Elementy kognitywistyki III: Modele i architektury poznawcze

Transkrypt

1 Elementy kognitywistyki III: Modele i architektury poznawcze Wykład IV: Reprezentacje jako Modele symboliczne I: Rachunek predykatów, Sieci semantyczne

2 Gwoli przypomnienia: Kroki w modelowaniu kognitywnym: teoretyczne ramy pojęciowe (modele pojęciowe) przeformułowanie założeń w precyzyjnym języku dodatkowe założenia szacowanie parametrów na podstawie danych empirycznych porównywanie przewidywań konkurujących modeli

3 Problem reprezentacji...w psychologii: reprezentacja poznawcza: uproszczony model tego, do czego się odnosi spór o reprezentacjonizm reprezentacja przedstawia w obrębie umysłu bodźce: realizm konstruktywizm

4 Reprezentacje w modelach obliczeniowych Dwa pytania: jakiego rodzaju reprezentacjami modele manipulują? na jakiej zasadzie reprezentacje reprezentują? w jakich warunkach coś jest reprezentacją? co determinuje odniesienie reprezentacji? reprezentacje atomiczne nie mają wewnętrznej struktury reprezentacje złożone zestawione z reprezentacji atomicznych reprezentacje kompozycjonalne: to, co reprezentuje całość jest funkcją tego, co reprezentują części oraz relacji strukturalnych : k ; 75

5 Standardowe formaty reprezentacji...wysokiego poziomu (kompilowane następnie na kod maszynowy) I. Rachunek predykatów 7 typów wyrażeń (PROLOG): predykaty: pies(x), zatrudniony(x,y), is_a(jan, czlowiek) nazwy: X=jan, Y=spolka_zoo zmienne: X, Y zdania, zdania otwarte: zatrudniony(jan, spolka_zoo). spójniki: ssak(x) : czlowiek(x). kwantyfikatory

6 Rachunek predykatów Zapytanie w PROLOGu cel; odnalezienie odpowiedzi realizacja celu? pies(snoopy). YES.? pies(x). X=snoopy. X=odie. zalety reprezentacji w postaci RP wyraźna semantyka znane własności formalne modularność naturalny sposób hierarchiczna) wyrażania słabość: fragmentacja informacji pewnych idei (zależność

7 Sieci semantyczne

8 Sieci semantyczne Ukierunkowany graf, na który składają się: węzły oraz łączące je łuki pierwotnie: model ludzkiej pamięci asocjacyjnej (Quillian 1968) obecnie: formalizm reprezentacji wiedzy automatycznego systemu wnioskowania oraz wsparcie 6 typów sieci semantycznych: 1. sieci definicyjne: podstawowe relacje: podtyp oraz jest-to (is-a) wspierają regułę dziedziczności (inheritance) informacje w sieci uznaje się za prawdziwe (definicje) system KL-ONE (Brachman, Schmolze)

9 Hierarchia dziedziczności

10 Sieci semantyczne 2. sieci asercyjne zaprojektowane by wyrażać asercje sądów przygodna prawdziwość przechowywanych informacji modele struktur pojęciowych tkwiących u podstaw semantyki języka naturalnego Peirce: notacja graficzna pokazująca atomy i molekuły logiki R. Schank: zależności pojęciowe (Conceptual Dependency) od słów do pojęć; reprezentacja na poziomie zdań; później: skrypty (Schank, Abelson 1977), MOP, TOP

11 Sieci semantyczne

12 Sieci asercyjne, cd.

13 Sieci asercyjne, cd. S. Shapiro: MIND, SNePS: propozycjonalne sieci semantyczne Sądy reprezentowane są przez węzły, nie łuki, oraz: Każdy węzeł reprezentuje unikalne pojęcie Każde pojęcie reprezentowane jest przez węzeł Wiedza o pojęciu: struktura związana z węzłem Sieci sem. reprezentują sieci przekonań (nie świat lub tekst) modyfikacja sieci propozycjonalnych: Grafy Pojęciowe (J. Sowa) relacje zagnieżdżone w węzłach propozycjonalnych własności lingwistyczne (Tesniere), logiczne (Peirce)

14 Sieci asercyjne, cd.

15 Grafy pojęciowe

16 Sieci semantyczne, cd. 3. sieci implikacyjne relacją wiążącą węzły jest implikacja (inne relacje zagnieżdżone) reprezentacja wzorców przekonań, przyczynowości i wnioskowań 4. sieci wykonawcze obejmują wewn. (powiązane z węzłami) lub zewnętrzne mechanizmy: przesyłające informacje między węzłami wykonujące działania na węźle lub okolicznych węzłach transformujące grafy (łączenie, rozbijanie) przykład: grafy przepływu danych [dataflow graphs]: węzły pasywne/aktywne

17 Sieci semantyczne, cd.

18 Sieci uczące się i hybrydowe budują i rozszerzają swoje reprezentacje w oparciu o przykłady modyfikacja sieci: pamięć rdzenna [rote memory] zmiana wag restrukturyzowanie 6. sieci hybrydowe: łączą w sobie dwie lub więcej z powyższych technik wnioskowanie: rozprzestrzeniająca się aktywacja [spreading activation] pytania: przekazanie niepełnej sieci zalety: kolekcjonują informacje razem słabości: reprezentacja typowości/normalności, dysjunkcji, negacji

19 Sieci uczące się i hybrydowe