INSTITUTO TECNOLGICO DE ACAPULCO

INSTITUTO TECNOLGICO DE ACAPULCOPractica no. 9 : Redes Semnticas06/11/2014

NDICEINTRODUCCIN2MARCO TERICO3DESARROLLO7RESULTADOS7CONCLUSIONES7BIBLIOGRAFA8

INTRODUCCIN

Una red semntica o esquema de representacin en Red es una forma de representacin de conocimiento lingstico en la que los conceptos y sus interrelaciones se representan mediante un grafo. En caso de que no existan ciclos, estas redes pueden ser visualizadas como rboles. Las redes semnticas son usadas, entre otras cosas, para representar mapas conceptuales y mentales.

Un ejemplo de red semntica.En un grafo o red semntica los elementos semnticos se representan por nodos. Dos elementos semnticos entre los que se admite se da la relacin semntica que representa la red, estarn unidos mediante una lnea, flecha o enlace o arista. Cierto tipo de relaciones no simtricas requieren grafos dirigidos que usan flechas en lugar de lneas. EDWARD TERNExisten diversos tipos de relaciones semnticas como la hiponimia, hiperonimia, la meronimia, etc. Dado un conjunto de conceptos, elementos semnticos o trminos relacionados semnticamente mediante alguna relacin semntica, una red semntica representa estas relaciones en forma de grafo. Explcitamente, dado un conjunto de trminos {t1, t2,..., tn} y cierta relacin semntica simtrica entre ellos se construye un grafo G = (V, A) cumpliendo las siguientes condiciones:1. El conjunto V es el conjunto de vrtices o nodos del grafo. Este conjunto estar formado por n elementos (tantos vrtices como trminos relacionables). A cada uno de los vrtices del grafo representar uno de los trminos, por tanto los vrtices del grafo se llamarn: t1, t2,..., tn.2. El conjunto A es el conjunto de aristas o lneas del grafo. Dados dos vrtices (trminos) del grafo ti y tj existir una lnea aij que une los vrtices ti y tj si y slo si los trminos ti y tj estn relacionados.Si la relacin no es simtrica, entonces se usan grafos dirigidos para representar la relacin.

HISTORIALos responsables de los primeros esquemas de representacin formalizados fueron Quillian (1968) y Shapiro & Woddmansee (1971). Los esquemas de redes semnticas tienen una fundamentacin psicolgica muy slida, por lo que se han realizado numerosos esfuerzos por llevar a cabo implementaciones importantes basadas en ellas.Las redes semnticas han sido muy utilizadas en Inteligencia Artificial para representar el conocimiento y por tanto ha existido una gran diversificacin de tcnicas. Los elementos bsicos que encontramos en todos los esquemas de redes son:1. Estructuras de datos en nodos, que representan conceptos, unidas por arcos que representan las relaciones entre los conceptos.2. Un conjunto de procedimientos de inferencia que operan sobre las estructuras de datos.Bsicamente, podemos distinguir tres categoras de redes semnticas:1. Redes IS-A, en las que los enlaces entre nodos estn etiquetados.2. Grficos conceptuales: en los que existen dos tipos de nodos: de conceptos y de relaciones3. Redes de marcos: en los que los puntos de unin de los enlaces son parte de la etiqueta del nodo

MARCO TERICO

Sin duda el tipo de red semntica por excelencia es el de redes IS-A. De hecho muchas veces se menciona este tipo como sinnimo de "red semntica", y los restantes tipos tambin incorporan este tipo de enlaces o arcos (links). Esto ha dado lugar a que existan casi tantos significados para un enlace IS-A como los hay para sistemas de KR (Brachman, 1983).Una red IS-A es una jerarqua taxonmica cuya espina dorsal est constituida por un sistema de enlaces de herencia entre los objetos o conceptos de representacin, conocidos como nodos. Estos enlaces o arcos pueden estar etiquetados "IS-A", tambin "SUPERC", "AKO", "SUBSET", etc. Los restantes tipos de redes semnticas son en realidad especializaciones de redes IS-A, por lo que siguen y amplan los conceptos fundamentales que exponemos en este apartado.Las redes IS-A son el resultado de la observacin de que gran parte del conocimiento humano se basa en la adscripcin de un subconjunto de elementos como parte de otro ms general. Las taxonomas clsicas naturales son un buen ejemplo: un perro es un cnido, un cnido es un mamfero, un mamfero es un animal. Obteniendo un nmero de proposiciones:x (perro (x)) cnido (x);x (cnido (x)) mamfero (x);x (mamfero (x)) animal (x);La estructuracin jerrquica facilita que la adscripcin de propiedades a una determinada categora se reduzca a aquellas que son especficas a la misma, heredando aquellas propiedades de las categoras superiores de la jerarqua, tradicionalmente de una forma monotnica. El siguiente ejemplo de red IS-A (Figura 4.11), tomado de (Brachman 1983:31) ejemplifica una red semntica tpica con herencia de propiedades.

Figura 4.11 Ejemplo de red IS-AEl concepto de herencia es fundamental para entender el funcionamiento de las redes semnticas, as como el del modelo de datos orientado al objeto, que toma prestados estos mecanismos desarrollados en el mbito de la IA. Siguiendo a Shastri (1988), definimos la herencia como el sistema de razonamiento que lleva a un agente a deducir propiedades de un concepto basndose en las propiedades de conceptos ms altos en la jerarqua.22 As, en el ejemplo jerrquico de la Figura 411, el agente23 sera capaz de atribuir las propiedades "breathes" o "has gills" al concepto "shark" sin que stas se encuentren especficamente mencionadas. La herencia, por tanto, puede ser definida como el proceso mediante el cual se determinan unas propiedades de un concepto C, buscando las propiedades atribuidas localmente a C, si esta informacin no se encuentra a nivel local, buscando las propiedades atribuidas a conceptos que se encuentran en los niveles superiores a C en la jerarqua conceptual.Como Brachman (1983) recuerda, las nodos de las estructuras IS-A se han usado para representar muchas cosas, pero la divisin ms importante es la interpretacin genrica o especfica de los nodos, es decir, si stos representan un slo individuo o varios. Los nodos situados en lo ms bajo de la jerarqua y que denotan individuos son llamados tokens, mientras que los nodos superiores, que denotan clases de individuos son considerados types. Puesto que en una misma jerarqua podemos obtener nodos de ambos tipos, se debe hacer explcita una distincin de los tipos de enlaces. Por un lado existen enlaces que conectan categoras (genricas) con otras categoras, y por otro, enlaces entre categoras e individuos. Las primeras pueden expresar las siguientes relaciones: 1. Subconjunto/superconjunto2. Generalizacin/especificacin3. AKO, esto es, "a kind of"4. Contenido conceptual5. Restriccin de valores6. Tipo caracterstico del conjuntoLas relaciones genrico/individuales tambin son de varios tipos: 1. Pertenencia al conjunto2. Predicacin3. Contenido conceptual4. AbstraccinComo recuerda Hodgson (1991), las jerarquas IS-A presentan un nmero impresionante de posibilidades, pero tambin una desventaja: al aumentar el nmero de enlaces, aumenta progresivamente la complejidad computacional para seguirlos. Este problema bien conocido ha dado lugar a que se haya propuesto que, en lugar de establecer esta y otras posibles taxonomas de enlaces IS-A, se use el enlace IS-A de propsito general, que al ser programable, permite establecer el tipo de enlace adecuado a cada situacin particular, lo que dota de una gran flexibilidad al esquema de representacin. De este modo se puede representar una semntica compleja, especficamente mediante el uso de prototipos, en los que una determinada situacin se representa mediante nodos y arcos especficos. Por ejemplo, la asercin "The book rests on the table" se puede representar as:

Figura 4.12 Ejemplo de PrototiposEstos prototipos o esquemas forman la base de los scripts de Schank y Abelson (1977), que mencionaremos en el siguiente apartado.

Figura 4.13 Ejemplo de red semntica para lenguaje naturalEn la Figura 4.13 exponemos el tipo de diagrama para representar una oracin de lenguaje natural con una notacin de redes semnticas, tomando como ejemplo la oracin "John hit a nail with a hammer"En esta red los nodos son identificadores de las instancias determinadas (tanto verbos como sustantivos). "Inst" representa una instancia de una clase de entidades (hit, nail, hammer): "h43" es una instancia de la accin hit, existiendo un paciente, "n53", instancia de la clase nail, que es el que recibe la accin, mediante un instrumento "ha42", que es una instancia de la clase hammer (el hecho de que "john" es una instancia de la clase person, no ha sido representado).Este tipo de representacin de conocimiento es directo y fcil de seguir, pero el establecimiento de los primitivos adecuados es muy dificultoso y a veces es imposible representar un sistema de este modo. Adems, exige una gran cantidad de trabajo de inferencia: es relativamente fcil determinar si dos frases significan lo mismo pero no es tan fcil determinar si una frase es la consecuencia lgica de otra.Otro problema estriba en la diversidad de tipos de arcos establecidos. Esto provoca que de red semntica a red semntica el significado de los arcos y los nodos vare, provocando ambigedad en la notacin. Por ejemplo, la red semntica de la Figura 4.14 puede tener tres significados distintos:

Figura 4.14 Ambigedad en redes semnticas1. Representa el concepto de un telfono: tal cosa existe.2. Representa un telfono negro especfico.3. Representa la aseveracin de la relacin entre los telfonos y el negro: algunos o todos los telfonos son negros.Para concluir este apartado, resumimos los tres problemas ms reconocidos de los esquemas de representacin basados en redes semnticas: 1. La eleccin de los nodos y arcos es crucial en la fase de anlisis. Una vez se ha decidido una estructura determinada, es muy complicado cambiarla.2. Dificultad para expresar cuantificacin. Por ejemplo en expresiones tales como "algunos pjaros vuelan" o "todos los pjaros pan".3. Del mismo modo, las redes semnticas presentan grandes dificultades para representar la dimensin intensional. Por ejemplo en proposiciones tales como "Pedro cree que Ana sabe conducir".Esto llev a idear otros esquemas de representacin con una estructura ms compleja que simples nodos y arcos, que fuesen capaces de dar cabida a stas y otras situaciones. Concretamente, John Sowa propuso los grafos conceptuales, aunque el esquema de representacin basado en marcos (frames) es el que ha tenido mayor aceptacin5

DESARROLLO

PREDICADOSinstancia(macbook, mac).subclase(portatil, computadora).subclase(mac, computadora).subclase(tablet,computadora).subclase(smartphone,computadora).subclase(netbook, computadora).subclase(laptop, portatil).tiene_p(portatil,tiene,tecladofisico).tiene_p(portatil,tiene,microfono).tiene_p(portatil,tiene,altavoz).tiene_p(portatil,tiene,pantallaintegrada).tiene_p(portatil,tiene,mousepad).tiene_p(portatil,tiene,nomouse).tiene_p(portatil,tiene,nomonitor).tiene_p(smartphone,tiene,altavoz).tiene_p(smartphone,tiene,camara).tiene_p(smartphone,tiene,pantallatactil).tiene_p(smartphone,tiene,microfono).tiene_p(smartphone,tiene,sim).tiene_p(smartphone,tiene,nomonitor).tiene_p(smartphone,tiene,nomouse).tiene_p(smartphone,tiene,notecladofisico).tiene_p(tablet,tiene,pantallatactil).tiene_p(tablet,tiene,camara).tiene_p(tablet,tiene,altavoz).tiene_p(tablet,tiene,microfono).tiene_p(tablet,tiene,nomonitor).tiene_p(tablet,tiene,notecladofisico).tiene_p(tablet,tiene,nomouse).tiene_p(computadora,tiene,monitor).tiene_p(computadora,tiene,mouse).tiene_p(computadora,tiene,procesador).tiene_p(computadora,tiene,discoduro).tiene_p(computadora, tiene, tecladofisico).tiene_p(computadora,tiene,ram).tiene_p(computadora,tiene,carcasa).

RESULTADOS

Preguntas en prolog

Instancias

Subclases

Propiedades

Herencia de propiedades

Negacion

CONCLUSIONES

Aunque las redes semnticas han tropezado con problemas como teoras psicolgicas de la memoria semntica, en Inteligencia Artificial ha continuado el inters en ellas, y han sido realizados avances importantes en dos reas. En la primera, en proyectos donde las redes han sido vistas como almacenes de informacin general ms que como depsitos de informacin sobre el significado de un palabra; y la recuperacin de la informacin desde ellas ha sido realizada de modo ms eficiente (e.g., Brachman, 1979; Fahlman, 1979). En la segunda, la adecuacin representacional de las redes semnticas ha sido mejorada (e.g., Hendrix, 1979), por ejemplo, para permitirles manejar el significado de cuantificadores. Este segundo avance es ms relevante en la utilizacin de las redes semnticas para representar los significados de oraciones y textos (Garnham, 1985).

BIBLIOGRAFA

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Fernndez, Gregorio. 2004. Representacin del conocimiento en sistemas inteligentes. En: http://www.gsi.dit.upm.es/~gfer/ssii/rcsi/index.html. Visitado en Abril 2011. Prez, Jorge. 2005. Redes Semnticas Inteligencia Articial. En: http://ing.utalca.cl/~jperez/ia_2_2005/documentos/rsem.pdf. Visitado en Abril 2011. Introduccin a la inteligencia artificial. Mdulo 3- representacin del conocimiento. En: http://www.secyt.frba.utn.edu.ar/gia/IIA-mod3-Representacion%20del%20conocimiento.PDF. Visitado en Abril 2011. Catzin, Carlos. Inteligencia Artificial: De representacin de conocimiento a redes semnticas. En: http://carloscatzin.wordpress.com/2010/02/22/inteligencia-artificial-de-representacion-de-conocimiento-a-redes-semanticas/. Visitado en Abril 2011.