Linguaggi e Modelli dei dati e della conoscenza “rappresentazione della conoscenza” docenti



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09.01.2018
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Linguaggi e Modelli dei dati e della conoscenza “rappresentazione della conoscenza”


Programma

  • Basi di conoscenza: Rappresentazione e ragionamento. Cenni di Logica Preposizionale. Risoluzione e dimostrazione automatica di teoremi. Ontologie. Reti semantiche. Sistemi Intelligenti. Inferenza. Ereditarietà.

  • Elementi di Teoria degli Insiemi.

  • Basi di Dati. DBMS. Linguaggi di definizione, di manipolazione e di interrogazione dei dati. Modelli di dati. Il modello relazionale. Modelli Concettuali. Il modello E-R. Progettazione concettuale di una base di dati. La Progettazione Logica. Interrogazione by-examples ed in SQL.

  • Materiale didattico distribuito dal docente e reso accessibile in rete.

  • Saranno proposti approfondimenti individuali nel Corso.



Rappresentazione

  • Una “rappresentazione” è qualunque notazione o insieme di simboli che rap-presenta (re-present) qualcosa a qualcun altro.

  • Una rappresentazione di qualcosa sta al posto di quel qualcosa



Rappresentazione

  • Ogni rappresentazione rappresenta solo “qualche” aspetto del mondo, quello che si vuole sottolineare.

  • Rappresentazione

  • Versus

  • Conoscenza del mondo

  • (come riferimento)



Rappresentazione

  • Diversi modi in cui la conoscenza sembra essere “organizzata” (es. oggetti, relazioni, schemi)

  • Versus

  • Diversi modi in cui la conoscenza può essere “rappresentata” (immagini o proposizioni)



Un esempio

  • Marco occupa la stanza 118

  • Giovanni occupa la stanza 119

  • “” “” “”

  • Ingrid occupa la stanza 123

  • Rappresentaz. analogica Rappresentaz. proposizionale

  • Ulteriori informaz. spaziali e temporali Informazioni esplicite



Un altro esempio

  • Immagine Testo

  • Il libro è sul tavolo

  • on(book,desk)

  • Rappresentaz. analogica Rappresentaz. proposizionale

  • - Info implicita - Simboli discreti

  • - Niente simboli - Simboli per relazioni

  • - Nessuna regola compos. simboli - Regole grammaticali compos.

  • - Concretezza - Astrazione rappres.



Proposizioni

  • Una proposizione è

  • una entità esplicita, discreta, astratta

  • per rappresentare il contenuto mentale intensionale.

  • Le proposizioni rappresentano concetti e relazioni in una forma indipendente dalla lingua.

  • Una proposizione può essere vera o falsa (V, F), (T,F), (1,0),…

  • Gli eventi sono una combinazione di oggetti e relazioni



Calcolo dei predicati

  • Il calcolo dei predicati specifica come

  • usare le rappresentazioni proposizionali.

  • I predicati rappresentano le relazioni, mentre gli oggetti su cui si applicano si chiamano argomenti



Calcolo dei predicati

  • Un concetto/oggetto è descritto/caratterizzato da una lista di attributi

  • Es. un cane è qualcosa con 4 zampe, dotato di pelliccia, abbaia, è fedele, …

  • Anche gli attributi sono proposizioni

  • Gli attributi sono unità semantiche fondamentali per definire il significato di un concetto.

  • Una qualunque istanza di un concetto può essere riconosciuta come tale in virtù del fatto che detiene/è caratterizzata da/è descritta da gli stessi attributi.



Rappresentazione di concetti e relazioni

  • Le definizioni sotto forma di proposizioni permettono di definire “categorie” di oggetti; sono usate per classificare oggetti ed organizzare la conoscenza concettuale.

  • Più complesso è rappresentare le relazioni in termini di lista di attributi (analogamente a quanto avviene per i concetti)



Rappresentazioni di relazioni

  • soluzione 1:

  • Le relazioni possono essere rappresentate come una “case grammar” (Charles Fillmore)

  • Es.

  • colpire (agent, recipient, instrument)

  • collidere (object1, object2)

  • predicati argomenti

  • E’ necessario definire quali oggetti possano corrispondere a ciascun argomento, ovvero assumere il caso specifico in una sistuazione specifica



Rappresentazioni di relazioni

  • soluzione 1:

  • “case grammar” (Charles Fillmore)

  • Molte reti semantiche si rifanno alla rappresentazione della grammatica dei casi.

  • Le relazioni sono rappresentate da archi orientati (ed etichettati) tra i nodi concetto della rete (grafo).



Rappresentazioni di relazioni

  • soluzione 2:

  • Teoria delle dipendenze concettuali (Roger Schank): act

  • Necessità di specificare le primitive semantiche sottostanti una particolare relazione.

  • Il significato fondamentale di un set di verbi di azione è catturato da 12-15 primitive usate con un approccio case-frame

  • (Es. ATRANS descrive un qualunque verbo che richiede un trasferimento di proprietà)



Rappresentazioni di relazioni

  • ATRANS:

  • Actor: person (Mario)

  • Act: ATRANS

  • Object: physical object (anello)

  • direction-TO: person-1 (Maria)

  • FROM: person-2 (Mario)

  • Actor, Act,.. Sono le variabili di questo schema e possono assumere certi valori

  • ES. Mario diede/regalò/vendette un anello a Maria



Rappresentazioni di relazioni

  • Teoria delle dipendenze concettuali di Schank

  • Primitive Significato Istanze

  • ATRANS trasf. di proprietà dare, prendere

  • PTRANS trasf. fisico da a muoversi, camminare

  • MTRANS trasf. di informaz. mentali ordinare, suggerire

  • ATTEND ricevere impulsi sensoriali vedere, sentire

  • PROPEL applic. forza a ogg. fisici spingere, colpire

  • INGEST assunzione di cibo o aria respirare, mangiare

  • EXPEL inverso di ingest vomitare,



Decomposizione semantica

  • Si possono considerare “azioni” che richiedano una più specifica (ampia)

  • descrizione  frasi più specifiche

  • rispetto a  frasi più generali

  • Gentner suggerì che frasi con un numero maggiore di connessioni (attributi o componenti semantiche di un atto) siano più coese e specifiche



Schema, frames, script

  • La maggior parte della nostra conoscenza è strutturata in modo complesso (eventi)

  • concetti correlati ad altri in strutture temporali e causali

  • Le strutture di conoscenza per rappresentare questo tipo di conoscenza sono: schema, frames, scripts.



Schema

  • Uno “schema” è un insieme (cluster) strutturato di concetti.

  • Richiede una conoscenza generica e può essere usato per rappresentare eventi, sequenze di eventi, percezioni, situazioni, relazioni ed anche oggetti.

  • Es. La teoria delle dipendenze concettuali di Schank usa schemi per rappresentare relazioni concettuali.



Script

  • Schank propose gli “script”, come schemi contenenti sequenze organizzate di azioni stereotipali, per descrivere situazioni della vita di ogni giorno.

  • Ogni script rappresenta le azioni tipiche che avvengono in uno scenario congiuntamente agli oggetti ed azioni che si incontrano in quel contesto.

  • (Es. script ristorante: entrare, sedersi, ordinare, pagare, parlare,….)

  • Gli script possono essere immaginati come organizzati gerarchicamente: goal generali (mangiare a ristorante), livello delle azioni intermedie (entrare, ordinare, uscire), azioni fondamentali .



Frames

  • Marvin Minsky propose una teoria generale degli schemi con strutture dette “frames”.

  • Le componenti generali di uno script (script ristorante: entrare, sedersi, ordinare, pagare, parlare,….) sono slot diversi che contengono sotto-schemi relativi a dettagli sulle azioni.



Problemi irrisolti

  • Quali sono i contenuti specifici delle strutture di rappresentazione della conoscenza?

  • Possibilità di rappresentare situazioni in modalità ad-hoc, ma non generali. Quindi impossibilità di condivisione totale, a-priori degli schemi di rappresentazione, mancanza di predittività.






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