Концептуальные графы: введение, типы, экземпляры, имена.

Концептуальный граф – это конечный, связанный, двудольный граф. Узлы графа представляют понятия, или концептуальные отношения. В концептуальных графах метки дуг не используются. Отношения между понятиями представляются узлами концептуальных отношений.

В концептуальных графах узлы понятий представляют либо конкретные, либо абстрактные объекты в мире рассуждений. Конкретные понятия, такие как кошка, телефон или ресторан, характеризуются нашей способностью сформировать их образ. Отметим, что к конкретным относятся обобщенные понятия (то есть произвольная кошка), а также понятия конкретные (то есть одна определённая кошка). Мы можем также сформировать образ обобщенной кошки. Абстрактные понятия включают такие абстракции как любовь, красота, верность, для которых не существует образов в нашем воображении. Узлы концептуальных отношений описывают отношения, включающие одно или несколько понятий. Одним из преимуществ концептуальных графов без использования помеченных дуг является простота представления отношений любой арности. N-арное отношение представляется узлом концептуального отношения, имеющего N дуг.

Каждый концептуальный граф представляет одно высказывание. Типовая база знаний будет состоять из ряда таких графов. Графы могут быть произвольной сложности, но они должны быть конечными.

Пример высказывания «Собака коричневого цвета»

В концептуальных графах каждое понятие является уникальным экземпляром конкретного типа. Каждый прямоугольник понятия снабжается меткой типа, определяющей класс или тип экземпляра, представленного этим узлом. Таким образом, узел, снабженный меткой «собака», представляет некоторый объект этого типа. Типы имеют неиерархическую структуру. Тип «собака» является подтипом типа «плотоядные», который, в свою очередь, является подтипом «млекопитающие» и т.д. Прямоугольники с одной и той же меткой типа отражают понятие одного и того же типа. Однако эти прямоугольники могут либо представлять, либо не представлять одно и то же индивидуальное понятие.

Каждый прямоугольник понятия помечается именами типа и экземпляра. Метки типа и экземпляра отделяются двоеточием. Нижеследующий граф показывает, что собака Эмма – коричневая.

Концептуальные графы позволяют также описывать конкретные, но неименованные экземпляры. Для обозначения каждого экземпляра в мире рассуждений используется уникальные дескриптор, называемый маркером. Он представляет собой число, перед которым расположен символ #. Маркеры отличаются от имен тем, что они являются уникальными: экземпляр может иметь одно имя, несколько имен или вовсе быть безымянным, но он имеет ровно один маркер. Можно использовать маркер * для неспецифицированных экземпляров. Это часто опускается в метках понятий: узел с меткой «собака» эквивалентен узлу «собака: *».

Обобщение и специализация.

Теория графов включает ряд операций для создания новых графов на основе существующих. Они позволяют генерировать новый граф путем либо специализации, либо обобщения существующего графа, и очень важны для представления семантики естественного языка.

Существуют четыре типа операций: копирование, ограничение, объединение и упрощение.

Копирование позволяет сформировать новый граф А, который является точной копией графа А1.

Ограничение позволяет заменить узлы понятий графа узлами, представляющими их специализацию. Возможно две ситуации:

1. Если понятие помечено общим маркером, то общий маркер может быть заменен индивидуальным.

2. Метка типа может быть заменена одной из меток его подтипов, если это соответствует объекту ссылки понятия.

Объединение позволяет интегрировать два графа в один. Если узел понятия С1 графа S1 идентичен узлу понятия C2 графа S2, то можно сформировать новый граф ,вычеркивая C2 и связывая все его отношения с C1. Объединение – это правило специализации, так как результирующий граф является менее общим, чем любой из его компонентов.

Если граф содержит два одинаковы отношения, то одно из них может быть вычеркнуто вместе со всеми его дугами. В этом заключается правило упрощения. Дублирующиеся отношения часто возникают в результате объединения.