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知識工学
１１回目：知識表現　（その２）
‰知識表現：意味ネットワーク　‰知識表現：フレームシステム
‰その他の表現方法
http://www.cit.ics.saitama-u.ac.jp/~far/Lectures/KE/11kaime/
2000年度前期
B.H. Far@埼玉大学情報システム工学科
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意味ネットワーク (Semantic Net)
„
„
„
1896年、Peanoが一階述語論理の表記法を開発してから7年
後、Charles Peirceは存在グラフ(existential graph)と呼ばれ
るグラフ的な記法を提案し、「未来の論理」と称した。
それ以後、「論理」論者と
「意味ネットワーク」論者との問の長年
「論理」
「意味ネットワーク」
にわたる論争が始まった。この論争の残念な点は、両者が根底
において同一であることが曖昧にされたことである。
今では、どんな意味ネットワークやフレームシステムでも論理的文
章によって定義することができるということが承認されている。
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意味ネットワーク：　例１
„
„
接点が２とおり：オブジェクトノードと関係ノード
ラベル付けされた枝が３とおり：IS-A、INSTANCE_OF、
関数
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意味ネットワーク：　定義１
„
意味ネットでは、情報はラベル付けされた枝で連結された節の
集合として表現される
„ 接点 (Node)
„
„
„
関係ノード (Relation nodes)
オブジェクトノード (Object nodes)
リンク (Link)
„
IS-A リンク (Subset link)
„
„
„
INSTANCE-OF リンク (membership link)
„
„
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IS-A は上下の関係を表す
IS-A 階層においては、上位概念の持つ性質は下位概念に継承される
非可換性 (not commutative)
関数リンク (Function link)
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意味ネットワーク：デフォルト推論
„
„
質問：
What is the energy
source of R2D2
robot?
答：
意味ネットワーク上
の推論によって
「Wall_outlet」が検
出される
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FUNCTION
IS-A
IS-A
IS-A
IS-A
INSTANCE-OF
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IS-A
IS-A
INSTANCE-OF
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意味ネットワーク：デフォルト推論
„
質問：
What is the energy
source of R2D2
robot?
„
„
継承解消法
(Cancellation of
Inheritance)
「Battery」は
「Wall_outlet」　より
優先
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FUNCTION
×
IS-A
IS-A
FUNCTION
○
IS-A
IS-A
INSTANCE-OF
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IS-A
IS-A
INSTANCE-OF
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意味ネットワーク：複数継承
„
„
複数継承の場合は継承解消法がうまく使えません
例：「C3P0はいつ働く？」
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意味ネットワーク：定義２
„
例外を許さない意味ネットワークでは、Subset や
Membership リンクに加え、ほかに少なくとも三つの種類の
リンクが必要である
„
„
„
２つのオブジェクト A と B の間に関係 R が成り立つことを示すも
の
類 A のすべての要素とほかのオブジェクト B の間に関係 R が成
り立つことを示すもの
A のすべての要素と B のある要素の間に関係 R が成り立つこと
を示すもの
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意味ネットワーク：定義３
„
意味ネットワークの５つの標準リンクとその論理
的意味
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意味ネットワーク：　例２
„
„
右図にフレームによるネッ
トワークの典型例と、その
一階述語論理への翻訳
を示す。
このネットワークを用いると、
「Opusには何本の足があ
るか」という質問に、
るか」
MemberとSubsetのリンク
による鎖をOpusからペン
ギン、鳥類へとたどり、鳥
類が2本の足をもつことを
知ることによって答を出す
ことができる。
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意味ネットワーク：　利点・欠点
„
意味ネットワークの実行モデルが簡単である。プログラマ
は大きなネットワークを組みながらも、どんな質問が効
率的かをよく心得ることができる。その理由は
„
„
„
推論手続きがたどるステップを可視化することが容易
質問言語が簡単で難しい質問をすることができない
常識的推論（commonsense reasoning）における先
駆的研究者たちが理論を築く際に、意味ネットワークの
方法を快く思った理由かもしれない。
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知識表現：フレームシステム
„
„
フレームは特定な対象を表
すための標準化されたデータ
構造である。宣言型知識を
保存するスロット (slot) とそ
れを処理する手続き型知識
メソッド (method) をもつ
スロット (slot):
フレームの構成要素で、そのフ
レームの属性情報であるスロッ
ト値をもつ
„
メソッド(method):
フレーム内の処理を表す手続き
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例： 設計用エキスパートシステム /１
„
„
ソフトウェア設計用
エキスパートシステ
ムの実現　（Far,1994）
フレームシステム
(frame-based
system):
フレームは知識表
現、推論エンジンの
構築などに使用さ
れている
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例： 設計用エキスパートシステム /２
„
„
上下関係をクラスで表す。下位のフレームは親フレー
ムの性質を継承する
フレーム依存情報をスロットで表す
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例： 設計用エキスパートシステム /３
„
入力の内部表現
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例： 設計用エキスパートシステム /４
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例： 設計用エキスパートシステム /５
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その他の知識表現方法
„
„
„
„
„
„
オブジェクト (object)
概念依存関係 (conceptual dependency)
スクリプト (script)
手続き的表現 (procedures)
概念構造 (conceptual structures)
その他
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