ОПИСАНИЕ ОТНОШЕНИЙ МЕЖДУ УЗЛАМИ СЕМАНТИЧЕСКОЙ СЕТИ
Назаренко П.А.
Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики,
г. Самара, Россия
В разных моделях семантических сетей используются разные подходы к проблемам описания отношений между узлами и унификации связей. Во-первых, сеть может представляться ориентированным или неориентированным графом. Формально, ориентированный граф является, возможно, лучшим приближением к реальности, поскольку обычно логические связи имеют некоторую направленность (от общего к частному, от простого к сложному и т.п.). Но при обработке сети, например, при поиске пути от активного узла к корню и аналогичных операциях, жёсткая направленность связей может оказаться нежелательной. В этом случае более подходящим оказывается неориентированный граф.
Во-вторых, связи в сети могут отличаться по характеру отношений между узлами, например, отношения принадлежности (включения), описания, значения, реализации и т.п. В модели SNePS [1], а также в некоторых других моделях, в качестве связей между узлами сети используются отдельные компоненты модели, содержащие информацию о характере связи. Для реализации такой модели представляется удобным граф в виде двух деревьев – дерева вершин и дерева рёбер, причём информация о типе связи и будет хранится в узлах дерева рёбер.
При использовании гомогенной модели [2] связи между узлами сети не отличаются по типу, что не всегда удобно и не всегда возможно. В этом случае для указания характера отношений между двумя узлами можно использовать промежуточный узел, содержащий информацию о характере отношений. В итоге мы возвращаемся к модели SNePS, только для другой реализации сети. Недостатком, видимо, неизбежным, такого решения является многократное повторение узлов с информацией о типе связи. Альтернативное решение – единственный для каждого типа отношений узел со связями к нему от других узлов – приведёт к проблеме установления однозначности пары «приёмник-источник» в случае большого числа пар с одним и тем же типом отношений. В то же время наличие отдельных узлов для каждого конкретного отношения является более универсальным, чем хранение такой информации в дереве рёбер графа, поскольку обеспечивает независимость от вида реализации графа (хотя и может привести к дополнительному расходу памяти).
В качестве примера реализации рассмотрим варианты гибридной семантической сети, описывающей простейшие арифметические операции.
Рис. 1. Фрагмент сети с промежуточными узлами
В показанном случае связь между обозначением, например, «a+b», и описанием («Сложение двух чисел») осуществляется через локальный корневой узел «Сложение». Другой вариант – соединение узла «a+b» с узлом «Сложение двух чисел» через узел «описание» также привёл бы к проблеме установления однозначности пары «приёмник-источник» (рис. 2). Кроме того, в этом случае потребовалось бы использовать направленный граф.
Рис. 2. Фрагмент сети в виде направленного графа
Ещё один вариант реализации отношений заключается в использовании узла классификационной категории, которая так и называется – «Отношения». В этом случае сеть, показанная на рис. 1, преобразуется следующим образом (рис. 3):
Рис. 3. Обозначение отношений при помощи отдельного узла
Вариант структуры связей, позволяющий избежать дублирования узлов и предотвратить возникновения неоднозначности определения пар «источник-приёмник», предполагает, что существует только по одному узлу для каждого типа отношений, с этим узлом связаны только терминальные узлы ветвей (рис. 4):
Рис. 4. Минимизация узлов отношений
Такая структура связей лучше соответствует ситуации, имеющей место в естественных семантических сетях.
Сопоставление типа отношения с конкретным узлом сети происходит с помощью соответствующего алгоритма обработки терминальных узлов и узлов отношений. Например, строятся деревья вершин с корнями, соответствующими узлу категории и узлу заданного отношения, и по дереву рёбер выполняется поиск узла, находящего в этом отношении с требуемой категорией.
Литература
