语义网络是一种出现比较早的知识表达形式,它是一个带标识的有向图,其中带有标识的节点表示问题领域中的物体、概念、时间等,节点之间带有标识的有向弧标识节点之间的语义关系,带标识的节点和带标识的弧共同组成一个有向图, 用于知识的表示。扩展语义网络就是对语义网络的扩展使用。
现代意义上的计算机语义网络自1960年代提出以来,经过 40 多年的研究已经取得了巨大的进展。语义网络从最初只能表示简单的准静态的本体知识,发展到能够表示事件和命题知识以及推理知识。近年来学界不断致力于将语义网络推进到表示事件序列、过程、程序、计划、规律等复杂知识。语义网络复杂知识表示的这些发展的共同特征主要是通过在语义网络上引入特殊类型的节点和关系来完成特殊复杂知识的表示,如引入事件节点来表示事件及事件相关要素,引入命题节点来表示命题的构成,引入分支、非、补等关系来表示推理规律等等。尽管如此,利用语义网络来表示过程知识等复杂知识上还存在诸多的问题。因为一个独立的过程定义不仅包含譬如概念、命题等静态的本体知识,也包括事件、认知、动作等动态知识,其次还需要实现过程的推进和转换,目前提出的语义网络框架因只试图通过定义节点以及节点和节点的关系来表示知识,因而无法表示过程知识这类复杂知识。这里提出一种扩展的语义网络———抽象语义网络。
语义网络是一种出现比较早的知识表达形式,它是一个带标识的有向图,其中带有标识的节点表示问题领域中的物体、概念、时间等,节点之间带有标识的有向弧标识节点之间的语义关系,带标识的节点和带标识的弧共同组成一个有向图, 用于知识的表示。
知识按照表示的内容划分为以下五种类型。
静态知识:表示概念属性和关系的,或者称为本体知识。本体一词一般用于表示某个领域的基本知识,包括概念分类,关系与属性,整体与部分构成等。
动态知识:表示事件、行为的知识。可以通过将事件、行为作为概念,把相关要素作为属性来用本体知识表 示事件、行为。概念图 ( Concept Graph) 、命题语义网络等都可以表示这些动态知识。
认知知识:表示信念、认知关系等的知识,或者称为信息空间相关知识。知识表示中经常需要一组信息作为一个整体与个别的概念之间的关系,如将一段信息作为行为的论元参数: “我觉得今天会下雨”。语义网络用来表示认知知识时, 只需要特别的定义一些表示认知关系的边, 该边连接两组信息。
转换知识:表示推理规则、变化效用等的知识。规律的前提或结论: “如果…. 那么…. ”变化、规律推理等都是一种转换知识。变化和规律都是一组事实与另一组事实之间的顺序关系。如变化是时间顺序关系,而规律是逻辑蕴含顺序关系。
过程知识:表示事件序列、转换序列等多个转换的过程的知识,如复杂规律、计划、过程、程序、业务流程等。
这里介绍一种扩展语义网络——抽象语义网络,抽象语义网络通过定义特殊的抽象节点和从语义网络子网到抽象节点的映射,可以灵活高效的表达子网与节点,子网与子网的关系。抽象语义网络是一个定义了若干个子网,并且为每个语义子网定义了一个抽象节点的语义网络,主要用于表示子网与节点的关系和子网与子网的关系,根据应用需求的不同,抽象语义网络可以用于实现各种复杂的知识表示和处理。
在抽象语义网络中, 每个节点可以映射到一个单独的语义网络,亦可以是单纯的概念节点,它是若干个语义子网与节点的组合, 节点与节点之间的关系表示语义子网和语义子网之间的关系。并且每个语义子网可以是任何的知识表示:表示认知与信念知识的,表示情景知识或者表示转换知识的语义网络等。
通过前面的分析,可以看到过程知识的表示,包括对过程元素的表示和过程本身的表示。过程元素包含的概念等知识很容易通过基本的语义网络来表示。过程本身的表示可以划分为多个单独的活动过程,每个活动可以用通过在语义网络引入动作、事件等节点来表示,多个子网的组合构成一个对过程的描述,过程之间活动的关系转换成为抽象语义网络中抽象节点的关系。
上述讨论的内容只是在描述形式上对语义网络表示过程知识的一个论证,过程知识需要处理的还包括如何实现过程的推进和转换,不能实现过程转换的知识表示与静态知识的表示在本质上是一样的,抽象语义网络通过定义语义子网和语义子网间的转换关系,可以很方便的利用基于图文法的图变换实现语义网络上的过程变换。
下面介绍图变换和图文法。
图变换( graph transformation) 定义为从一个原图按照一个生成规则构造另一个新图的过程。一个生成规则由左侧模式(LHS)和右侧模式(RHS),以及二者之间的映射关系。若在源图中找到匹配 LHS 模式的子图,则该子图被相应的RHS所替代。语义网络上的推理,事件效用,过程推进等都可以看作是一种语义网络上的图变换。图变换的构造是一种映射构造,语义网络的图变换的原图和新图的元素和拓扑存在一定的映射关系,图文法( graph grammar) 就是对变换的规则的描述,图变换其实是对图文法的一种实现,利用图文法描述的规则对源图实施变换。