка, но компьютеру эта связь не понятна.
# Страницы, связываемые гиперссылками, являются ''документами'', описывающими, как правило, проблемную ситуацию в целом. В семантической сети вершины (то, что связывают отношения) представляют собой ''понятия'' или ''объекты реального мира''.

Попытка создания семантической сети на основе [[Всемирная паутина|Всемирной паутины]] получила название '''семантической паутины'''. Эта концепция подразумевает использование языка [[RDF]] (языка разметки на основе [[XML]]) и призвана придать ссылкам некий смысл, понятный [[компьютер]]ным системам. Это позволит превратить [[Интернет]] в распределённую [[База знаний|базу знаний]] глобального масштаба.

== Программное обеспечение ==
* [[WordNet]]
* [[SNePS]]

== См. также ==
* [[Тезаурус]]
* [[Онтология (информатика)]]
* [[Объектно-ориентированное программирование]]
* [[Класс (теория множеств)]]
* [[Диаграмма связей]]

== Примечания ==
{{примечания}}

{{Инженерия знаний}}
{{Семантическая паутина}}

[[Категория:Представление знаний]]
[[Категория:Познание]]
[[Категория:Веб 3.0]]
[[Категория:Сети]]

Семантическая сеть - История изменений

imported>Alex NB OT: унификация языковых шаблонов