Введение
В искусственном интеллекте и когнитивной науке, механизм сопоставления структур (SME) — это программная реализация алгоритма для аналогового сопоставления, основанного на психологической теории Дедре Гентнер. В основе идеи сопоставления структур Гентнер лежит представление об аналогии как о отображении знаний из одной области (исходной) в другую (целевую). Механизм сопоставления структур представляет собой компьютерное моделирование процессов аналогии и сравнения сходства. Теория полезна тем, что она игнорирует поверхностные признаки и выявляет соответствия между потенциально очень разными объектами, если они имеют одинаковую репрезентативную структуру. Например, механизм SME может установить, что ручка похожа на губку, поскольку оба предмета используются для дозирования жидкости, хотя делают это совершенно по-разному.
Теория структурного отображения
Теория структурного отображения основана на принципе систематичности, который утверждает, что взаимосвязанные знания предпочтительнее независимых фактов. Следовательно, движок структурного отображения должен игнорировать изолированные соответствия между источником и целью, если они не являются частью более крупной структуры. Согласно теории, движок структурного отображения (SME) должен отображать объекты, связанные со знаниями, которые уже были отображены. Теория также требует, чтобы отображения выполнялись один к одному, что означает, что ни одна часть описания источника не может быть сопоставлена более чем с одним элементом в цели, и ни одна часть описания цели не может быть сопоставлена более чем с одной частью источника. Теория также требует, чтобы, если соответствие отображает субъект на цель, аргументы субъекта и цели также должны быть отображены. Если оба эти условия соблюдены, отображение считается "структурно согласованным".
Понятия МСП
СME отображает знания из источника в целевую систему. SME называет каждое описание dgroup. Dgroups содержат список сущностей и предикатов. Сущности представляют собой объекты или понятия в описании, такие как входная шестерня или переключатель. Предикаты бывают трех типов и являются общим способом представления знаний для SME. Отношенческие предикаты содержат несколько аргументов, которые могут быть другими предикатами или сущностями. Пример такого отношения: (передать (что от куда)). Это отношение имеет функтор "передать" и принимает три аргумента: "что", "от" и "куда". Атрибутивные предикаты – это свойства сущности. Например, (красная шестерня) означает, что шестерня обладает атрибутом "красный". Функциональные предикаты отображают сущность в другую сущность или константу. Пример функции: (джоули источник питания), который отображает сущность "источник питания" в числовое значение "джоули". Функции и атрибуты имеют разное значение и, следовательно, SME обрабатывает их по-разному. Например, в наборе правил истинной аналогии SME атрибуты отличаются от функций тем, что они не могут быть сопоставлены, если между ними нет сопоставления более высокого порядка. Разница между атрибутами и функциями будет более подробно объяснена в примерах этого раздела. Все предикаты имеют четыре параметра: (1) функтор, который идентифицирует его, и (2) тип, который может быть отношением, атрибутом или функцией. Два других параметра (3 и 4) предназначены для определения способа обработки аргументов в алгоритме SME. Если аргументы должны быть сопоставлены в определенном порядке, параметр "коммутативный" имеет значение "ложь". Если предикат может принимать любое количество аргументов, параметр "N-арный" имеет значение "ложь". Пример определения предиката: (sme:defPredicate behavior_set (predicate) relation :n_ary? t :commutative? t)
Функтор предиката – "behavior_set", его тип – "relation", а параметры "n_ary" и "commutative" установлены в "истина". Часть определения "(predicate)" указывает, что внутри экземпляра "behavior_set" будет один или несколько предикатов.
The predicate's functor is “behavior set,” its type is “relation,” and its n ary and commutative parameters are both set to true. The “(predicate)” part of the definition specifies that there will be one or more predicates inside an instantiation of behavior set.
Критика
Чалмерс, Френч и Хофстадтер [1992] критикуют SME за его зависимость от вручную созданных LISP-представлений в качестве входных данных. Они утверждают, что для построения этих представлений требуется слишком много человеческой изобретательности; интеллект заключается в разработке входных данных, а не в самой SME. Форбс и др. [1998] предприняли попытку опровергнуть эту критику. Моррисон и Дитрих [1995] попытались согласовать эти две точки зрения. Turney [2008] представляет алгоритм, который не требует LISP-ввода, но при этом следует принципам теории структурного отображения. Turney [2008] отмечают, что их работа также не свободна от критики Чалмерса, Френча и Хофстадтера [1992]. В своей статье "Как формируются творческие идеи" Лиан Габора пишет: "Согласно теории оттачивания творчества, творческое мышление работает не с отдельными, дискретными, предопределенными представлениями, а с контекстуально вызванной смесью элементов, находящихся в состоянии потенциальности и не всегда легко различимых. Это приводит к предположению, что аналогия создается не путем сопоставления соответствий от возможных источников к цели, как предсказывает теория структурного отображения аналогии, а путем исключения несоответствий, тем самым сужая область потенциальных возможностей."