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Semantisches Netz Ein semantisches Netz ist ein formales Modell von Begriffen und ihren Beziehungen Relationen Es wird i

Semantisches Netz

Ein semantisches Netz ist ein formales Modell von Begriffen und ihren Beziehungen (Relationen). Es wird in der Informatik im Bereich der künstlichen Intelligenz zur Wissensrepräsentation genutzt. Gelegentlich spricht man auch von einem Wissensnetz. Meist wird ein semantisches Netz durch einen verallgemeinerten Graphen repräsentiert. Die Knoten des Graphen stellen dabei die Begriffe dar. Beziehungen zwischen den Begriffen werden durch die Kanten des Graphen realisiert. Welche Beziehungen erlaubt sind, wird in unterschiedlichen Modellen sehr unterschiedlich festgelegt, den meisten Beziehungstypen wohnt jedoch ein kognitiver Aspekt inne.

Semantische Netze wurden in den 1960ern von dem Sprachwissenschaftler Ross Quillian (* 1931) als Repräsentationsform semantischen Wissens vorgeschlagen. Thesauri, Taxonomien und Wortnetze sind Formen semantischer Netze mit eingeschränkter Menge von Relationen.

Lexikalisch-semantische Relationen Bearbeiten

Hypothetisches semantisches Netz nach Collins und Quillian (* 1931)

Eine (meist binäre) Relation zwischen zwei Graphenknoten kann unter anderem sein:

Die psychologische Realität solcher semantischen Netze kann man z. B. mit Hilfe von Assoziationstechniken und Satzverifikationsaufgaben untersuchen.

Probleme der Modellierung Bearbeiten

Polysemie und Homonymie spielen bei der Modellierung von semantischen Netzen eine untergeordnete Rolle, da es um Beziehungen zwischen Begriffen geht. Ein polysemes (oder homonymes) Lexem wird zwei oder mehreren Begriffen zugeordnet bzw. liegt im lexikalischen Wertebereich zweier oder mehrerer Begriffe. Es ist allerdings eine in der Praxis oft schwierige Frage, wie vielen und welchen Begriffen ein Lexem zuzuordnen ist.

Ein weitaus größeres Problem für die Modellierung semantischer Netze stellen lexikalische Lücken dar. Dies sind Begriffe, denen in einer natürlichen Sprache kein einfaches lexikalisches Zeichen als Wert zugeordnet werden kann. Ein bekanntes Beispiel ist der Begriff 'nicht mehr durstig'.

Moderne Vertreter der semantischen Netze Bearbeiten

Aktuelle Wissensrepräsentationsmethoden, die auf semantischen Netzen basieren, sind das von Stuart C. Shapiro entwickelte Semantic Network Processing System (SNePS) und das MultiNet-Paradigma der mehrschichtigen erweiterten semantischen Netze von Hermann Helbig. Für beide Ansätze gibt es auch Werkzeuge zur Unterstützung von Wissensakquisition und -verarbeitung. MultiNet ist besonders auf die semantische Repräsentation natürlichsprachlichen Wissens ausgerichtet und wird in verschiedenen Anwendungen des Natural Language Processing eingesetzt.

Geschichte Bearbeiten

Assoziationsnetz eines Menschen

Schon im Wintersemester 1789/90 beschrieb Johann Friedrich Flatt in seiner Tübinger Vorlesung zur empirischen Psychologie – der auch Georg Wilhelm Friedrich Hegel, Friedrich Wilhelm Joseph Schelling und Friedrich Hölderlin beiwohnten – ein Netzwerkmodell des Gedächtnisses, um assoziative Aktivierungen beim Abruf von Gedächtnisinhalten zu erklären.

Im Jahr 1967 erstellte Ross Quillian das erste semantische Netz und vertrat dabei die Vererbung von Attributen. Zur Überprüfung von Quillians Vorstellungen zur Semantik verwendeten 1969 er und Allen Collins Reaktionszeiten.

Bereits um 1900 wurden von Psychologen, z. B. Gustav Aschaffenburg, Untersuchungen durchgeführt, wie Begriffe in unserem Gehirn miteinander verknüpft sind. Dabei wurde herausgefunden, dass bestimmte Wörter bei den meisten Menschen die gleichen Assoziationen hervorrufen, beispielsweise weiß–schwarz oder Mutter–Vater. Durch Assoziationen ist es möglich, Begriffe auf der semantischen Ebene miteinander zu verbinden, d. h., dass Wörter aus einem bestimmten Grund eine Beziehung zueinander haben. Wörter und Bedeutungen sind im mentalen Lexikon weder alphabetisch noch völlig unorganisiert, sondern netzartig gespeichert. Die Bedeutung eines Wortes wird in einem solchen Netz durch Knoten repräsentiert sowie durch Nachbarschaftsbeziehungen zu anderen Inhalten bzw. Begriffen. Solche Netze lassen sich im Ansatz aus den gerade erwähnten Assoziationen gewinnen.

Dieses Konzept der Assoziationen und Nachbarschaftsbeziehungen versucht das semantische Netz aufzugreifen. Dadurch kann es möglich werden, dass semantisch verwandte aber syntaktisch vollständig verschiedene Begriffe im semantischen Netz gefunden werden. Die nebenstehende Abbildung zeigt ein derartiges mentales Assoziationsgebilde, welches auch die grundlegende Struktur für ein semantisches Netz bildet.

Das WWW als semantisches Netz Bearbeiten

Nach Tim Berners-Lee soll über den als Hypertext organisierten Teil des Internets (WWW) ein semantisches Netz (→ semantic Web) gespannt werden. Die Inhalte der Ressourcen, die diesen Hypertext bilden, sollen mit Metadaten beschrieben werden. Diese Ressourcenbeschreibung soll mit Hilfe eines Resource Description Framework (RDF) erfolgen. Als Modellierungssprache soll die Web Ontology Language (OWL) verwendet werden. Das Ziel ist, dass die Ausdrücke, die in den Metadaten verwendet werden, mit wohldefinierten und damit auch maschinell interpretierbaren Bedeutungen versehen werden. Dies würde z. B. die inhaltsbezogene Informationssuche ermöglichen. Dabei sollen nicht alle Begriffe global in einer komplexen Ontologie erfasst werden, sondern es soll ein eher loses Netz aus dezentralen spezialisierten Ontologien entstehen.

Mögliche Formate zur Repräsentation semantischer Netze sind RDF, RDF-Schema, OWL und XML Topic Map.

Wöchentlich aktualisierte Visualisierungen semantischer Bezüge im deutschsprachigen WWW finden sich beispielsweise im semantischen Netz der Woche.

Siehe auch Bearbeiten

Literatur Bearbeiten

  • Roger Chaffin: The concept of a semantic Relation. In: Adrienne Lehrer u. a. (Hrsg.): Frames, Fields and contrasts. New essays in semantic and lexical organisation, Erlbaum, Hillsdale, N.J. 1992, ISBN 0-8058-1089-7, S. 253–288.
  • Hermann Helbig: Die semantische Struktur natürlicher Sprache. Wissenspräsentation mit MultiNet, Springer, Heidelberg 2001, ISBN 3-540-67784-4.
  • Hermann Helbig: Wissensverarbeitung und die Semantik der Natürlichen Sprache. Wissenspräsentation mit MultiNet, Springer, Heidelberg 2008, 2. überarbeitete Auflage, ISBN 978-3-540-76276-8.
  • M. Ross Quillian: Word concepts. A theory and simulation of some basic semantic capabilities. In: Behavioral Science 12 (1967), S. 410–430.
  • M. Ross Quillian: Semantic memory. In: Marvin Minsky (Hrsg.): Semantic information processing, MIT Press, Cambridge, Mass. 1988.
  • Klaus Reichenberger: Kompendium semantische Netze: Konzepte, Technologie, Modellierung, Springer, Heidelberg 2010, ISBN 3-642-04314-3.
  • John F. Sowa: Principles of semantic networks. Explorations in the representation of knowledge, Morgan Kaufmann, San Mateo, Cal. 1991, ISBN 1-55860-088-4.

Weblinks Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. M. R. Quillian: Word concepts: A theory and simulation of some basic semantic capabilities. In: Behavioral Science. Band 12, Nr. 5, 1967, S. 410–430. doi:10.1002/bs.3830120511
  2. M. R. Quillian: Semantic memory. In: M. Minsky (Hrsg.): Semantic information processing. MIT press, Cambridge 1967, S. 227–270
  3. M. Ross Quillian: The teachable language comprehender: a simulation program and theory of language. In: Communications of the ACM. 12, S. 459, doi:10.1145/363196.363214.
  4. M. R. Quillian: Semantic Memory. Dissertation, Carnegie Institute of Technology, 1966.
  5. Flatt, J. F. (im Druck (2013)). Philosophische Vorlesungen 1790: Nachschriften von August Friedrich Klüpfel (herausgegeben, eingeleitet und kommentiert von Michael Franz und Ernst-Otto Onnasch). Spekulation und Erfahrung: Abteilung 1, Texte, 9.
  6. George A. Miller: Wörter. Streifzüge durch die Psycholinguistik. Herausgegeben und aus dem Amerikanischen übersetzt von Joachim Grabowski und Christiane Fellbaum. Spektrum der Wissenschaft, Heidelberg 1993; Lizenzausgabe: Zweitausendeins, Frankfurt am Main 1995; 2. Auflage ebenda 1996, ISBN 3-86150-115-5, S. 304.
  7. Das Netz der Woche - Semantische Proximität. Abgerufen am 29. Januar 2021 (deutsch).
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Veröffentlichungsdatum:
Ein semantisches Netz ist ein formales Modell von Begriffen und ihren Beziehungen Relationen Es wird in der Informatik im Bereich der kunstlichen Intelligenz zur Wissensreprasentation genutzt Gelegentlich spricht man auch von einem Wissensnetz Meist wird ein semantisches Netz durch einen verallgemeinerten Graphen reprasentiert Die Knoten des Graphen stellen dabei die Begriffe dar Beziehungen zwischen den Begriffen werden durch die Kanten des Graphen realisiert Welche Beziehungen erlaubt sind wird in unterschiedlichen Modellen sehr unterschiedlich festgelegt den meisten Beziehungstypen wohnt jedoch ein kognitiver Aspekt inne Semantische Netze wurden in den 1960ern von dem Sprachwissenschaftler Ross Quillian 1931 1 2 3 4 als Reprasentationsform semantischen Wissens vorgeschlagen Thesauri Taxonomien und Wortnetze sind Formen semantischer Netze mit eingeschrankter Menge von Relationen Inhaltsverzeichnis 1 Lexikalisch semantische Relationen 2 Probleme der Modellierung 3 Moderne Vertreter der semantischen Netze 4 Geschichte 5 Das WWW als semantisches Netz 6 Siehe auch 7 Literatur 8 Weblinks 9 EinzelnachweiseLexikalisch semantische Relationen Bearbeiten nbsp Hypothetisches semantisches Netz nach Collins und Quillian 1931 Eine meist binare Relation zwischen zwei Graphenknoten kann unter anderem sein Hierarchische Relationen Ober Unterbegriffsrelation z B ist Hund ein Unterbegriff zu Saugetier Saugetier ist ein Unterbegriff zu Tier Diese Relation ist transitiv und asymmetrisch Eigenschaften des Oberbegriffs werden auf den Unterbegriff vererbt Manche semantische Netze erlauben multiple Vererbung So kann Banane als Unterbegriff sowohl von Sudfrucht als auch von Plantagenpflanze modelliert werden Fur den Term Oberbegriff wird auch der Ausdruck Hyperonym verwendet fur den Term Unterbegriff auch der Ausdruck Hyponym Instanzrelation diese Relation verbindet Individuen mit Klassen z B ist Bello eine Instanz der Klasse Hund Diese Relation ist asymmetrisch und im Gegensatz zur o a Teilmengenbeziehung nicht transitiv Gegenbeispiel Bello ist eine Instanz der Klasse Hund Hund ist eine Instanz der Klasse Spezies Bello als Hundeindividuum ist aber nicht eine Instanz der Klasse Spezies Partitive Relation Meronymie z B ist Bellos Fell ein Teil von ihm Die hierzu konverse Relation nennt man Holonymie z B enthalt eine Erbsensuppe Erbsen eine Menge besteht aus Elementen ein Fenster enthalt das Material Glas Diese Relation ist asymmetrisch Auch gilt nicht notwendigerweise dass A das Holonym zu B ist wenn B das Meronym zu A ist Die Transitivitat dieser generischen Relation ist nicht immer gegeben Roger Chaffin hat aber gezeigt dass Unterklassen der partitiven Relation z B die Element Gruppe Relation durchaus transitiv sind Lit Chaffin S 273 278 dd Synonymie diese Relation modelliert die Bedeutungsgleichheit von Ausdrucken z B hat Handy die gleiche Bedeutung wie Mobiltelefon Die Relation der Synonymie ist eine Aquivalenzrelation da sie reflexiv x ist mit x synonym symmetrisch wenn x mit y synonym ist dann auch y mit x und transitiv wenn x mit y synonym und y mit z dann ist auch x mit z synonym ist Antonymie diese Relation modelliert den Bedeutungsgegensatz von Ausdrucken z B sind tot und lebendig antonym Diese Relation ist symmetrisch aber nicht reflexiv und nicht transitiv Kausation diese Relation verbindet verbale Begriffe Ereignisse Zustande Ein Ereignis verursacht ein anderes z B verursacht toten als Handlung einer Person sterben Diese Relation ist nicht symmetrisch aber transitiv Eigenschaft die einstellige Eigenschaftsrelation verbindet Pradikate mit den Objekten die im Wertebereich dieser Pradikate liegen P x z B ist Bellos Fell wuschelig Die psychologische Realitat solcher semantischen Netze kann man z B mit Hilfe von Assoziationstechniken und Satzverifikationsaufgaben untersuchen Probleme der Modellierung BearbeitenPolysemie und Homonymie spielen bei der Modellierung von semantischen Netzen eine untergeordnete Rolle da es um Beziehungen zwischen Begriffen geht Ein polysemes oder homonymes Lexem wird zwei oder mehreren Begriffen zugeordnet bzw liegt im lexikalischen Wertebereich zweier oder mehrerer Begriffe Es ist allerdings eine in der Praxis oft schwierige Frage wie vielen und welchen Begriffen ein Lexem zuzuordnen ist Ein weitaus grosseres Problem fur die Modellierung semantischer Netze stellen lexikalische Lucken dar Dies sind Begriffe denen in einer naturlichen Sprache kein einfaches lexikalisches Zeichen als Wert zugeordnet werden kann Ein bekanntes Beispiel ist der Begriff nicht mehr durstig Moderne Vertreter der semantischen Netze BearbeitenAktuelle Wissensreprasentationsmethoden die auf semantischen Netzen basieren sind das von Stuart C Shapiro entwickelte Semantic Network Processing System SNePS und das MultiNet Paradigma der mehrschichtigen erweiterten semantischen Netze von Hermann Helbig Fur beide Ansatze gibt es auch Werkzeuge zur Unterstutzung von Wissensakquisition und verarbeitung MultiNet ist besonders auf die semantische Reprasentation naturlichsprachlichen Wissens ausgerichtet und wird in verschiedenen Anwendungen des Natural Language Processing eingesetzt Geschichte Bearbeiten nbsp Assoziationsnetz eines MenschenSchon im Wintersemester 1789 90 beschrieb Johann Friedrich Flatt in seiner Tubinger Vorlesung zur empirischen Psychologie der auch Georg Wilhelm Friedrich Hegel Friedrich Wilhelm Joseph Schelling und Friedrich Holderlin beiwohnten ein Netzwerkmodell des Gedachtnisses um assoziative Aktivierungen beim Abruf von Gedachtnisinhalten zu erklaren 5 Im Jahr 1967 erstellte Ross Quillian das erste semantische Netz und vertrat dabei die Vererbung von Attributen Zur Uberprufung von Quillians Vorstellungen zur Semantik verwendeten 1969 er und Allen Collins Reaktionszeiten 6 Bereits um 1900 wurden von Psychologen z B Gustav Aschaffenburg Untersuchungen durchgefuhrt wie Begriffe in unserem Gehirn miteinander verknupft sind Dabei wurde herausgefunden dass bestimmte Worter bei den meisten Menschen die gleichen Assoziationen hervorrufen beispielsweise weiss schwarz oder Mutter Vater Durch Assoziationen ist es moglich Begriffe auf der semantischen Ebene miteinander zu verbinden d h dass Worter aus einem bestimmten Grund eine Beziehung zueinander haben Worter und Bedeutungen sind im mentalen Lexikon weder alphabetisch noch vollig unorganisiert sondern netzartig gespeichert Die Bedeutung eines Wortes wird in einem solchen Netz durch Knoten reprasentiert sowie durch Nachbarschaftsbeziehungen zu anderen Inhalten bzw Begriffen Solche Netze lassen sich im Ansatz aus den gerade erwahnten Assoziationen gewinnen Dieses Konzept der Assoziationen und Nachbarschaftsbeziehungen versucht das semantische Netz aufzugreifen Dadurch kann es moglich werden dass semantisch verwandte aber syntaktisch vollstandig verschiedene Begriffe im semantischen Netz gefunden werden Die nebenstehende Abbildung zeigt ein derartiges mentales Assoziationsgebilde welches auch die grundlegende Struktur fur ein semantisches Netz bildet Das WWW als semantisches Netz BearbeitenNach Tim Berners Lee soll uber den als Hypertext organisierten Teil des Internets WWW ein semantisches Netz semantic Web gespannt werden Die Inhalte der Ressourcen die diesen Hypertext bilden sollen mit Metadaten beschrieben werden Diese Ressourcenbeschreibung soll mit Hilfe eines Resource Description Framework RDF erfolgen Als Modellierungssprache soll die Web Ontology Language OWL verwendet werden Das Ziel ist dass die Ausdrucke die in den Metadaten verwendet werden mit wohldefinierten und damit auch maschinell interpretierbaren Bedeutungen versehen werden Dies wurde z B die inhaltsbezogene Informationssuche ermoglichen Dabei sollen nicht alle Begriffe global in einer komplexen Ontologie erfasst werden sondern es soll ein eher loses Netz aus dezentralen spezialisierten Ontologien entstehen Mogliche Formate zur Reprasentation semantischer Netze sind RDF RDF Schema OWL und XML Topic Map Wochentlich aktualisierte Visualisierungen semantischer Bezuge im deutschsprachigen WWW finden sich beispielsweise im semantischen Netz der Woche 7 Siehe auch BearbeitenMind Map Concept Map Topic Map KL ONE HyponymieLiteratur BearbeitenRoger Chaffin The concept of a semantic Relation In Adrienne Lehrer u a Hrsg Frames Fields and contrasts New essays in semantic and lexical organisation Erlbaum Hillsdale N J 1992 ISBN 0 8058 1089 7 S 253 288 Hermann Helbig Die semantische Struktur naturlicher Sprache Wissensprasentation mit MultiNet Springer Heidelberg 2001 ISBN 3 540 67784 4 Hermann Helbig Wissensverarbeitung und die Semantik der Naturlichen Sprache Wissensprasentation mit MultiNet Springer Heidelberg 2008 2 uberarbeitete Auflage ISBN 978 3 540 76276 8 M Ross Quillian Word concepts A theory and simulation of some basic semantic capabilities In Behavioral Science 12 1967 S 410 430 M Ross Quillian Semantic memory In Marvin Minsky Hrsg Semantic information processing MIT Press Cambridge Mass 1988 Klaus Reichenberger Kompendium semantische Netze Konzepte Technologie Modellierung Springer Heidelberg 2010 ISBN 3 642 04314 3 John F Sowa Principles of semantic networks Explorations in the representation of knowledge Morgan Kaufmann San Mateo Cal 1991 ISBN 1 55860 088 4 Weblinks BearbeitenInfos uber das Konzept des Semantischen Netzes MultiNet Das Semantic Map Interface Semantisches Netz zum Download Online Semantic Web Interface des Umweltbundesamtes The Semantic Representation of Pure Mathematics Eric Weisstein Ian Ford Modellierung eines semantischen Netzes der reinen Mathematic mit der Wolfram Language englisch Das semantische Netz der WocheEinzelnachweise Bearbeiten M R Quillian Word concepts A theory and simulation of some basic semantic capabilities In Behavioral Science Band 12 Nr 5 1967 S 410 430 doi 10 1002 bs 3830120511 M R Quillian Semantic memory In M Minsky Hrsg Semantic information processing MIT press Cambridge 1967 S 227 270 M Ross Quillian The teachable language comprehender a simulation program and theory of language In Communications of the ACM 12 S 459 doi 10 1145 363196 363214 M R Quillian Semantic Memory Dissertation Carnegie Institute of Technology 1966 Flatt J F im Druck 2013 Philosophische Vorlesungen 1790 Nachschriften von August Friedrich Klupfel herausgegeben eingeleitet und kommentiert von Michael Franz und Ernst Otto Onnasch Spekulation und Erfahrung Abteilung 1 Texte 9 George A Miller Worter Streifzuge durch die Psycholinguistik Herausgegeben und aus dem Amerikanischen ubersetzt von Joachim Grabowski und Christiane Fellbaum Spektrum der Wissenschaft Heidelberg 1993 Lizenzausgabe Zweitausendeins Frankfurt am Main 1995 2 Auflage ebenda 1996 ISBN 3 86150 115 5 S 304 Das Netz der Woche Semantische Proximitat Abgerufen am 29 Januar 2021 deutsch Normdaten Sachbegriff GND 4242662 5 lobid OGND AKS Abgerufen von https de wikipedia org w index php title Semantisches Netz amp oldid 233277558