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基于概念网络的空间问题研究
其他题名Research on Space Based on Conceptual Network
贾品贵
学位类型工学博士
导师杨一平
2009-05-31
学位授予单位中国科学院研究生院
学位授予地点中国科学院自动化研究所
学位专业计算机应用技术
关键词空间认知 空间语言 空间推理 概念网络 空间语言本体 定性演算 空间表示 多层空间模型 方位词 参照框架 Spatial Cognition Spatial Language Spatial Reasoning Conceptual Network Spatial Language Ontology Qualitative Calculi Spatial Representation Multi-layered Spatial Model Localizers Frame Of Reference
摘要空间是物质存在的基本形式。空间认知是人类众多认知活动中的一种,是人类赖以生存的先决条件。空间认知不仅是认知科学研究的一个重要领域,也是地理学、地图学、建筑学、城市规划、环境科学等学科都在研究的重要问题。研究空间认知的长期目标是揭示人类空间认知的秘密,构造具有空间认知能力、空间意识的智能系统。 空间认知研究包含许多主题,本文只关注空间语言、空间知识的获取、空间知识的表示、空间推理等方面,特别研究了服务机器人室内环境的空间表示问题。本文的主要工作及贡献如下: (1)从语义、语法、认知的角度系统总结了汉语学家对于方位词、趋向动词的研究,确定了方位词、趋向动词的空间语义;全面归纳了方位参照过程中说话人和听话人所采取的各种策略;详尽总结了齐沪扬、方经民、朴珉秀对现代汉语空间系统所作的整体性研究,全方位对比了他们的研究结论,并用空间度量表达对他们的研究进行了补充;提出了用三元组<事物,空间属性域,空间属性值>来表示空间度量表达的语义。 (2)从跨语言的研究文献中归纳了八个基本的空间语义概念:图形、背景、运动、区域、方向、参照框架、视点、路径,特别详细论述了参照框架的分类、参照框架的性质、参照框架的选择、物体内在方位特征的确定、视点的分类、视点的选择等问题;重点比较了方经民的空间参照理论与Levinson的三大参照框架,指出了它们各自的不足,对参照框架进行了重新的分类;针对现代汉语使用趋向动词表示运动方向的特殊情况,对Talmy的路径模型进行了修正,给出了新的路径模型;详细分析了汉语通过何种语言形式编码八个基本的空间语义概念,从表示方向和区域的角度对方位词进行了分类,给出了介词编码路径信息、趋向动词编码路径信息的情况。 (3)从词汇语义学、认知语言学、形式语义学的角度综述了各种解释和应用空间语言的理论与方法,指出了解释空间语言需要集成几何和几何以外的信息;论述了空间话语中的空间语言解释的灵活性,尤其是参照框架、视点选择的灵活性;基于以上分析,指出了将空间语言的语义与非语言的、基于情景的空间解释相分离的必要性;确定了利用本体表示空间语言语义的思路。全面比较了各种语言本体及上层本体,分析了专门构建一个表示空间语言语义的本体的必要性;介绍并扩展了概念网络知识表示体系;详细论述了基于概念网络的空间语言本体SLO的体系结构,重点介绍了SLO中的六大概念:空间定位、空间运动、空间关系、空间朝向、空间朝向改变、空间属性描述;给出了SLO表示空间语言语义的实例;探讨了SLO与SpatialML的映射问题。 (4)针对定性空间推理技术实际应用系统少的问题,提出了将多种定性空间演算集成在一个平台中以方便评测与应用的观点;给出了n元定性演算及其关系操作的形式化定义;给出了定性约束网络的形式化定义;在总结二元定性空间演算约束推理中各种路径相容算法和回溯算法的基础上,给出了三元定性演算的局部相容算法及回溯算法;将每种定性演算看作一个知识点,详细介绍了如何利用概念网络集成多个定性演算的方法;基于概念网络,编写了空间演算编辑工具和空...
其他摘要Space is the basic form of material existence. Human spatial cognition is a kind of cognitive activity; it is a prerequisite for survival. Spatial cognition is an important research domain of cognitive science as well as geography, cartography, architecture, urban planning, environmental science. The long-term goal of research on spatial cognition is to explain the secrets of human spatial cognition, to build intelligent systems with spatial cognitive abilities and spatial awareness. There are a variety of research topics in the study of spatial cognition. This thesis's main concern is spatial language, the acquirement of spatial knowledge, the representation of spatial knowledge, spatial reasoning, and particularly the spatial representation of indoor environments for service robots. The main contributions are summarized as follows: 1. Research of linguists of Mandarin Chinese on localizers and directional verbs is summed up respectively from semantic, syntax, and cognitive perspective, and spatial semantics of localizers and directional verbs are respectively determined. Different strategies of processing the spatial locative reference framework are summarized. Comprehensive research of Qi Huyang, Fang Jinmin, and Pu Minxiu on spatial system of Mandarin Chinese is respectively summed up and contrasted togetherly, which is supplemented with the research on spatial measurement expressions. A semantic frame is suggested to represent the semantics of spatial measurement expressions. 2. Eight basic semantic concepts are summarized from cross-language research literatures, which are figure, ground, motion, region, direction, frame of reference, perspective, and path. The classification, properties, and selection of frame of reference, strategies for defining an object’s intrinsic orientation features, and the classification and selection of perspective are elaborated. A new classification of frame of reference is presented on the basis of the comparison of Fang’s spatial locative reference framework and Levinson's three major frames of reference. Talmy’s path model is revised and a new path model is proposed in view of the semantics and syntax of directional verbs. Formal encoding of eight basic semantic concepts in Chinese is analyzed in detail. 3. The necessity to separate the surface semantics of spatial language from the non-linguistic, situation-specific interpretation of space is po...
馆藏号XWLW1297
其他标识符200318014603009
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.ia.ac.cn/handle/173211/6206
专题毕业生_博士学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
贾品贵. 基于概念网络的空间问题研究[D]. 中国科学院自动化研究所. 中国科学院研究生院,2009.
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