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1、2013-9-231语义网络法（Semantic Network Representation）127?语义网络是1968年Quilian在研究人类联想记忆时提 出的心理学模型，认为记忆是由概念间的联系来 实现的。1972年Simmons首先将语义网络表示法用 于自然语言理解系统127127语义网络法128?定义： ?语义网络是知识的一种结构化图解表示，它由 节点和弧线组成。 ?节点用于表示实体、概念和情况等，节点之间 的弧线用于表示节点间的关系。128128129?语义网络的特点：?1 以联想方式实现对系统的解释。?2 概念易于受访和学习。?3 表现问题直观，易于理解。?4 推理不能保证如谓
2、词逻辑法那样有效。?5 知识存储和检索可能比较复杂。130二元语义网络的表示?1 表示简单的事实表示简单的事实表示简单的事实表示简单的事实?2 表示占有关系和其它情况表示占有关系和其它情况表示占有关系和其它情况表示占有关系和其它情况130130小燕是一只燕子，燕子是鸟；巢-1是小燕 的巢，巢-1是巢中的一个.概念 节点实例 节点131二元语义网络的表示二元语义网络的表示二元语义网络的表示二元语义网络的表示131131我椅子的颜色是咖啡色的；椅子包套是皮革；椅子是 一种家具；座位是椅子的一部分；椅子的所有者是X； X是个人3 试图用一组基元来表示知识，以便简化表示， 并可用简单的知识来表示更复杂
3、的知识。132多元语义网络的表示132132以上说明语义网络可以毫无困难地表 示一元关系2013-9-232133?语义网络是一种语义网络是一种语义网络是一种语义网络是一种网络结构网络结构网络结构网络结构。节点之间以节点之间以节点之间以节点之间以链链链链相连相连相连相连。从从从从 本质上讲本质上讲本质上讲本质上讲，节点之间的连接是节点之间的连接是节点之间的连接是节点之间的连接是二元关系二元关系二元关系二元关系。但如果所但如果所但如果所但如果所 要表示的事实是多元关系要表示的事实是多元关系要表示的事实是多元关系要表示的事实是多元关系，则把这个多元关系转化则把这个多元关系转化则把这个多元关系转化则
4、把这个多元关系转化 成一组二元关系的组合成一组二元关系的组合成一组二元关系的组合成一组二元关系的组合，或二元关系的合取或二元关系的合取或二元关系的合取或二元关系的合取133133134多元语义网络表示的实质134134135多元语义网络的表示?例如，要表达北京大学(BEIJING University,简称BU) 和清华大学(TSINGHUA University,简称TU)两校篮球 队在北大进行的一场比赛的比分是85比89。若用 谓词逻辑可表示为SCORE(BU，TU，(85-89)。这个 表示式中包含3项，而语义网络从本质上来说，只 能表示二元关系135135136多元语义网络表示1361
5、36我们引入附加节点我们引入附加节点我们引入附加节点我们引入附加节点G25G25G25G25来表示这场特定的球赛来表示这场特定的球赛来表示这场特定的球赛来表示这场特定的球赛。连接词和量化的表示137?1.1.1.1.合取合取合取合取（ conjunction conjunction conjunction conjunction ） 多元关系可以被转换成一组二元关系的合取，从 而可以用语义网络的形式表示出来。例如： John gave Mary the book 这个事实，可用谓词逻辑表示为 GIVE(JOHN,MARY,BOOK)?其中包括3项。若用语义网络表示这个事实，就如 下图所示。其中
6、引入了一个附加的节点G1，表示一 个特定的给某人东西的事件。B23表示一件给人的 东西。138?与节点G1相连的链GIVER、OBJECT以及RECIEPIENT 之间是合取关系。因此，在语义网络中，如不加标 志，就意味着连接之间的关系是合取。2013-9-233139?2.2.2.2.析取析取析取析取（disjunctiondisjunctiondisjunctiondisjunction） 在语义网络中，为与合取关系相区别，在析取关 系的连接上加注析取界限，并标记DIS。例如要表示 ISA(A，B)PART-OF(B，C)140?例如，要表示： John is a programmer o
7、r Mary is a lawyer.?存在两个特定的职业事件OC1和OC2，它们之间是析取 关系。因此可以表示成图(a)的形式。如进一步把John is a programmer以及Mary is a lawyer的知识表示到网络 中去，则如图 (b)所示。?因为和OC1节点以及OC2节点相连的几个链ISA、 WORKER以及PROFESSION之间，从局部关系来说应 是合取，但它们又被嵌套在DIS界限之内。这时就产生 了混乱。为了避免混乱，这时就需要同时标注合取界限 CONJ和析取界限DIS，如图(c)所示。反之，如果析取 关系是嵌套在合取关系之内，则合取关系不加标注也不 会引起混乱。14
8、1?3.3.3.3.否定否定否定否定?为表示否定关系，我们可以采用ISA和PART OF关 系或标注NEG界限，如图所示，其中(a)和(b)分别表示 (A isa B)和(B part of C)。142?如果我们要用语义网络表示 ISA(A，B)PART OF(B，C)?一种方法可以利用狄.莫根定理使否定关系只作 用于ISA和PART-OF关系。这时，仍可利用 ISA和PART-OF来表示这个事实。?如果，不希望改变这个表达式的形式，那么可 以利用NEG界限，如图 (c)所示143?4.4.4.4.蕴涵蕴涵蕴涵蕴涵 在蕴涵关系中，有两条指向蕴涵节点的弧，一 条代表前提条件(anteceden
9、t)，标记为ANTE，另一 条代表结果(consequence)，标记为CONSE。?例如，“如果学校组织大学生机器人竞赛活动，那 么李强就参加比赛”，该蕴涵关系的语义网络如下 图。1442013-9-2345.5.5.5.量化量化量化量化145?例1 考虑下列带有量词的语句，表示成语义网络。 (a)The dog bit the postman.存在量化在语义网络中可直接用ISA链来表示。D节点表示一特定的狗；P表示一特定的邮递员；B表示一特 定的咬人事件。咬人事件B包括两部分，一部分是攻击者，另 一部分是受害者。节点D、B和P都是用ISA链与概念节点DOG、 BITE以及POSTMAN相连
10、，因此表示的是存在量化。量化146?(b)Every dog has bitten a postman.?用谓词逻辑可表示为 (x)DOG(x)=(y)(POSTMAN(y)BITE(x,y)用语义网络来表达知识的主要困难之一是如何处 理全称量词。解决这个问题的方法之一是把语义 网络分割成多个空间来实现量化。147空间S1是一个特定的分割，它表示一个断言（陈述 句）：A dog has bitten a postman。因为这里所指的狗 应是每一条狗，所以我们把这个特定的断言认作是 断言G。断言G有两部分 ：第一部分是断言本身，它 说明所断定的关系，叫做格式(FORM)；第二部分是 代表全称量
11、词的特殊链，一根链可表示一个全称量 化的变量。GS节点是一个概念节点，它表示具有全 称化的一般事件，G是GS的一个实例。148在这个例子中，只有一个全称量化的变量D，这个 变量可代表DOGS这类物体中的每一个成员，而其 它两个变量B和P仍被理解为存在量化的变量。换句话说，这样的语义网络表示对每一条狗D存在 一个咬人事件B和一个邮递员P，使得D是B中的攻 击者，而P是受害者。量化149?(c)Every dog has bitten every postman.量化150(a)The dog bit the postman.(b)Every dog has bitten a postman. (
12、c)Every dog has bitten every postman.2013-9-235151151151s是全称变量，表示任一个学生；r是存在变量，表 示某一次阅读，b是存在变量，表示某一本书， s,r,b及语义联系构成一个子网表示对每个学生都 存在一个阅读事件和一本书，节点g是这个子空间 的代表，由F弧指出它所代表的子空间的具体形式例2： 每个学生都读过一本书 (x)Student(x) = (y)(Book(y)Read(x,y)量化152?例3：每个学生都读过所有的书 ?(x)(y)Student(x)Book(y)=Read(x,y)152152语义网络中的推理153?1. 继
13、承 ?把事物的描述从概念节点或类节点传递到实 例节点. ?三种继承: ?值继承ISA AKO ?“如果需要”继承 if-needed ?“缺省继承”不确定性 ?2.匹配 ?针对更复杂的问题.153153值继承154154154在语义网络中所谓的继承是把对事物的描述从概念节在语义网络中所谓的继承是把对事物的描述从概念节在语义网络中所谓的继承是把对事物的描述从概念节在语义网络中所谓的继承是把对事物的描述从概念节 点或类节点传递到实例节点点或类节点传递到实例节点点或类节点传递到实例节点点或类节点传递到实例节点。值继承值继承值继承值继承 除了除了除了除了ISAISAISAISA链以外链以外链以外链以外
14、，另外还有一种另外还有一种另外还有一种另外还有一种AKO(AKO(AKO(AKO(是某种是某种是某种是某种， A A A A- - - -KINDKINDKINDKIND- - - -OF)OF)OF)OF)链也可被用于语义网络中的描述或特性链也可被用于语义网络中的描述或特性链也可被用于语义网络中的描述或特性链也可被用于语义网络中的描述或特性 的继承的继承的继承的继承。 总之总之总之总之，ISAISAISAISA和和和和AKOAKOAKOAKO链直接地表示类的成员关系以链直接地表示类的成员关系以链直接地表示类的成员关系以链直接地表示类的成员关系以 及子类和类之间的关系及子类和类之间的关系及子类
15、和类之间的关系及子类和类之间的关系，提供了一种把知识从某一提供了一种把知识从某一提供了一种把知识从某一提供了一种把知识从某一 层传递到另一层的途径层传递到另一层的途径层传递到另一层的途径层传递到另一层的途径。155155155156“如果需要如果需要如果需要如果需要”继承继承继承继承 在某些情况下在某些情况下在某些情况下在某些情况下，当我们不知道槽值时当我们不知道槽值时当我们不知道槽值时当我们不知道槽值时，可以利用已可以利用已可以利用已可以利用已 知信息来计算知信息来计算知信息来计算知信息来计算。例如例如例如例如，我们可以根据体积和物质的密度我们可以根据体积和物质的密度我们可以根据体积和物质的
16、密度我们可以根据体积和物质的密度 来计算积木的重量来计算积木的重量来计算积木的重量来计算积木的重量。进行上述计算的程序称为进行上述计算的程序称为进行上述计算的程序称为进行上述计算的程序称为ifififif- - - - needed(needed(needed(needed(如果需要如果需要如果需要如果需要) ) ) )程序程序程序程序。1561562013-9-236“如果需要”继承157157157假设我们希望计算图中BRICK12节点的重量， BLOCK节点中的程序就根据BRLCK12的体积和 密度计算重量，并把计算结果存入BRICK12的 WHIGHT槽的值侧面中158?“缺省缺省缺省缺省”继承继承继承继承 某些情况下某些情况下某些情况下某些情况下，当我们对事物所作的假设不当我们对事物所作的假设不当我们对事物所作的假设不
