exam04 1 - stankin/design-part-1 GitHub Wiki

Выполнил: Сорокина Татьяна, ИДБ-18-05

Проверил: Шевляков Кирилл, ИДБ-18-05

---

Семиотика — это междисциплинарная область исследований, в рамках которой изучаются знаки и знаковые системы, хранящие и передающие информацию [1].

В поле зрения семиотики находятся разнообразные знаковые системы, в частности: естественные (разговорные) и искусственные (формальные) языки, системы предложений научных теорий, системы сигнализации в обществе и природе, системы состояний, входных и выходных сигналов различных машин и автоматов, программы и алгоритмы для них и языки-посредники для «общения» с ними человека и многие другие.

Основными областями применения идей, моделей и методов семиотики являются:

• Естественно-языковые интерфейсы с компьютерными системами;
• Базы знаний, оперирующие с представлениями, близкими к естественному языку (семиотические базы знаний);
• Системы автоматизированного проектирования сложных объектов, для которых принципиально сложно построить формальное описание;
• Управление сложными объектами, для которых принципиально сложно построить формальные модели функционирования и управления (интеллектуальное управление).

Задачей семиотики является изучение:

• связи языка и мышления;
• знака и знаковых систем;
• культурных феноменов;
• проблем естественного языка.

В настоящее время семиотика представляет собой довольно развитую теорию, методы которой позволяют анализировать разнообразные сферы человеческой деятельности. И сейчас, как никогда, семиотика играет огромное значение для проектируемых систем, ведь без четко продуманной структуры представления информации не будет и наглядности выпускаемого продукта, что может вызвать отторжение со стороны заказчика или пользователей [2].

Понятие — отображённое в мышлении единство существенных свойств и отношений предметов; мысль, выделяющая и обобщающая предметы некоторого класса по общим и в своей совокупности специфическим для них признакам. В уточнённой формулировке: понятие - есть мысль, который посредством указания на некоторый признак выделяет из универсума (совокупность объектов и явлений) и собирает (обобщает) предметы, обладающие этим признаком [3]. Можно дать не такое математически строгое, как в монографии Р. Бенерджи, но более лаконичное описание таким образом:

• Понятия образуются на основании свойств.
• Существует два основных класса свойств — внутренние и внешние. Внешние свойства выявляются непосредственно, их существование постулируется, вопрос об их происхождении не ставится. Внутренние свойства являются ненаблюдаемой непосредственно логической функцией внешних свойств.
• При решении задач (например, задачи искусственного интеллекта) используются преимущественно внутренние свойства. Использование это состоит в том, что в зависимости от значения свойства выбирается та или иная операция, ведущая к решению задачи.
• Понятие в традиционном его понимании — это особый вид внутренних свойств, получаемых в результате логической конъюнкции (логическое И) внешних свойств.

Знак-Смысл-Значение (треугольник Фреге)

Люди нередко понимают под каким-либо высказыванием (утверждение или имя собственное) разные понятия (объекты), поэтому лингвисты стали различать то, что человек говорит (слово или знак), то, какой смысл человек в это вкладывает (концепт) и то, что человек имеет в виду (понятие, обозначаемый предмет или денотат). Такое мышление привело к пониманию и интерпретации той самой триады "Знак-Смысл-Значение". А Фреге предложил представить связь денотата (обозначаемого предмета) со смыслом (отражающем этот предмет) и знаком (символом) в виде треугольника на рисунке выше.

Пример для имени собственного:

• Знак: Монблан;
• Смысл: Кристаллический массив, высота которого достигает 4810 м. Расположен в Западных Альпах, входящих в горную систему Альпы;
• Денотат: Та самая гора Монблан, которая находится между Италией и Францией.

Но как применить семантический треугольник, если фонетическое слово представлено утвердительным высказыванием? Какой у него (у знака) смысл и какое значение? Для этого Фреге придумывает простую в своей гениальности вещь: объектом (значением) утвердительного предложения = значением утверждения являются ИСТИНА и ЛОЖЬ.

Истина и ложь по Фреге - объекты реального мира, как, например, стул, вафельный рожок, солнце и т.п. К этим объектам мы приходим из смысла, а его получаем из самого утверждения (знака).
Пример: "на столе горит свеча", мы понимаем, что смысл этого утверждения в том, что посмотрев на стол, проверив эту самую свечу, мы придем к истинности или ложности этого утверждения.

Пример для утвердительного высказывания:

• Знак: на столе горит свеча;
• Смысл: (зная синтаксис и морфологию русского языка) посмотрев на стол, увидим, что свеча на столе, и она горит;
• Денотат: истина.

Объект предметной области (ПрО) - это абстрактный образ с поведением, которое обусловлено его характеристиками и взаимоотношениями с другими объектами ПрО.
Согласно теории Фреге спецификацию объекта можно трактовать как треугольник:

• <имя объекта> (экв. знаку)
• <концепт> (экв. смыслу)
• <денотат>

где <имя объекта> - идентификатор, строка из литер и десятичных чисел; <денотат> - сущность реального мира ПрО, которую обозначает идентификатор; <концепт> - смысл (семантика) денотата в соответствии с интерпретацией сущности моделируемой ПрО. Объект интерпретируется как понятийная структура, состоит из идентификатора, денотата - образа предмета и концепта, отображающего смысл этого денотата, исходя из цели объектного моделирования ПрО. Одному объекту могут соответствовать несколько концептов в зависимости от избранного уровня абстракции.
Объект определяется через его внешнее отличие от других объектов [4].

В объектно-ориентированном подходе принято обозначать три вершины треугольника Фреге, как:

• класс (имя класса)
• атрибуты и операции класса
• множество экземпляров (объектов) класса

Рассмотрим какой-либо знак, как класс. Например, предупреждающий знак ПДД - белый треугольник с красной границей.

Так как предупреждающий знак это класс, то в зависимости от атрибутов (того, что включает в себя этот класс) можно понимать разные объекты этого абстрактного изображения.
Допустим, атрибутом класса "Предупреждающий знак" является изображение человека, идущего налево и перешагивающего чёрные линии, то объектом (экземпляром) будет знак ПДД "Пешеходный переход". Так же и с другими экземплярами "Предупреждающего знака", определение объекта следует из смысла (описания) общего класса знаков, имеющих общее свойство: в данном примере это треугольник с красной границей.

Семантическая сеть — информационная модель предметной области, имеющая вид ориентированного графа, вершины которого соответствуют объектам предметной области, а дуги (рёбра) задают отношения между ними [5.)]. Объектами могут быть понятия, события, свойства, процессы.

Семантическая сеть является одним из способов представления знаний.
В семантической сети роль вершин выполняют понятия базы знаний, а дуги (причём направленные) задают отношения между ними. Таким образом, семантическая сеть отражает семантику предметной области в виде понятий и отношений. Семантическую сеть может образовывать система связанных фреймов, которые могут быть как чем-то осязаемым (то есть объектами окружающего мира), так и действиями, сценариями и ситуациями. На изображении выше система представлена в виде семантической сети. Думаю, что вопросов по этой картинке возникнуть не должно, но на то и предназначены семантические сети - наглядность и прозрачность какой-либо системы.

Разберём три основных вида отношений для представления фреймов при построении семантической сети:

• a kind of (AKO)
• has part (HasPart)
• is a (ISA)

Отношение классификации ISA
Говорят, что множество (класс) классифицирует свои экземпляры (например, “Сократ есть человек”). Иногда это отношение именуют “member of’. По-русски это может называться «есть» (единственное число) или «суть» (множественное число).

Отношение между множеством и подмножеством АКО
Например, «Магистры - подмножество студентов». Отличие от отношения ISA заключается в том, что классификация (ISA) — отношение «один ко многим», а подмножество (AKO) — «много к многим». Оно позволяет строить иерархические связи между объектами, реализующие основные принципы наследования свойств объектов.

Отношение целого и части HasPart
Отношение HasPart позволяет декомпозировать сложные объекты на их составляющие. Меронимы, получающиеся после декомпозиции объекта, означают составную часть или член чего-либо. Например, кисть - часть руки, а рука, в свою очередь, часть тела. Подобным образом можно разложить любой объект на части, а части на свои части и т.д.

Применяя иерархические типы отношений, следует четко различать, какие объекты являются классами, а какие — экземплярами классов. При этом вовсе не обязательно одно и то же понятие будет классом или экземпляром во всех предметных областях [6]. Так, «человек» всегда будет классом в базах знаний типа «студенческая группа» или «трудовой коллектив», но может быть экземпляром класса млекопитающих в базе знаний по биологии.

Кроме иерархических отношений в семантических сетях часто используются следующие типы отношений:

1. функциональные связи («производит», «влияет», ...);
2. количественные («больше», «меньше», «равно», ...);
3. пространственные («далеко от», «близко к», «за», «над», «под», «выше», ...);
4. временные («раньше», «позже», «одновременно с», ...);
5. атрибутивные («иметь свойство», «иметь значение», ...);
6. логические («и», «или», «не»);
7. лингвистические.

Число типов отношений может быть очень большим. Основная проблема при этом заключается в возможности идентификации этих отношений в запросах к базе знаний. В этой связи предпочтительным является сокращение числа типов связей (и вершин) за счет увеличения числа вершин.
Например, вместо отношения «семантсеть» — «предназначена» — «представление_данных» можно использовать:
«семантсеть» — «имеет» — «назначение»;
«назначение» — «есть» — «представление»;
«представление» — «чего» — «данных».

На сегодняшний день семиотика является достаточно развитой научной теорией, методы которой используются при анализе различных сфер деятельности человека. Но все же она представляет собой не единую науку о знаковых системах, а исследовательскую методологию или парадигму, анализирующую познавательную деятельность. Она связана с широким кругом научных изысканий из области наук и естествознания. По сути, семиотика – это пограничная дисциплина, объединяющая разные подходы.

Семиотика

Методы объектного анализа и построения моделей предметных областей

Понятие

Принципы построения семантических MDM-систем