Парадигма развития науки (стр. 43 )

Для создания категорий в бинарной модели данных используют оператор CATEGORY. Например, условие

СТУДЕНТ = CATEGORY

говорит о создании новой категории с именем СТУДЕНТ.

Для создания бинарного отношения следует задать его имя, функции доступа и категории соответствующих данному отношению объектов. Например:

СТУДЕНТ —ПРЕПОДАВАТЕЛЬ = RELATION (СТУДЕНТ, ПРЕПОДАВАТЕЛЬ, УЧИТСЯ У, ОБУЧАЕТ) определяет бинарное отношение СТУДЕНТ — ПРЕПО­ДАВАТЕЛЬ категорий СТУДЕНТ и ПРЕПОДАВАТЕЛЬ с функциями доступа УЧИТЬСЯ У, ОБУЧАЕТ.

В бинарных моделях отсутствует явно выраженное понятие «свойство объекта». Свойства объектов могут быть определены посредством бинарного отношения, заданного на множестве объек­тов и других элементарных объектов, с помощью которых задаются значения свойств.

Как уже отмечалось, отношение характеризуется двумя функ­циями доступа, каждая из которых определяет минимальное и мак­симальное число объектов в присоединяемой категории. Ограниче­ние на число объектов задается оператором AFN, позволяющим задать граничные величины подмножеств значений функций доступа. Так, например, если для функции доступа ОБУЧАЕТ за­пишем:

ОБУЧАЕТ = AFN (0, ∞),

то это будет означать, что преподаватель может вообще никого не обучать, или обучать любое число студентов.

Логический доступ к данным бинарной модели обеспечивается с помощью программ, реализующих элементарные операции до­ступа.

Семантические сети.

Для представления семантических (смыс­ловых) текстов, задаваемых на естественном языке, разрабо­таны семантические сетевые модели.

Семантическая сеть представляет собой ориентированный граф с намеченными вершинами и дугами. При этом если вершины обо­значаются только в целях ссылок к ним, то метки дуг содержат сведения о некоторых их семантических свойствах и значениях.

Для представления данных используются четыре типа вершин: концепты (или понятия), события, характеристики (свойства) и значения.

Концепты — константы или параметры, которые специфицируют физические или абстрактные объекты.

События — соответствуют действиям, наблюдаемым в пред­ставляемой области.

Характеристики — вершины, соответствующие свойствам кон­цепты.

Значения — вершины, соотносящиеся с областями значений, которые могут принимать характеристики.

Поскольку имеется четыре типа вершин, необходима соответст­вующая зависящая от этих типов интерпретация дуг, соединяющих различные вершины. Модели семантической сети предусматривают возможность распределения вершин по типам. В этом случае следу­ет различать вершины-концепты и вершины-классы, которые собст­венно и представляют определенные типы вершин. Например, КУЛЕШОВ—концепт, СТУДЕНТ— класс.

Различие между классом и концептом весьма близко к тому же, что между типом и экземп­ляром в других моделях. Отли­чие заключается в том, что граф семантической сети включает как классы, так и концепты. Кроме того, концепт может быть соот­несен с несколькими классами.

Поскольку семантические сети предусматривают задавать на графе в явном виде различие между вершинами-концептами и вер­шинами-классами, то в рассмотрение вводятся три вида дуг: ут­верждение; порождение экземпляра; бинарное отношение.

Утверждение — дуга, соединяющая два концепта.

Порождение экземпляра — дуга, между классом и концептом.

Бинарное отношение — дуга, связывающая два класса.

Рассмотрим пример семантической сети (рис. 22.24), иллюстри­рующей сказанное.

Рис. 22.24. Пример семантической сети

В данной семантической сети, вершины ГРАНКИН В. и КАРАСЕВ С. —концепты, СТУДЕНТ и ИНСТИТУТ —классы. Дуга ПРИЯТЕЛЬ — утверждение. Дуги, связывающие вершину СТУ­ДЕНТ с вершинами КАРАСЕВ С. и ГРАНКИН В., отражают связь экземпляров с классами. Дуга УЧИТСЯ В отображает бинарное отношение между классами СТУДЕНТ и ИНСТИТУТ.

Классы могут быть связаны в иерархию в соответствии со свя­зями ЕСТЬ НЕК и ЕСТЬ — ЧАСТЬ. Эти связи позволяют из от­дельных понятий и классов строить более общие понятия и классы.

Для представления в семантической сети некоторых событий и действий вводится набор простых отношений, характеризующих ос­новные компоненты события. Для построения с помощью семанти­ческой сети структуры события в первую очередь выделяют из него само действие, описываемое обычно глаголом. После этого выделя­ют лиц, совершающих действие и объекты, над которыми оно осу­ществляется. Лицо, осуществляющее действие, называется агентом. Вещи, над которыми действие осуществляется, называют объектами.

Лицо, получающееся результатом действия или испытывающее его, называется адресат.

Рассмотрим предложение: «Мастер починил телевизор». В этом предложении выделим действие: ПОЧИНИЛ. Очевидно, что объек­том является МАСТЕР (рис. 22.25).

Рис. 22.25. Сеть предложения «Мастер починил телевизор»

В данном предложении адресат явно не указан, но его наличие можно предположить. Рассмотрим более сложное предложение:

«Вчера мастер починил магнитофон «Юность», принадлежа­щий студенту ».

Семантическая сеть для данного предложения представлена на рис. 22.26.

Рис. 22. 26. Пример семантической сети

В этом предложении появилась новая дуга ВРЕМЯ, указываю­щая на

то, когда происходит событие. В общем случае в семантиче­ских сетях кроме простых отношений: агент, объект, адресат выделяют и другие, позволяющие описать широкий класс событий. К ним относят: время, место, инструмент, цель и др.

Операции, совершаемые над данными, задаваемые семантической сетью, разбиваются на два подмножества: операции над клас­сами и над бинарными отношениями.

Над классами могут быть совершены четыре операции:

- создание экземпляра некоторого класса или установление при­надлежности существующего экземпляра некоторого класса к еще одному;

- устранение принадлежности экземпляра к некоторому классу или полное его исключение;

- выборка экземпляров, принадлежащих к одному классу;

- определение принадлежности экземпляра указанному классу.

Над бинарными отношениями могут быть совершены три опера­ции:

- установление связи между классами;

- выборка всех экземпляров, связанных в данном бинарном отно­шении с указанным экземпляром;

- установление наличия связей между двумя экземплярами.

В общем случае реализация всех вышеперечисленных операций требует создания специальных программ, учитывающих рассматри­ваемую предметную область.

Разработка семантических сетевых моделей явилась следствием повышения требований к интегрированному представлению данных, включающему не только данные, но и их категории, свойства кате­горий и операции над данными. Важную роль в развитии моделей данных этого класса сыграли проблемы алгоритмизации процессов естественного языка. Модели семантических сетей широко исполь­зуются при разработке систем искусственного интеллекта.

Инфологические модели данных.

Инфологическое представление полностью независимо от физических параметров среды хранения. Эта модель в качестве базовой использует понятия: объект, свойст­ва и связи.

Под объектом понимается нечто, представляющее интерес для решаемой задачи. Предполагается, что существование объекта свя­зано с такими событиями, как появление (возникновение), измене­ние и исчезновение.

Объекты подразделяются на атомарные и составные.

Атомарный объект,— это любой объект, дальнейшее разложение которого на другие объекты невозможно.

Составной объект включает в себя множество объектов.

С каждым объектом связывается определенный набор свойств. Важным свойством существования объекта является время (время его возникновения и исчезновения).

С помощью базовых концепций объектов, свойств связей и времени формируется элементарный факт. Элементарный факт за­дается формально как тройка <х, у, z> или (<х1, х2, ..., xn>rz), где

<х1, x2, ..., хп> —кортежи объектов, у — свойство, r — отноше­ние, z — время. Такую базовую структуру называют элементарной плеядой.

Так как в рамках инфологической модели все может быть объ­явлено объектом, то свойства и отношения, в свою очередь, также могут рассматриваться как объект.

В данной модели типы объектов вводятся путем группирования объектов и их свойств. Объектная группа О(р), соотнесенная со свойством р, определяется как совокупность объектов, потенциаль­но (вне связи со временем) имеющих свойство р. Объекты, обла­дающие свойством р, в определенный момент времени образуют подмножество Ot(p) множества О(р), называемое временным сре­зом объектной группы.

В инфологической модели данных понятие атрибута вводится посредством понятий объекта, свойства, связи и времени.

Атрибут определяется как множество свойств А = {pi} объектной группы О(р), такое, что в каждый момент времени каждый объект х, при­надлежащий Ot(p), содержится, по крайней мере, в одной Ot(p).

Свойства р — это значение атрибута А объектной группы О(р).

Базовые операции включения, обновления и удаления в инфо­логической модели связаны с вводом новых элементарных сообще­ний и предполагают наличие механизмов интерпретации элементар­ного сообщения.

Процедуры обращения к БД (транзакции) могут быть представ­лены парой (оператор, параметр).

К основным операциям, изме­няющим БД, относят <ДОБАВИТЪ, сообщение> <УБРАТЬ сообщение> <ЗАМЕНИТЬ сообщение 1, сообщение 2>.