LES RESEAUX SEMANTIQUES

1- Définition : Un réseau sémantique est un graphe orienté et étiqueté.

Un nœud correspond à un objet ou un concept Un arc correspond à une relation.

la plume le stylo est-une-partie-de bleu couleur est-une

voiture véhicule à moteur

est-un Source historique: Les travaux de Quillian – 1968. Les réseaux sémantiques sont apparus comme modèles : • pour le fonctionnement de la mémoire • pour la compréhension du langage

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Les réseaux sémantiques ne sont pas seulement un mode de représentation. Ils permettent aussi le raisonnement. 2- Quelques types de raisonnements dans les réseaux sémantiques : Les déductions. * par composition des relations. Exemple : est_un sorte_de Pacha labrador chien Est_un possède possède niche Deux difficultés principales :

- toutes les relations « ne sont pas composables »; plus exactement : il est difficile de donner un sens au composé)

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Exemple : est_de_couleur Ma_chaise beurre frais est_un ??? aliment - les ambiguïtés issues d'une définition systématique

des composés. Exemple : Définissons le composé : (sert_à) o (possède) par : a_la_capacité_de Si on compose : Jean possède une voiture et : une voiture sert à se déplacer en : Jean a_la_capacité_de se déplacer tout va bien. Mais si on compose : ma_table possède des_pieds

et : des_pieds servent_à marcher en : ma_table a_la_capacité_de marcher …..

On crée une table exhaustive de composition des relations

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• par héritage de propriétés :

On est ici amené à construire la " table des héritages valides "

(on peut par exemple estimer qu'une bicyclette sert bien à se déplacer, mais pas à transporter des amis).

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La recherche. * par appariement : Une bicyclette est une sorte de quoi??? Qui??? Possède une niche? On va apparier le réseau-question avec une partie du réseau-connaissances : sorte_de Bicyclette ????? ????? niche Dans ce deuxième exemple, on remarquera que la réponse est orientée par la forme du nœud ????? S'il est dans un cadre, ce sera labrador ou chien; sans cadre, ce sera Pacha.

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* par intersection : Si notre connaissance est représentée par le réseau sémantique ci-après, peut-on dire le rapport qu'il y a:

entre Jeanne et une couleur ? ou entre Jeanne et des marguerites ?

Oui, en cherchant l'intersection des chemins d'extrémités Jeanne et marguerites ou couleur. Ce qui nous donne : ce vase:

- Ce vase appartient à Jeanne et contient des marguerites : le rapport est bien "ce vase". - De même, "ce vase" appartient à Jeanne et est de couleur bleu (qui est une couleur).

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3- Des améliorations indispensables : * pour combattre les ambiguïtés :

- Introduire différents niveaux de concepts et les symboliques associées,

Par exemple : si "Zoé est un eider" et si "les eiders sont une espèce en péril", on conclura que "Zoé appartient à une espèce en péril" ; alors que de "Zoé est un eider" et "les eiders sont des oiseaux", on conclura "Zoé est un oiseau". Ceci parce que la classe des eiders est un élément de celle des espèces en péril (concepts de niveaux différents) mais est incluse dans celle des oiseaux (concepts de même niveau).

- introduire les tables de description exhaustives des relations composées,

- préciser tous les cas où la transitivité de la composition des relations est en défaut.

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* pour ne pas se limiter à la représentation de relations binaires : On élargit les possibilités de modélisation des nœuds aux situations, aux actions, … [WEISS, 82] « Jean a joué de la flûte à Barcelone l’été dernier ».

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* pour dépasser les problèmes posés par les négations, les disjonctions, … etc, on introduit les réseaux partitionnés (HENDRIX, 1978). Dans les réseaux partitionnés :

- il n’y a pas de typage des nœuds, - on peut traiter comme un nœud tout ensemble

d’arcs et de nœuds.

notations : e : est-un-élément-de arg : argument

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Ce réseau sémantique représente la connaissance : « y appartient à E ou x n’appartient pas à E ». Il représente donc l’information exprimable en logique classique : (x ∈ E) ⊃ (y ∈ E) . Comment représenter la quantification universelle? (on notera que tout nœud objet représente l’existence de l’objet; c'est pourquoi on se pose seulement la question pour ∀). Exemple : « Tout mammifère a un cœur » Ceci s'écrit encore : si "x est un mammifère" alors "x a un cœur". Une variable est quantifiée universellement si et seulement si elle se trouve dans l’intersection d’un rectangle hypothèse et d’un rectangle conclusion.

Plusieurs représentations sont possibles, selon le degré de précision et de généralité souhaité pour la modélisation.

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Une première représentation:

notations :

e : est-un-élément h : hypothèse c : conclusion

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Une autre représentation, avec les mêmes notations :

e : est-un-élément h : hypothèse c : conclusion

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* REPRESENTATION DES MODALITES : « Pierre croit que Jean ne sait pas que Paul a une voiture depuis le 3 janvier. » Les modalités à représenter sont : la croyance, le savoir. Le fait de posséder peut bénéficier de la même représentation. Une modalité sera représentée par un nœud dont les caractéristiques seront détaillées : son type (croyance), son objet (ce que l'on croit), son agent (qui le croit), etc… On notera sur cet exemple la remarquable adaptation des réseaux partition nés à la modélisation des phrases : la construction grammaticale est reflétée avec une parfaite précision.

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« Pierre croit que Jean ne sait pas que Paul a une voiture depuis le 3 janvier. »

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4- Autres types de raisonnement. * L'inférence par propagation :

- On a d'abord propagé des marqueurs (Fahlman 1979) pour garder une trace des raisonnements et pouvoir piloter de manière intelligente une éventuelle révision, ou réutiliser des parties de raisonnement en adaptant les autres parties à de nouveaux objectifs, ou décrire un raisonnement général que l'on pourra appliquer de diverses manières (que l'on pourra instancier).

Par exemple : supposons donné le réseau de connaissances ci-après. Comment répondre à la question générale :

une instance de A est-elle nécessairement une instance de B?

(A et B peuvent prendre leur valeur dans l'ensemble des nœuds)

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L'algorithme de Fahlman est le suivant : 1- Placer un marqueur M1 sur le nœud A. 2- Itérer jusqu’à stabilisation :

« Tout lien sorte-de ayant M1 à son origine le propage à son extrémité ».

3- Si le nœud B est marqué par M1 répondre OUI; sinon, répondre NON.

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Par exemple : Prenons pour A : "humain" et pour B : "objet physique".

M1 sera placé en "humain" puis propagé successivement à "animé", "objet physique" et "entité". Il y a là stabilisation et "objet physique" est marqué M1.

La réponse est donc OUI. Si on avait choisi pour B "abstraction" la réponse aurait été NON. - l'inférence par propagation de marqueurs s'est ensuite raffinée par l'introduction de liens de natures spécifiques, comme les liens "rôle" ou les liens "correspond à " et "dans le cas de". Ces liens sont destinés à enrichir le pouvoir expressif du réseau. Instancier un rôle consiste à ajouter dans le réseau une connaissance concernant un individu particulier en utilisant les liens "correspond à " et "dans le cas de".

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Exemple : Répondre à la question "le A de B est-il un C" dans le réseau suivant :

Nous allons spécialiser notre question : « L’âge de Pierre est-il un entier pair ? 1- Placer M1 en « Pierre ». 2- Itérer jusqu’à stabilisation :

Tout lien ayant M1 à l’origine le propage à son extrémité.

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3- Tout lien rôle « âge » ayant M1 à l’origine marque M2 à son extrémité.

4- Tout lien d’extrémité marquée M2 marque son origine M3.

5- Tout lien dans-le-cas-de dont une extrémité est marquée M3 et l'autre M1 ajoute M4 à la marque M3.

6- Itérer jusqu’à stabilisation. « Tout lien ou ayant un M4 à son origine le propage à son extrémité ». 7- Si le nœud « entier pair » est marqué M4, répondre

OUI. Cet exemple (de même que le suivant) est tiré du livre de Daniel Kayser : La Représentation des Connaissances, 1997. * Cas particulier essentiel pour le raisonnement non monotone : réseaux comportant des liens « exception » : La modélisation introduit des types de liens complémentaires. Les raisonnements qu'on peut faire sont les mêmes que dans les réseaux sémantiques classiques.

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Exemple : Les nautiles sont des céphalopodes qui ont une coquille ; les céphalopodes sont des mollusques ; en général les mollusques ont une coquille ; en général les céphalopodes n’en ont pas.

"toujours" " en général " exception lien nié - - - - - - - - X

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- Les réseaux les plus nouveaux sont les réseaux à propagation de signaux périodiques. L. Shastri, 1993 : A computational Model of Tractable Reasoning, Conference IJCAI L. Shastri et V. Ajjanagadde , 1993 : From simple association to systematic Reasoning, Behavioral and Brain Science, vol. 16. Annexe : Un certain nombre de modèles sont rattachés aux réseaux sémantiques :

- Graphes conceptuels - Frames - Logiques de description (qui conduisent à des

langages d'implémentation : FL, PL1, PL2, CALIN, …)

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