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概念图

所在栏目:人工智能 时间:10-11 03:22 分享:

1984年索瓦(JohnSowa)提出概念图(ConceptualGraph)[122]。概念图是一种有限、连接、二部图。图的节点要么是概念,要么是概念关系。概念图不使用带标签的弧,而是用概念关系节点来表示节点间的关系。因为概念图是二部的,所以概念仅有指向关系的弧,反之亦然。

在概念图中,概念节点要么表示具体对象,要么表示抽象对象。具体概念(比如猫、电话、饭店)是可以用我们脑海中所形成的一幅图像来刻画的。注意具体概念既包括一般的概念,比如猫和饭店,又包括特定猫和饭店这样的概念,因为我们可以形成一般猫的图像。抽象的概念包括爱、美丽和忠诚等,这些概念不对应于脑海中的图像。

概念关系节点指出一种涉及一个或多个概念的关系。把概念图表达成二部图而不用带标签弧线的一个优点是这样可以更简单的表示任何目关系。

每个概念图可以表示一个命题。典型的知识库将包含大量这样的图。图的复杂度是任意的,但必须是有限的。在概念图中,所有的概念都是特定类型的唯一个体。每个概念矩形都带有一个类型标签,用来指出这个节点所表示个体的类型或类。

具有相同类型标签的矩形表示同一类型的多个概念,不过这些矩形可以表示也可以不表示同一个个体概念。

概念图的类型层次是一种用≤符号表示的偏序关系。概念图的类型层次是网状的。在网格结构中,类型可以有多个双亲和孩子。不过,每个类型对必须有一个最小公共超类型和一个最大公共子类型。对于类型s和u,v是最小公共超类型的条件是:s≤v,u≤v,并且对于s和u的任意公共超类型w有v≤w。最大公共子类型的定义与此类似。一组类型的最小公共超类型是定义这些类型的公共属性(而且这些属性仅对于这些类型来说是公共的)的合适地方。因为很多类型没有明显的公共子类型和超类型,比如“情绪”和“石头”,所以有必要增加一些类型来充当这些角色。为了使类型层次成为一个真正的网格,概念图包含了两种特殊的类型。通用类型(UniversalType)是所有类型的超类,用T表示。荒谬类型(AbsurdType)是所有类型的子类,用⊥表示。

概念图理论还包括很多根据现有图产生新图的运算。可以通过特化或泛化产生新的概念图。运算有:复制(Copy)、限定(Restrict)、联合(Join)和简化(Sim-plify)4种。假定g1和g2是两幅概念图,那么复制规则可以形成一幅新的图g,它就是g1的精确拷贝。限定运算使我们可以用节点的特例来替换节点。这有两种情况:

(1)如果概念带有一般标志,那么可以把一般标志替换为个别标志。

(2)可以把类型标签替换为它的子类型之一,但条件是和这个概念的指向一致。

联合规则可以把两幅图组合为一幅。联合是一种特化规则,因为得到的图比组成它的任一幅图都更特殊。如果图中包含两个重复的关系,那么可以删除其中之一以及它的所有弧。这就是简化规则。

从表达能力来看,概念图等价于谓词演算。可以通过直接的映射,把概念图表示映射到谓词演算表示。下面是把概念图g转化到谓词演算表达式的算法:

(1)为g中的n个一般概念中的每一个分配一个唯一变量x1,x2,…,xn。

(2)为g中的每个个体概念分配一个唯一的常量。这个常量可以是用来表示概念指向的名字或标志。

(3)用一元谓词表示每个概念节点,谓词的名字和节点的类型相同,谓词的参数是赋给该节点的变量或常量。

(4)将g中的所有n元概念关系表示为n元谓词,谓词的名字和该关系的名字相同。谓词的参数就是赋给与该关系有连接的节点的变量或常量。

(5)取第(3)步和第(4)步所形成的所有原子语句的合取。这便是谓词演算表达式。这个表达式中的所有变量都是存在量化的。 

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