Elementy kognitywistyki III: Modele i architektury poznawcze Wykład IV: Reprezentacje jako Modele symboliczne I: Rachunek predykatów, Sieci semantyczne
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
Problem reprezentacji...w psychologii: reprezentacja poznawcza: uproszczony model tego, do czego się odnosi spór o reprezentacjonizm reprezentacja przedstawia w obrębie umysłu bodźce: realizm konstruktywizm
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 1001011: k ; 75
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
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
Sieci semantyczne
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)
Hierarchia dziedziczności
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
Sieci semantyczne
Sieci asercyjne, cd.
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)
Sieci asercyjne, cd.
Grafy pojęciowe
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
Sieci semantyczne, cd.
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
Sieci uczące się i hybrydowe