REDES SEMÁNTICAS
Las redes semánticas fueron desarrolladas por quienes trabajan en el área de la inteligencia artificial. Las estructuras básicas de este modelo consisten en nodo y arcos formando una red (un grafo). El objetivo de estas redes es la organización y representación del conocimiento general acerca del mundo.
El objetivo inicial para el desarrollo de las redes semánticas fue el entender el lenguaje natural, más que la clasificación de datos. Otra característica de las redes semánticas es que existen tantas como las necesidades que han tenido diferentes investigadores en diferentes proyectos.
Así, resulta difícil decidir a qué se le llama modelo de datos Red Semántica. Esto se debe a que se han tenido diferentes modelos de datos red semántica que son buenos al representar una realidad específica. Se puede decir entonces que cualquier grafo en el cual los nodos se conecten por medio de arcos se le puede llamar red semántica, siempre que nodos y arcos estén etiquetados.
Para tener semántica en un grafo, se necesita definir cuidadosamente el significado de nodos y arcos, y cómo son usados.
Las primeras redes semánticas usaban diferentes nodos y arcos para representar las asociaciones presentes en la memoria humana. Estas primeras redes fueron poco uniformadas en su estructura, no distinguiendo adecuadamente entre diferentes tipos de nodos y arcos. Por ejemplo, objetos individuales (instancias) y clases de objetos (entidades) coexistían en la misma red semántica. No se tenía una clara diferencia entre los nodos que denotaban instancias y los que denotaban clases, por ejemplo, las siguientes redes semánticas.
Características de las Redes Semánticas.
a. Diferencian entre tipos de objetos de las instancias. Así, se llama clasificación al proceso de ir de instancias de objetos a tipos de objetos.
b. Se introduce el concepto de distancia semántica, cantidad de arcos que separan un nodo de otro. En otros modelos de datos esta distancia sólo tiene implicancias en la performance, y generalmente no se considera ni tiene ninguna connotación semántica.
En las redes semánticas la distancia puede ser importante, y es usada para localizar objetos poco o muy relacionados, dependiendo de la distancia. En algunos casos se puede disminuir la distancia agregando arcos con ese propósito.
c. En las redes semánticas también se tiene la idea de partición: es el contexto de una red, en el sentido de tener una subred, así para una tarea o trabajo específico sólo una parte de la red está disponible.
Esta facilidad resulta útil en el momento de realizar búsquedas, ya que se limita el espacio de búsqueda.
d. También se tiene la jerarquía de tipo (u objeto). Los tipos de jerarquías que se tienen en una red semántica son PARTE-DE y ES-UN. La existencia de una jerarquía implica que se permite la herencia donde un objeto que pertenece a una clase hereda todas las propiedades de la clase.
Ejemplo.
La herencia no se refiere a la herencia de atributos y sus valores, sino que también se heredan los tipos de relaciones permitidas para esa clase, esto es, su comportamiento.
- Ejemplo. La representación de que un Empleado trabaja en un Departamento, vista en un modelo ER y Red Semántica.
Descripción Formal de Red Semántica.
Estructuras.
Las estructuras de cualquier red semántica consiste de un grafo (Red). La forma en que se distingue entre las diferentes redes y arcos determina el tipo de red semántica, y así mismo el modelamiento de datos para el cual fue creada.
Ejemplo. Se puede tener un modelo de datos red semántica en que los nodos representan cosas (instancias o valores de entidades) y los arcos pueden representar relaciones entre los nodos.
En lo antes dicho se tiene que una unidad de información puede ser considerada ya sea como una cosa (nodo) o hecho (arco). Aquí se procura cierta libertad de interpretación, respecto a qué son arcos y qué son nodos.
Una forma de decidir si una unidad es cosa (nodo) o hecho (arco) es preguntarse si más adelante tiene que relacionarse con otra cosa (nodo). Si es así, entonces es nodo.
Los nodos pueden ser caracterizados de acuerdo a las cosas que representan. Una de estas caracterizaciones (no la única) es la que establece que los nodos representan conceptos, eventos, características y valores.
a. Conceptos.
Son constantes para la realidad que se desea representar, y son utilizados para especificar valores (Ejemplo. Juan, la persona Juan).
b. Eventos.
Corresponden a acciones que ocurren en la realidad que se modela. Así, "Juan golpea a Pedro" se puede representar mediante un nodo "golpear" y dos nodos conceptos "Juan" y "Pedro".
Los arcos que conectan nodos eventos y nodos concepto corresponden a los roles que los conceptos juegan en el evento. En el ejemplo, "Juan" es el agente (el que produce el golpe) y "Pedro" el objetivo (el que recibe el golpe).
c. Características.
Son nodos que describen propiedades de un concepto. Corresponden a los atributos de un concepto. Ejemplo: el "peso" de Juan.
d. Valores.
Son nodos correspondientes a dominios de valores. Ejemplo: el peso de Juan es "48 Kg.". Corresponden a los valores que pueden tomar las características.
Ejercicios.
a. Juan golpea a Pedro.
b. Juan pesa 70 Kg.
Genere los esquemas y caracterice cada nodo, según lo visto.
- Desarrollo.
Conceptos: Juan, Pedro
Eventos: golpea
Características: peso
Valores: 70 Kg.
En particular, si tuviéramos por ejemplo autos y personas, ambos corresponderían a un tipo de nodo CONCEPTO, y no hay diferencia entre el tipo de nodo Auto y el tipo de nodo Persona.
Complementariamente se agrega la clasificación por CLASES. Así, Juan y Pedro son conceptos que pertenecen a la clase Persona, que es a su vez otro concepto. Para lograr esta pertenencia a clases se usa el arco ES_UN.
Además se tiene el arco PARTE_DE, que permite generar estructuras de composición.
Ejemplo.
a. Pedro y Juan son personas.
b. Las personas tienen brazos.
- Desarrollo.
Conceptos: Persona, Pedro, Juan, brazos.
Ejercicio Final.
Las personas tienen dos manos.
Las manos tienen cinco dedos.
Pedro y Juan son personas.
Pedro golpea a Juan.
Las personas usan ropa.
Las personas comen conejos.
Los conejos son mamíferos.
Las personas son mamíferos.
Juan tiene una mano.
* Desarrollo.
Eventos: golpea, usan, comen.
Conceptos: personas, manos, dedos, Pedro, Juan, conejos, mamíferos.
Características: número de manos, número de dedos.
Valores: 2,5,1.
Observación.
En este caso, persona tiene dos manos, pero Juan (que es persona) tiene una, lo que se denota "ocultando" la característica "n. manos" de persona mediante la misma característica de Juan.