Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione Università degli Studi di Parma Intelligenza Artificiale Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento.

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1 Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione Università degli Studi di Parma Intelligenza Artificiale Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento (Parte 2) Agostino Poggi Stefano Cagnoni

2 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 2 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 Cervello Pee-Wee-ReeseBluBrooklyn-Dodgers isa magliasquadra esemplare-di Uomo appartiene

3 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 3 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. G 23Partita Brooklyn-Dodgers punteggio 5 - 3 Cubs squadra-ospite isa squadra-di-casa

4 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 4 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 Pee-Wee-Reese isa esemplare-di Uomo Cane Buck isa esemplare-di

5 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 5  Le reti semantiche rappresentano un formalismo adatto per modellare conoscenze gerarchiche.  Che differenza c’è tra le due reti? Gestione delle Gerarchie Animali Mammiferi Elefanti isa Animali Mammiferi Elefanti isa

6 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 6  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.  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. Gestione dei Valori per Default Mammiferi Elefanti isa Ornitorinco isa ovipara vivipara riproduzione

7 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 7  La gestione diventa difficile con l’eredità multipla.  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. Gestione dell’Eredità Multipla Nixon isa repubblicano quacchero isa pacifista non_pacifistafalco isaconvinzione_politica

8 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 8 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.

9 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 9 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.

10 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 10 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.

11 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 11 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.

12 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 12 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) ……

13 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 13 Frame isa if-needed età = anni(Anno nascita) Default: italiana

14 Rappresentazione della Conoscenza e Ragionamento 14 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.