Название: Инвариантно-параметрическое представление и обобщенная ассоциативная обработка символьной и смысловой информации(Токмаков Г. П)

Жанр: Информационные системы и технологии

Просмотров: 3093


3.3. ипп смысловых конструкций

В данной работе смысловые конструкции рассматриваются с точки зрения определения функций доступа. Сформулировав общие положения о принципах обобщенного отражения, мы сможем приступить к разработке системы функций доступа, что и является одной из основных задач данной работы. Поэтому под смысловой обработкой мы имеем в виду, прежде всего, использование функций доступа в целях локализации объектов внутреннего представления и их компонентов, а также для изменения свойств локализованных таким образом объектов.3.3.1. Структура понятияВыше мы определили понятие как универсальную форму, или, выражаясь на языке ВТ, шаблон для размещения обобщенных сведений о РД, и поставили задачу использовать эту форму представления информации при машинном моделировании. С этой целью мы сначала определим известные сведения об основных компонентах понятия. Согласно этим сведениям каждое понятие имеет содержание и объем. Содержание понятия - это совокупность признаков, отображаемых в понятии. Объем понятия - это множество (класс) предметов (элементов), каждому из которых принадлежат признаки, относящиеся к содержанию понятия. Таким образом, структура понятия состоит из инвариантной и вариативной частей. Инвариантная часть, называемая интенсионалом, включает существенные признаки, характеризующие понятие, родовидовые связи с другими понятиями^ структурную компоненту. Вариативная часть, называемая экстенсионалом, содержит всю совокупность реальных объектов, составляющих объем данного понятия. По аналогии с терминологией языков высокого уровня экстенсионал соответствует переменной, а интенсионал-типу переменной.Таким образом, на первый взгляд, структура понятия содержит много общего с разработанным в Главе 2 ИПП объектов. В первую очередь, это касается подразделения представлений объектов на инвариантную и параметрическую части, что соответствует подразделению структуры понятия на интенсиональную и экстенсиональную части соответственно.В основе подразделения структуры понятия на интенсиональную и экстенсиональную части лежит деление признаков на существенные и несущественные. Однако на сегодняшний день не существует точного определения, каким образом признаки делятся на существенные и несущественные. Как отмечено в работе [90], именно формальная неопределенность термина "существенный признак" является источником трудностей при формализации обобщенного отражения, одной из форм которого является понятие. На наш взгляд, в качестве экспликации термина "существенный признак" можно предложить инвариантную составляющую ИПП, в то время как для формализации термина "несущественный признак" можно использовать параметрическую составляющую ИПП. Сопоставляя инвариантную часть ИПП объектов с интенсионалом понятия, можно обнаружить, что они содержат одни и те же компоненты. Для такого сопоставление рассмотрим детальную структуру интенсионала, который устроен довольно сложно и состоит из следующих составляющих.Понятия не существуют по отдельности, а связаны между собой партитивными и родовидовыми связями, организующими их в структуре сознания. Именно эти связи составляют интенсионал понятия. Действие этих связей распространяется на все понятия, благодаря чему множество понятий выступает как целостная иерархическая структура.•   Партитивные связи характеризуют отношение "часть-целое", которое в предметном плане то же самое, что отношение "элемент - структура". Части-            это элементы целого, совокупность отношений которых составляет структуру целого. Отношения "часть-целое" охватывают объекты всех уровней сложности и пронизывают весь мир сверху донизу, от галактик до элементарных частиц, организуя их в разнообразные многоступенчатые иерархии частей-целых, компонентов систем.•            Другой тип универсальных связей - родовидовые отношения, отражают иерархию общего-частного в объектах и отражают иерархию связей объектов по общности их признаков. Если партитивные связи отражают целостность мира в его членениях, то основанием родовидовых связей является единство мира в его разнообразии. Эти отношения столь же универсальны и глобальны, как и многообразные иерархии объектов, образуемые общностью присущих им свойств. Родовидовые связи, в свою очередь, подразделяются на родовые и видовые и имеют следующую структуру:родовое понятие, с которым связано данное понятие, называется гиперонимом;видовые понятия по отношению к их общему гиперониму называются гипонимами;видовые понятия с общим гиперонимом называются эквонимами.Далее мы сопоставим элементы описанной структуры интенсионала с элементами инвариантной части ИПП, а пока рассмотрим соответствие экстенсиона-ла понятия с параметрической частью ИПП. Интенсионал (содержание понятия) предопределяет область того, что может быть объединено данным понятием, т.е. его экстенсионал. Экстенсионал выражает класс всех тех объектов, которые обладают общим интенсионалом. Это же соотношение имеет место и между инвариантной и параметрической составляющими ИПП. Более того, для ИПП между его инвариантной и параметрической составляющими имеет место тот же закон обратного отношения, что и между содержанием (интенсионалом) и объемом понятия.3.3.2. ИПП понятияЦель, поставленная перед нами в этой главе, заключается в том, чтобы разработать некоторую общую структуру, с помощью которой можно было бы описать широкий круг объектов без последующего кодирования не зависимо от их области применения. С этой целью мы рассмотрели неформальное описание системы знаний человека, затем рассмотрели более детально структуру понятия, а теперь попытаемся формализовать приведенные сведения. Однако объекты имеют различные состав, структуру и внешние свойства, что затрудняет решение поставленной задачи. Для решения этой проблемы мы воспользуемся подходом, которым пользовались разработчики дескрипторов типов данных в системах программирования. Согласно данному подходу, для каждого из перечисленных компонентов можно выделить фиксированные ячейки памяти, которые служат указателями на списки, состоящие из произвольного числа элементов. В результате мы получим структуру, имеющую фиксированный характер, компоненты которой используются в качестве ссылок на списки, массивы и структуры.После этого формализация обобщенной формы моделирования РД сводится просто к приведению в соответствие описанных компонентов понятия с соответствующими компонентами ИПП, разработанной в Главе 2. В результате такого сопоставления мы получаем структуру, которая содержит:Указатель на соответствующую лексему (УкзЛкс) во внешнем представлении или языковом компоненте модели, являющимся наименованием понятия или термином, которому в ИПП соответствует символ Zj\%ffw.Указатель на родовое понятие (УкзРодПнт); родовое понятие содержит сведения о составе Кь...,Ккобъектов данного понятия, а также функционалы прямого отображения F2i,F32,F3j,..., Fq.i),...,Fi,F^tk-i),F*] и обратного отображенияFf 2 гр/ 3 гр/ 3  г->/     г        r-i/г         77/      к           г->/к1 ,г 2 ,г 1        г (j.]),...,r j,..., Г ft.])       t j .Таким образом, родовое понятие представлено тремя списками, которые в ИПП объединены в структуру, названную пространством компонентов, где аналогичные структуры для всех родов представлены в древовидной форме:Указатель на инвариантную структуру (УкзИнвСтр)r*y2 г iy3 г            г iyk    г ykкоторая содержит список существенных свойств объектов данного понятия и является видовой по отношению к родовой структуре или функционалам прямого и обратного отображений, определяемых составом объекта.Указатель на список несущественных свойств (УкзАтр) х;,...,х*„_/, которые играют роль атрибутов при описании реализаций или экземпляров данного понятия.Каждая инвариантная структура выделяет на множестве реализаций, определяемых родовой структурой, подмножество реализаций, определяемых значениями несущественных свойств х/,...,хь,.?. Поэтому необходимо предусмотреть указатель на границы массива для хранения реализаций данного понятия (УкзОбъ).Таким образом, мы получили формальное представление понятия в терминах ИПП, структура которого приведена на рис. 50. 3.3.3.  ИПП и деление понятийВ Главе 2 было показано, что инвариантные структуры, описывающие различные классы эквивалентности, связаны родовидовыми связями. Так как в данной главе мы показали, что инвариантные структуры являются интенсионалом понятия, рассмотрим, как эти связи интерпретируются на формальной модели понятия.Известно, что родовидовая иерархия складывается путем деления объемов понятий, что описывается следующим образом. Для деления родового понятия на видовые выбирается основание деления, в качестве которого служит некоторый признак, характеризующийся своими значениями. Выбрав некоторые значения этого признака в качестве видовых признаков, можно разделить родовое понятие на видовые, каждый из которых характеризуется соответственным выбранным значением данного признака.При этом путем фиксации постоянных значений для функций fQ определялись подклассы в классе объектов, для которого функция fQ могла принимать произвольные значения. Затем на множестве реализаций последовательностей функций fiO,...,f„0 после проведения сортировки была построена древовидная структура, отражающая как структурную (партитивную), так и классификационную (родовидовую) иерархию. Использовав эту процедуру для понятия "треугольник", определение (дефиниция) которого была дана выше, мы получаем структуру, приведенную на рис. 51.На этом рисунке представлено родовое понятие "Треугольник", в качестве инвариантов которого используются соотношения между координатами начальных и конечных точек смежных сторон. Добавив к данным инвариантам фиксированное соотношение между направлениями между направлениями первой и второй (либо второй и третьей, либо третьей и первой) сторон, равное 90°, получим видовое понятие "Прямоугольный треугольник". Если же зафиксируем такое соотношение как равенство первой и второй (либо второй и третьей, либо третьей и первой) сторон треугольника, получим видовое понятие "Равнобедренный треугольник". И, наконец, зафиксировав равенство всех сторон треугольника, выделим из родового множества "Треугольник" подмножество, составляющее видовое понятие "Равносторонний треугольник".Выявленные инварианты объединены в древовидную структуру, что позволяет явно зафиксировать родовидовые связи между понятиями. Эти связи обеспечивают установление принадлежности видовых понятий к соответствующим родовым, а для родовых понятий перечисление всех их видовых разновидностей. Аргументы канонических структур предложений заданы в терминах родовых понятий, охватывающих довольно широкий круг видовых понятий. Поэтому после анализа некоторого словосочетания и выявления конкретного понятия, обозначенного данным словосочетанием, очень важно выяснить принадлежность этого понятия к тому родовому классу, которое содержится в описании канонической формы предложения.Структуры, аналогичные приведенной на рис. 51, можно использовать для автоматического определения принадлежности видовых понятий к определенным родовым понятиям. Это позволяет описывать машине задания в терминах ЕЯ, не задумываясь о сложной иерархии родовидовых зависимостей ме

жду объектами ПрдО; эта информация содержится в памяти машины и может быть использована автоматически по заданной процедуре.

Треугольник Понятие Многоугольник

Подпись: к.
~r<3~,   М   p7sl>   KJ ~p77i—г^тУ^тЛтх-—r<902, РодСоставСтруктураСвойстваОбъем

Прямоугольн

Род

Состав

Структура

Свойства

Объем

 

 

at

И;

(12

П2

           ^           X           X           V 1

р',

аЧ

п'1

а'2

п>2

 

              ^              ^               s              ч 1

р'1

а2!

пЧ

а22

п22

 

   -X   X   ч   -X |

 

РТ1

ат1

пЧ

ат2

пт2

 

 

p'>

a',

 

ah

r< = =2,

Равнобедр

Род

Состав

Структура

Свойства

Объем

 

Равносторон

Род

Состав

Структура

Свойства

Объем

 

Pi

ai

m

ai

 

p'<

a1.

n>,

a'2

    ^    ^ ^

p2'

a2!

n2,

a22

   ч   ч 4

 

fl

ap,

" npi

ap2

p1'

p2<Рис.51. ИПП понятия "треугольник" и его видов

На рисунке наглядно представлена зависимость между числом инвариантов (интенсионала или содержания понятия) и числом изменяющихся параметров (экстенсионала или объема понятия). Чем больше структурных взаимосвязей, налагающих ограничения на изменение тех или иных свойств, содержится в инвариантной части, тем меньше параметров остается в вариативной части понятия.ВЫВОДЫНа основе изучения механизмов формирования системы знаний человека констатируется, что не должно быть двух разных механизмов представления символьных и смысловых структур. Исходя из предложенной концепции, для формализации как смысловых,так и символьных конструкций используется формализм ИПП, разработанный в Главе 2.Формирование ИПП смысловых структур рассматривается как процесс приведения в соответствие известных сведений из теории понятия с разработанными в Главе 2 положениями ИПП.Основная задача, которая решается с помощью ИПП символьных структур -это интерпретация языковых конструкций. При этом каждый уровень языковой системы выполняет свою функцию, которые заключаются в следующем:Фонемный уровень выполняет роль согласования внешней и внутренней систем кодирования.Морфемный уровень формирует из последовательности фонем последовательность морфем в инвариантно-параметрическом представлении. Лексемный уровень представляет слова в ИПП и определяет ссылку на по-нятие,выражаемое данным словом.Уровень СлвС выделяет из потока слов СлвС и определяет в соответствии с ними функции доступа к компонентам понятий смысловой составляющей описания ПрдО.Уровень предложений приводит входную фразу к каноническому виду и определяет соответствующую функцию-обработчик, производящую определенные изменения в модели ПрдО.