Сетевые модели

В. С. Лозовский- Основные определения

Первые сетевые модели (СМ) появились в шестидесятые годы. Примера­ми их могут служить RX-коды и синтагматические цепи [Скороходько, 1962], простые семантические сети [Quillian, 1968]. Непосредственное отношение к СМ имеют исследования по реляционным, сетевым и иерархическим базам 28

данных (см. § 1.1). Разработка моделей типа «сущность — связь» [Цикритис и др., 1985] еще больше сближает эти два направления исследований.

Введем ряд определений. Под сущностью будем понимать объект произ­вольной природы. Этот объект может существовать в реальном мире. В этом случае он будет называться П-сущностью. В базе знаний ему соответствует не­которое описание, полнота которого определяется той информацией, которую имеет о П-сущности ИС. Такое представление в базе знаний называется М-сущ-постью. Отметим, что могут существовать М-сущности, для которых в окружа­ющем ИС мире нет соответствующих П-сущностей. Такие М-сущности пред­ставляют собой абстрактные объекты, полученные в результате операций типа обобщения внутри базы знаний.

Разделение на два типа сущностей позволяет использовать в СМ идеи, впервые сформулированные в теории семиотических моделей и основанном на них ситуационном управлении [Поспелов Д., 1981]. Под семиотическими моде­лями проблемных областей будет пониматься комплекс процедур, позволяющих отображать в базе знаний П-сущности и их связи, фиксируемые в проблемной области инженером по знаниям, в совокупность связанных между собой М-сущностей. Способ интерпретации взаимосвязанных П-сущностей будет на­зываться денотативной семантикой, а способ интерпретации взаимосвязанных М-сущностей — коннотативной семантикой.

П-сущность по отношению к соответствующей ей в базе знаний М-сущно­сти называется денотатом или референтом этой М-сущности, а М-сущность по отношению к исходной П-сущности — ее десигнатом, именем, меткой, иденти­фикатором и т. п. Десигнат — это простейший элемент в СМ. Он входит в класс терминальных объектов СМ. Терминальным объектом называется М-сущность, которая не может быть разложена на более простые сущности. Остальные М-сущности называются производными объектами или производны­ми М-сущностями.

Перечень терминальных объектов, которые могут образовывать классы или типы, задается при проектировании ИС. Ими могут быть целые вещественные числа, идентификаторы, строки, списки и т. п. Семантика терминальных объ­ектов определяется набором допустимых процедур, оперирующих с ними, на­пример: арифметические действия над числами, сравнение между собой строк или идентификаторов, операции ввода-вывода, включающие необходимые транс­формации представлений, и т. д. Итак, каждая СМ базируется на множестве терминальных типов сущностей: T—{D°, Tt°,..., Tt°). Принадлежность некото­рого терминального объекта t_t типу Т,⁰ обозначается //е7^°; символ D° обо­значает тип десигнатов.

Введем понятие фрейма в сетевой модели (СМ-фрейма), которое отлича­ется от распространенного понятия фрейма (см. § 1.1). СМ-фрейм может быть задан в виде ассоциативного списка атрибутов (имя_атрибута_1 значение-1...... имя-атрибута„W значение-^). Под атрибутом понимается пара «имя атри­бута—значение». Имена атрибутов характеризуют роли объектов, стоящих в позициях- значений атрибутов. (Далее будем говорить о фреймах, понимая под ними СМ-фреймы.)

Рассмотрим высказывание: «С 20 по 25 Иванов был командирован в Ле­нинград за счет заказчика». В виде СМ-фрейма оно может быть представлено так:

(командирован куда

с_какого_числа по_какое_число за-счет

Приведенный способ формализации, описанный для использования в см меток. Метки фреймов становятся узлам? ассоциации 2

ров атрибутов. Во-вторых, тре- бует уточнения вопрос о кон-нотатнвном смысле фреймов. Можно сказать, что смысл за­дается перечнем имен (и зна­чений) атрибутов. Если пере­чень имен постоянен и не сов­падает с перечнем имен атри­бутов фреймов другого вида, то возможно задание коннота-тивного смысла. Осложнения начинаются, если набор атри­бутов переменен, в фреймах с разным смыслом приходится пользоваться одноименными атрибутами, а также исполь­зуется упорядочивающая ат-рибутизация с именами 1, 2, 3,... или ее сокращенный ва­риант — позиционная запись значений атрибутов без указа­ния имен — порядковых номе­ров. Таким образом, целесооб­разно сопоставлять смысл фрейма с описанием его типа. Будем далее оперировать их именами.

С учетом сделанных уточ­нений сеть фреймов может быть представлена в следующей

символьной форме (для метки фрейма и его типа используется компактная пози­ционная запись):

(С1 СЕВЕРНЕЕ пункт-1 Ленинград пункт-2 Киев) (С2 СЕВЕРНЕЕ пункт-1 Киев пункт-2 Одесса) (СЗ КОМАНДИРОВАН кто Иванов куда Ленинград с_какого_чнсла 20 по-какое_число 25 за-счет заказчик)

Представим рассмотренные СМ-фреймы в виде сетей (рис. 1.3,а, б). Поря­док атрибутивных пар в символьной записи фреймов или в их графическом представлении значения не имеет.

В СМ атрибут — это указатель конкретной роли некоторого элемента во
фрейме. Заметим, что вместо термина «атрибут» в литературе по ИС исполь­
зуются термины глубинный падеж, актант, роль и т. п. Благодаря свойству
структуризации (см. § 1.1) атрибут также может быть представлен фреймом.
Так, атрибут «кто» на рис. 1.3,6 специфицирует фрейм типа «Субъектом коман­
дировки СЗ является Иванов». Детализация этого атрибута в виде фрейма по­
казана на рис. 1.4. Отсюда следует несколько замечаний. Во-первых, атрибут
«субъект», расшифрованный на рис. 1.4, можно также развернуть во фрейм
и т. д. На практике всегда решается
вопрос об уровне детализации пред-
ставлений. Другими словами, в отно­
шении всех атрибутов устанавлива­
ется терминальный уровень А⁰: Г=
^{D°A⁰Ti⁰,..., T_t% Иногда атрибуты
уровня Л° называются системными, субъект

ибо их семантика должна быть зало- -* жена на этапе проектирования базы

знаний. 30

КОМАНДИРОВАН

ЦЕЛЬ

чего /■ Л значение -,--

< ^че _____ I C5 1---------- —-------»- Согласование_ТЗ

КОМАНДИРОВАН

Согласование—ТЗ

Рис. L5

Во-вторых, с введением в графовое представление десигнатов (С4 на рис. 1.4) появляется возможность уточнить семантику фрейма с помощью лю­бого необходимого числа добавочных атрибутов.

Иногда можно реализовать процедуру обратного преобразования — атрибу­тивной трансформации фрейма (рис. 1.5). На рис. 1.5,а приведен фрейм, в ко­тором описана цель командировки, а на рис. 1.5,6 показано превращение этого фрейма в атрибут «цель». Фрейм, превращаемый в атрибут (С5 на рис. 1.5), должен иметь собственный атрибут, имеющий фрейм в качестве своего значе­ния, в данном случае: чего (С5)=СЗ.

Структура М-объектов

Простейшими объектами СМ являются терминальные М-сущвости, а так­же другие неразложимые представления. Назовем их М-объектами. Дальней­шее обогащение семантики объектных представлений осуществляется двумя путями.

1. Десигнат может стать меткой фрейма. Будем считать строку «Команди­ровка Иванова для согласования ТЗ» (рис. 1.5,6) десигнатом соответствующе­го языкового описания. Как и в классическом исчислении высказываний, это неразложимое представление. Его можно обогатить атрибутами. На рис. 1.6 показана трансформация этой метки-десигната в соответствующий фрейм, ана­логичный приведенному на рис. 1.5,6. В результате подобного обогащения по­лучается фрейм, отражающий предикативную структуру, в явной форме специ­фицирующую роли составляющих ее объектов. Подобная трансформация порождает -структуры с большими выразительными возможностями за счет до­полнительных атрибутов. В реляционных базах данных подобный объект ин­терпретируется как строка соответствующего отношения, отражающая указан­ные свойства описанного объекта — конкретной командировки: кто, цель и т. д. При этом набор атрибутов-характеристик фиксирован. Именно они (и только они) трактуются как свойства рассматриваемого объекта, задавая в совокуп­ности фиксированный объем понятия о соответствующей командировке.

2. Формализм, используемый в СМ представления знаний, позволяет реа­лизовать иной путь обогащения системы представлений, обладающий большей гибкостью. Прежде всего десигнат «Командировка Иванова...» начинает вы­полнять функции объектного ассоциатора, относительно которого строится

а)

си

ЦП

ДО}

пр

фр

зу!

ц

каэ

Поиск по сайту: