Калиниченко Ольга Вікторівна. Алгебра ідей як апарат формалізації семантики природної мови в системах штучного інтелекту

Краткое описание

Калиниченко Ольга Вікторівна. Алгебра ідей як апарат формалізації семантики природної мови в системах штучного інтелекту: дис... канд. техн. наук: 05.13.23 / Харківський національний ун-т радіоелектроніки. - Х., 2004

Калиниченко О.В. Алгебра ідей як апарат формалізації семантики природної мови в системах штучного інтелекту. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.13.23 системи та засоби штучного інтелекту - Харківський національний університет радіоелектроніки, Харків, 2004.
Дисертація присвячена розробці методів формального опису структури природної мови за допомогою алгебри ідей математичного апарата, побудованого як алгебро-логічний аналог природної мови. Розроблено структуру алгебри ідей носій алгебри, її операції й аксіоматика. Розглянуто питання повноти і нескоротності аксіоматики запропонованої моделі. Доведено, що алгебра ідей будь-якої розмірності існує і єдина з точністю до ізоморфізму. Розроблено модифіковану предикатну модель, що дозволяє вирішити задачу об'єднання часткових моделей, побудованих на базі підмножин множини ідей. Вирішено задачу конгруентних моделей, що виникає через частковість предиката і необхідності його довизначення. Розглянуто деякі важливі формальні і сенсовні інтерпретації алгебри ідей. Програмна система, створена на базі отриманих теоретичних результатів, впроваджена в інституті фізики високих енергій і ядерної фізики Національного наукового центра Харківський фізико-технологічний інститут” для прийняття керуючих дій і контролю результатів керування в автоматизованій інформаційно-вимірювальній системі; у торгово-виробничому підприємстві Європейське торгове обладнання” для розробки комп'ютерного дизайнерського комплексу у виді програмного керуючого модуля автоматизації дизайнерської роботи; на кафедрі автоматизації та проектування обчислювальної техніки Харківського національного університету радіоелектроніки для синтаксичного аналізу прикметників російської мови в системах, реалізованих на кристалі FPGA.

У дисертаційній роботі наведено результати, котрі, у відповідності з метою дослідження, в сукупності є вирішенням актуальної наукової задачі розробки комплексу алгебро-логічних засобів формалізації семантики текстів природної мови для розширення можливостей інтелектуального інтерфейсу та реалізації отриманих моделей у вигляді програмного продукту. Вирішення цієї задачі полягає в застосуванні розроблених моделей в системах автоматичної обробки текстів природної мови та має велике значення для створення ефективного інтерфейсу спілкування між рядовими користувачами та автоматичними системами. У результаті вирішення сформульованої задачі:

Проведено аналіз моделей формальної обробки текстів природної мови, що вже існують, та обґрунтована необхідність розробки системи, яка формалізує сенс текстів природної мови на основі алгебраїчних моделей семантики.
На базі алгебри одноміснихk-їчних предикатів першого порядку розроблено аксіоматично алгебру ідей, яка призначена для формалізації сенсу текстів природної мови. Розвинуто її структуру носій алгебри та її аксіоматика; введено поняття канонічної алгебри ідей і операції на ній. Алгебра ідей виконує роль аксіоматичної бази для багатьох попередніх алгебраїчних моделей, побудованих конструктивно, що дозволило проводити формалізацію семантики мови на цілком об’єктивному, експериментальному рівні.
Введено предикат рівності ідей інструмент для експериментального вивчення речень природної мови, визначена аксіоматика цього предиката. Доведено необхідність і достатність введеної аксіоматики предиката рівності ідей. Розроблено питання повноти і нескоротності аксіоматики моделі рівності ідей. Аксіоматично визначені операції заперечення, кон’юнкції і диз'юнкції ідей. Це дозволило знаходити закономірності семантики природної мови в результаті аналітичної обробки експериментальних даних, що, в свою чергу, відкрило шлях до безперешкодного перекладу сенсу досить великого класу природно-мовних текстів на мову логічних рівнянь.

Розроблено модифіковану предикатну модель, що дозволяє вирішити задачу об'єднання часткових моделей, побудованих на базі підмножин множини ідей. За допомогою введеного поняття нормального образа моделі отримана практична процедура, що дозволяє вирішити питання про скорочення несуттєвих змінних моделі.
Вирішено задачу конгруентних моделей, що виникає через частковість предиката і необхідність його довизначення. Розвинуто метод порівняння для стандартної моделі загальний метод математичного опису інтелектуальної діяльності людини. Результати останніх трьох пунктів необхідні для проведення та оптимізації лінгвістичних експериментів.
Розроблено деякі формальні та сенсовні інтерпретації алгебри ідей розмірностіn, зокрема алгебру чисел. Ці інтерпретації дали змогу визначати, який конкретно набір базисних елементів та операцій фактично використовується в структурі текстів природної мови.
Запропоновано правила побудови формул алгебри ідей за текстами природної мови для предикатів 1-го і 2-го рівнів із використанням кванторів і логічних зв'язків. На основі створеного апарата алгебри ідей розроблена програмна система, що реалізує алгоритми формалізації сенсу текстів у вигляді формул алгебри ідей. Ця система може використовуватися як компонент обробки сенсу текстів природної мови в автоматизованих системах.
Розроблені математичні методи та алгоритми формалізації механізмів інтелектуальної діяльності людини застосовано в автоматизованих інформаційних системах з природно-мовним інтелектуальним інтерфейсом, для логічної підтримки проектування інформаційних структур (Інститут фізики високих енергій та ядерної фізики Національного наукового центра Харківський фізико-технологічний інститут”, акт впровадження від 11.09.2002; торгівельно-виробниче підприємство Європейське торгівельне обладнання”, акт впровадження від 23.09.2002), що дозволило структурувати задачу формалізації інтелектуальної діяльності.
Реалізований в дисертації аксіоматичний підхід до побудови математичного апарату, відповідні алгоритми та програмна реалізація довели високу ефективність логічних мереж, які, в свою чергу є процесором мозкоподібного комп’ютера. Це відкрило нові перспективи побудови практичних систем природномовного спілкування з комп’ютером (ХНУРЕ, кафедра АПОТ, акт впровадження від 12.02.2003).