4.1.3. Семантичні мережі

Семантичні мережі отримали свій розвиток в рамках наукового напряму, пов'язаного з представленням знань для моделювання міркувань людини. Ця область наукових досліджень виникла в рамках загальної проблематики штучного інтелекту і була орієнтована на розроблення спеціальних мов і графічних засобів для представлення декларативних знань про предметну область. Результати досліджень в області семантичних мереж в подальшому були конкретизовані і успішно використані під час побудови концептуальних моделей і схем реляційних баз даних.

У загальному випадку під семантичною мережею розуміють деякий граф Gs= =(Vs, Es), у якому множина вершин Vs і множина ребер Es розділені на окремі типи, що володіють спеціальною семантикою, характерною для конкретної предметної області. У цій ситуації множина вершин може відповідати об'єктам або сутностям предметної області і мати замість номерів вершин відповідні явні імена цих сутностей. Подібні імена повинні дозволяти однозначно ідентифікувати відповідні об'єкти, при цьому загальних формальних правил запису імен не існує. Множина ребер також ділиться на різні типи, які відповідають різним видам зв'язків між сутностями цієї предметної області.

Так, під час побудови семантичної мережі для подання знань про робочий персонал деякої компанії в якості об'єктів доцільно вибрати окремих співробітників, кожного з яких ідентифікувати власним іменем і прізвищем. Додатково в мережі можуть бути присутніми такі об'єкти, як робочі проекти і підрозділи компанії. Як семантичні зв'язки можна виділити такі види, як посадове підпорядкування співробітників, участь співробітників у роботі над проектами, приналежність співробітників тому або іншому підрозділу компанії.

Важливою особливістю семантичних мереж є розроблення спеціальних графічних позначень для подання окремих типів вершин і ребер. При цьому вершини не зображаються, як раніше – крапками, а мають вид прямокутників, овалів, кіл і інших геометричних фігур, конкретний вид яких визначає той або інший тип сутності предметної області. Різноманітнішим стає і зображення ребер, що набувають вигляду різних ліній із стрілками або без них, а також що мають спеціальні позначення або прикраси у вигляді умовних значків. Відповідна система позначень, призначена для подання інформації про окремі аспекти модельованої предметної області, отримала назву графічної нотації.

Як конкретний варіант представлення інформації у вигляді семантичної мережі розглянемо приклад з класом "Автомобіль" з розділу 3. Фрагмент семантичної мережі, яка описує ієрархію класів цієї предметної області, може бути зображена таким чином (рис. 4.7). На даному рисунку окремі вершини семантичної мережі зображаються прямокутниками із закругленими кінцями і служать для умовного позначення класів предметної області. З’єднюючі вершини ребра мають цілком певний сенс або семантику. А саме, вони явно вказують, що вершина або клас, розташовані на рисунку нижче, є підкласом класу вищого за рівнем.

Рис 4.7. Фрагмент семантичної мережі для представлення ієрархії класів "Автомобіль"

Наприклад, класи "Легковий автомобіль" і "Вантажний автомобіль" є підкласами класу "Автомобіль", а класи "Модель ВАЗ-21083" і "Модель ВАЗ-21099" є підкласами класу "Легковий автомобіль виробництва ВАЗ". Ребра або зв'язки даної семантичної мережі мають єдиний тип, визначений семантикою включення класів один в одного. Тому ніяких додаткових позначень вони не містять.

Примітка

Зображений вище фрагмент семантичної мережі може бути розширений специфікою вирішуваного завдання. Можна ввести в розгляд додаткові моделі автомобілів, інші типи об'єктів, наприклад, конкретні заводи, розташовані в різних регіонах, або станції, що здійснюють технічне обслуговування автомобілів. У останньому випадку з'являються додаткові зв'язки, які можуть відповідати абсолютно іншій семантиці. Наприклад, факт обслуговування тієї або іншої моделі автомобіля на окремих станціях.

Побудова моделей складних систем, що відображають десятки різних типів об'єктів і зв'язків між ними, привела в кінці 80-х років до появи великого числа різних графічних нотацій, які в тому або іншому ступені були орієнтовані на вирішення спеціальних класів завдань. Склалася парадоксальна ситуація, яка отримала назву "Війни методів". Багато підходів, хоча і мали загальні витоки, абсолютно ігнорували інші альтернативні способи представлення семантичної інформації. Найбільшого поширення в ці роки набув підхід до моделювання програмних систем, який назвали системним структурним аналізом (ССА). Оскільки багато ідей ССА зробили безпосередній вплив на розвиток мови UML, а використовувана графічна нотація була реалізована в деяких CASE-засобах, нижче приводиться коротка характеристика основних компонент цього напряму графічного моделювання програмних систем.