[论文解读] Object-Oriented Dynamic Networks

Dmytro Terletskyi, A. I. Provotar|arXiv (Cornell University)|Oct 14, 2015

Cognitive Science and Mapping参考文献 8被引用 7

一句话总结

本文提出面向对象动态网络（OODN），一种知识表示模型，通过动态有向图来建模随时间演化的知识，其中节点表示概念（对象与类），边表示关系，包括随时间的变化。通过整合封装、继承和动态类创建等面向对象原则，OODN能够实现知识演化、逻辑推理以及通过图遍历实现的创造性问题求解。

ABSTRACT

This paper contains description of such knowledge representation model as Object-Oriented Dynamic Network (OODN), which gives us an opportunity to represent knowledge, which can be modified in time, to build new relations between objects and classes of objects and to represent results of their modifications. The model is based on representation of objects via their properties and methods. It gives us a possibility to classify the objects and, in a sense, to build hierarchy of their types. Furthermore, it enables to represent relation of modification between concepts, to build new classes of objects based on existing classes and to create sets and multisets of concepts. OODN can be represented as a connected and directed graph, where nodes are concepts and edges are relations between them. Using such model of knowledge representation, we can consider modifications of knowledge and movement through the graph of network as a process of logical reasoning or finding the right solutions or creativity, etc. The proposed approach gives us an opportunity to model some aspects of human knowledge system and main mechanisms of human thought, in particular getting a new experience and knowledge.

研究动机与目标

• 开发一种形式化模型，用于表示随时间演化的知识。
• 基于现有知识，实现对象与类之间新类和关系的动态构建。
• 通过图结构的修改，建模类人知识获取与推理过程。
• 通过遍历动态知识网络，支持逻辑推理、问题求解与创造力。
• 将面向对象原则（如继承与封装）整合到动态知识表示框架中。

提出的方法

• OODN将知识表示为连通的有向图，其中节点为概念（对象与类），边为它们之间的关系。
• 通过属性与方法对对象建模，支持分类与分层类型组织。
• 该模型支持继承与基于现有类的动态创建新类，支持知识演化。
• 概念之间的修改关系被显式表示，支持对知识随时间变化的追踪。
• 支持概念的集合与多重集，用于建模相关知识实体的集合。
• 逻辑推理与求解过程被建模为网络中的遍历过程，模拟认知过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 知识表示模型如何有效捕捉知识随时间的动态演化？
• RQ2 哪些机制能够支持在知识演化过程中创建新类与关系？
• RQ3 如何将面向对象原则整合到图模型中，以支持分层分类与继承？
• RQ4 动态网络遍历在哪些方面能够模拟类人推理与创造力？
• RQ5 如何对概念及其关系的修改进行形式化表示与推理？

主要发现

• OODN提供了一个正式框架，通过具有显式修改关系的动态有向图，实现知识演化的建模。
• 面向对象原则的整合支持分层分类与动态类创建，支持可扩展的知识建模。
• OODN中的图遍历可通过遵循概念修改的路径，模拟逻辑推理、问题求解与创造性过程。
• 该模型支持概念集合与多重集的表示，支持知识系统中集合的建模。
• OODN通过网络结构的改变，实现了知识获取与经验积累的形式化。
• 该方法基于商业与工程领域的计算模型，证明了其在真实世界知识系统中的适用性。