REDES SEMÁNTICAS- información

REDES SEMÁNTICAS

Representación del conocimiento 

El problema de cómo almacenar el conocimiento a ser usado se llama representación del conocimiento. Cada objeto en el mundo existe en relación con otros objetos. También, cada concepto existe en relación con otro concepto. Hay quienes piensan que si se puede representar las relaciones mutuas entre conceptos, se puede crear una estructura de conocimiento que sea un modelo cercano al cerebro humano y así poder hacer deducciones y adquirir conocimiento como lo haría una persona. Tal modelo es llamado una red semántica.

Redes semánticas 

Están basadas en la idea de que los objetos o los conceptos pueden ser unidos por alguna relación. Estas relaciones se representan usando una liga que conecte dos conceptos. Los nodos y las ligas pueden ser cualquier cosa, dependiendo de la situación a modelar.

Las redes semánticas fueron originalmente desarrolladas para representar el significado o semántica de oraciones en inglés, en términos de objetos y relaciones. Actualmente, se utiliza el término redes asociativas (una forma más amplia) ya que no sólo se usa para representar relaciones semánticas, sino también para representar asociaciones físicas o causales entre varios conceptos u objetos.

Se denomina red semántica al esquema que permite representar, a través de un gráfico, cómo se interrelacionan las palabras. De esta forma, se grafican los saberes lingüísticos a través de una mapa conceptual. Otro nombre por el que se conoce este concepto es esquema de representación en red.

Existen dos formas posibles para representar una red semántica, que se definen a continuación:

• * un grafo: este concepto pertenece a las ciencias de la computación (también llamadas ciencias computacionales, combinan la computación y la teoría de la información) y las matemáticas, y se trata de un conjunto de elementos denominados nodos o vértices que se conectan a través de enlaces conocidos como arcos o aristas, gracias a los cuales es posible entablar relaciones binarias (se dan entre elementos de dos conjuntos y ofrecen pares ordenados que cumplen una determinada propiedad) entre dichos objetos;

• * un árbol: cuando una red semántica no representa un ciclo, entonces es posible utilizar un árbol, que es un grafo en el que cualquier par de vértices debe estar conectado por un solo camino. Este sistema de relación también se conoce como árbol libre y si forma parte de un grupo, entonces se habla debosque. El grafo presente en el árbol debe cumplir una serie de requisitos, como no tener ciclos y ser conexo (que cualesquiera dos vértices estén unidos por al menos un camino) hasta que se le quite cualquiera de sus aristas.

Los nodos de la red semántica son los conceptos o palabras. Cuando existe unvínculo semántico (es decir, de significado) entre ellos, se unen a través de una línea. Así se va desarrollando la red semántica que plasma, en su esquema, la interrelación de los conceptos.

La red semántica sirve de base para la construcción de mapas mentales y conceptuales.

• Mapa mental

Es un diagrama que se utiliza para la representación de ideas, dibujos, tareas y palabras, entre otros tipos de conceptos, que se encuentren relacionados entre sí. En un mapa mental, dichos elementos se disponen de forma radial, teniendo en el centro una idea o palabra considerada clave para el resto. Se trata de un método muy útil para extraer información y aprenderla de memoria, y también para tomar notas y transmitir ideas de una forma creativa y gráfica.

• Mapa conceptual

Esta técnica sirve para representar el conocimiento de forma gráfica a través de una red de conceptos simbolizados por nodos enlazados entre sí para indicar sus relaciones. Gracias a la obligación de ubicar los conceptos dentro de un contexto en lugar de simplemente memorizarlos, la persona que realiza un mapa de este tipo tiene la oportunidad de entender a fondo su significado.

Esquemas de redes semánticas

Los responsables de los primeros esquemas de representación formalizados fueron Quillian (1968) y Shapiro & Woddmansee (1971). Los esquemas de redes semánticas tienen una fundamentación psicológica muy sólida, tal y como apuntábamos en el Capítulo 2, por lo que se han realizado numerosos esfuerzos por llevar a cabo implementaciones importantes basadas en ellas.

Las redes semánticas han sido muy utilizadas en IA para representar el conocimiento y por tanto ha existido una gran diversificación de técnicas. Los elementos básicos que encontramos en todos los esquemas de redes son:

• Estructuras de datos en nodos, que representan conceptos, unidas por arcos que representan las relaciones entre los conceptos.
• Un conjunto de procedimientos de inferencia que operan sobre las estructuras de datos.

Básicamente, podemos distinguir tres categorías de redes semánticas:

1. Redes IS-A, en las que los enlaces entre nodos están etiquetados.
2. Grafos conceptuales: en los que existen dos tipos de nodos: de conceptos y de relaciones
3. Redes de marcos: en los que los puntos de unión de los enlaces son parte de la etiqueta del nodo.

En general, cuando se habla de "redes semánticas" se suele hacer referencia a uno de estos esquemas, normalmente a las redes IS-A o a los esquemas basados en marcos, que comparten ciertas características fundamentales. De entre estas características compartidas destacamos la herencia por defecto (default inheritance). En una red semántica, los conceptos (o estructuras, clases, marcos, dependiendo del esquema concreto) están organizados en una red en la que existe un nodo superior (top: T) al que se le asigna uno o varios nodos hijos, que a su vez tienen otros conceptos hijos y así sucesivamente hasta que se alcanza el final (bottom: ), cuyos nodos ya no son conceptos sino instancias.

A continuación estudiamos los tres tipos de esquemas de redes semánticas que han tenido una mayor repercusión. De los tres, el esquema basado en marcos es el que permite una mayor flexibilidad, y el que ha recibido mayor atención por parte de los investigadores de ciencia cognitiva y lingüística.

Desventajas de las redes semánticas 

No existe una interpretación normalizada para el conocimiento expresado por la red. La interpretación de la red depende exclusivamente de los programas que manipulan la misma. La dificultad de interpretación a menudo puede derivar en inferencias inválidas del conocimiento contenido en la red. La exploración de una red asociativa puede derivar en una explosión combinatoria del número de relaciones que deben ser examinadas para comprobar una relación, sobre todo si la respuesta a una consulta es negativa. No hay manera de insertar alguna regla heurística para explorar la red de manera eficiente.

Ventajas de las redes semánticas 

Permiten la declaración de importantes asociaciones en forma explícita. Debido a que los nodos relacionados están directamente conectados, y no se expresan las relaciones en una gran base de datos, el tiempo que toma el proceso de búsqueda por hechos particulares puede ser significativamente reducido.

Redes semánticas
Representan un conjunto restringido de la lógica de predicados

Permiten representar de manera declarativa los elementos de un dominio

Se pueden establecer mecanismos de razonamiento específicos que permiten responder a preguntas sobre la representación

• ¿Están relacionados dos conceptos?
• ¿Qué relaciona dos conceptos?
• ¿Cual es el concepto mas cercano que relaciona dos conceptos?

 Si definimos una semántica más rica sobre las relaciones se pueden responder preguntas mas complejas 

• Taxonomías entre conceptos (clase/subclase/instancia) 
• Generalizaciones/Especializaciones

 Ejemplos que conocéis: Diagramas ER, UML 

Un poco de historia 

Las Redes Semánticas fueron tratadas en la época filosófica Aristotélica como una forma de ilustrar los métodos de Aristóteles para definir categorías.

Los primeros esquemas de representación formalizados fueron dados por Quillian, R. [Quillian, 1968], Raphael, B. [Raphael, 1968] y Shapiro & Woddmansee [Shapiro, Woddmansee 1971]. Los esquemas de redes semánticas tienen una fundamentación psicológica muy sólida.

Las redes semánticas han sido muy utilizadas en Inteligencia Artificial [Minsky, 1974], [Genesereth, 1987] [Winograd, 1972,1975] para representar el conocimiento y por tanto ha existido una gran diversificación de técnicas. Los elementos básicos que encontramos en todos los esquemas de redes son: Estructuras de datos en nodos, que representan conceptos, ligadas por arcos que representan las relaciones entre ellos. Un conjunto de procedimientos de inferencia que operan sobre las estructuras de datos. Básicamente, podemos distinguir tres categorías de redes semánticas:

• Redes IS-A, en las que los enlaces entre nodos están etiquetados. 
• Grafos conceptuales: en los que existen dos tipos de nodos, de conceptos y de relaciones 
• Redes de marcos: en los que los puntos de unión de los enlaces son parte de la etiqueta del nodo.

En general, cuando se habla de redes semánticas [Shastri, 1988] se suele hacer referencia a uno de estos esquemas, normalmente a las redes IS-A o a los esquemas basados en marcos, que comparten ciertas características fundamentales, la herencia por defecto.

De los tres, el esquema basado en marcos es el que permite una mayor flexibilidad, y el que ha recibido mayor atención por parte de los investigadores de ciencia cognitiva y lingüística [Simmons, 1973]. Sin duda el tipo de red semántica por excelencia es el de redes IS-A.

Las redes IS-A son el resultado de la observación de que gran parte del conocimiento humano se basa en la adscripción de un subconjunto de elementos como parte de otro más general. Las taxonomías clásicas naturales son un buen ejemplo: Masa_Resorte (MR) es un Sistema Dinámico (SD), un Sistema Dinámico es una combinación de componentes (Comb_Compts), una combinación de componentes es un Sistema Físico.

Obteniendo un número de proposiciones:

(∀x)(MR(x)→SD(x)) 

(∀x)(SD(x)→Comb_Compts(x))

(∀x)(Comb_Compts(x)→Sistema_Físico(x))

Las jerarquías IS-A presentan un número impresionante de posibilidades, pero también una desventaja: al aumentar el número de enlaces, aumenta progresivamente la complejidad computacional para seguirlos. 

Ejemplos:

Para mas información es importante para este tema y que me pareció adecuada para quienes desean adentrarse mas a este tema:

• REDES SEMÁNTICAS- orientado a la Psicología 

Referencias:

• Manuel González Hernández[a], Anna Tarasenko[b], Oleksandr Karelin[c]. (2014). REDES SEMÁNTICAS EN LA ENSEÑANZA DE LAS MATEMÁTICAS. 6-sep-2107, de Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo Sitio web: https://www.uaeh.edu.mx/scige/boletin/icbi/n3/a1.html
• Antonio Moreno Ortiz. (2000). "Esquemas de las redes semánticas". Septiembre 2017, de Copyright Sitio web: http://elies.rediris.es/elies9/4-3-2.htm
• Leonardo Bernal Zamora. (29 de sept. de 2010). "Redes semánticas". Sep 2017, de UNAD - Universidad Nacional Abierta y a Distancia Sitio web: https://es.slideshare.net/leonardobernalzamora/redes-semanticas-5316154