Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione
Università degli Studi di Parma
Intelligenza Artificiale
Rappresentazione della Conoscenza
e Ragionamento
(Parte 2)
Agostino Poggi
Stefano Cagnoni
Reti Semantiche
 Le reti semantiche rappresentano la conoscenza attraverso una
struttura a grafo (detta rete):
 I nodi rappresentano dei concetti.
 Gli archi rappresentano relazioni tra concetti o proprietà dei concetti
stessi.
Mammifero
isa
Uomo
appartiene
Cervello
esemplare-di
Blu
maglia
Pee-Wee-Reese
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
squadra
Brooklyn-Dodgers
2
Reti Semantiche
 Le reti semantiche sono un modo naturale per rappresentare
relazioni binarie.
 Una relazione di cardinalità maggiore di due può essere
rappresentata da una rete semantica a più archi.
Cubs
squadra-ospite
Partita
isa
G 23
5-3
punteggio
squadra-di-casa
Brooklyn-Dodgers
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
3
Reti Semantiche
 Un modo per cercare le relazioni tra i concetti di una rete è
quello di vedere dove le attivazioni si incontrano (ricerca
dell’intersezione).
Mammifero
isa
isa
Cane
Uomo
esemplare-di
esemplare-di
Buck
Pee-Wee-Reese
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
4
Gestione delle Gerarchie
 Le reti semantiche rappresentano un formalismo adatto per
modellare conoscenze gerarchiche.
isa
Animali
isa
isa
Animali
Elefanti
Mammiferi
isa
Mammiferi
Elefanti
isa
 Che differenza c’è tra le due reti?
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
5
Gestione dei Valori per Default
 La rappresentazione di conoscenze valide per default, mentre
costituisce un problema difficile per i formalismi logici, è un
problema facilmente risolvibile con le reti semantiche.
isa
riproduzione
Elefanti
Mammiferi
isa
vivipara
Ornitorinco
ovipara
riproduzione
 La gestione delle eccezioni è semplice e consiste nel
memorizzarle nei nodi a cui si riferiscono e nel fermare la
ricerca appena si trova un valore.
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
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Gestione dell’Eredità Multipla
 La gestione diventa difficile con l’eredità multipla.
pacifista
quacchero
isa
convinzione_politica
non_pacifista
falco
convinzione_politica
Nixon
repubblicano
isa
isa
 Secondo il metodo precedente Nixon è allo stesso tempo
pacifista e non pacifista.
 Esistono altri metodi:
 ricerca in profondità avvantaggia i primi percorsi;
 ricerca in ampiezza avvantaggia i percorsi più corti.
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
7
Vantaggi delle Reti Semantiche
 I principali vantaggi delle reti semantiche sono:
 Risultano relativamente facili da comprendere per le persone.
 Sono piuttosto efficienti da elaborare per i calcolatori.
 Sono sufficientemente potenti per poter rappresentare idee e concetti
anche complessi.
 Possono essere estese per rappresentare concetti modali e temporali
che non possono essere rappresentati con una logica standard.
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
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Limiti delle Reti Semantiche
 I principali limiti delle reti semantiche sono:
 Sono poco espressive, quindi occorrono delle reti semantiche di una
certa grandezza e complessità spesso anche per rappresentare concetti
abbastanza semplici.
 Non hanno una semantica formale, cioè non esiste un insieme di
convenzioni universalmente accettato su ciò che una rete rappresenta.
 Tuttavia, le reti semantiche sono state estese ottenendo dei
modelli e linguaggi, ad esempio, KL-ONE (Brachman, 1985),
con una precisa semantica formale.
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
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Frame
 L’idea del frame (Minsky, 1975) trae l’origine
dall’osservazione che le persone usano un insieme strutturato
di conoscenze derivate da esperienze precedenti per
interpretare le diverse situazioni che si trovano a dover
affrontare.
 Di fronte ad una nuova situazione, una persona non parte da
zero.
 Al contrario, questa recupera dalla memoria una
rappresentazione generale che si può adattare alla situazione e
la raffina e modifica per render conto dei dettagli della
situazione corrente.
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
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Frame
 Un frame è una collezione di attributi (i cosiddetti slot) e di
valori loro associati che descrivono una qualche entità del
mondo.
 I frame come le reti semantiche si basano sull’eredità e sui
valori di default.
 I frame sono delle strutture dichiarative che però possono
inglobare una parte procedurale per gestire i valori associati ai
propri attributi.
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
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Frame
 Uno slot può essere:
 un member slot: viene usato quando il frame è una classe e descrive
una proprietà che vale per tutti gli elementi della classe.
 un own slot descrive una proprietà del frame specifico.
 Ogni slot viene descritto per mezzo di un insieme prefissato di
"sfaccettature" (facet).




Ereditarietà, indica se il valore è ereditato e come
Valore
Default, valore di default
If-needed, metodo per calcolare il valore dello slot (è alternativo a
Valore)
 …
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Frame
Persona
Nome
Anno nascita
Età
Cittadinanza
Recapito
if-needed
età = anni(Anno nascita)
Default: italiana
isa
Paziente
Nome
Anno nascita
Età
Cittadinanza
Recapito
Data ingresso
Diagnosi
Reparto
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Indirizzo
Via
Numero
Città
Provincia
Telefono
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Vantaggi e Limiti dei Frame
 I principali vantaggi dei frame sono:
 Permettono delle rappresentazioni compatte anche per concetti
complessi.
 Sono piuttosto efficienti da elaborare per i calcolatori.
 I principali limiti dei frame sono:
 Non hanno una semantica formale, cioè non esiste un insieme di
convenzioni universalmente accettato su ciò che un frame rappresenta.
 Tuttavia, combinando i frame con la logica si sono ottenuti dei
sistemi ibridi, ad esempio, FRAIL (Charniak, 1983) e
KRYPTON (Brachman et al., 1993), che coniugano
l’espressività di un linguaggio ad alto livello con il rigore della
logica.
Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento
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