Тази поредица от изследвания обхваща как ще използваме графики като структури от данни и мрежови диаграми за визуализиране на данни.
В тази поредица от четири части ще разгледаме различни видове графики като структури от данни и мрежови диаграми, използвани за визуализиране на данни. Тези методи вече са приложени към партньорски проекти на SingularityNET като OpenCog и Aigents.
В тази публикация ще предоставим уводен преглед на различни типове графики, като се позоваваме на примери за изобразяване на тези графики с графична рамка Aigents. По-късно ще разгледаме някои уникални възможности за използване на OpenCog в инфраструктурата на SingularityNET като обща система за съхранение и обработка на графики. И накрая, ще представим и някои основни опции за визуализация на графики, поддържани от рамката Aigents Graphs, която също ще бъде интегрирана в SingularityNET.
Бъдещите публикации ще опишат използването на графики в проекта OpenCog Language Learning и агентната система за новини и репутация на Aigents, като същевременно предоставят допълнителни случаи на употреба и приложения на обобщени хипер-графи и мета-графи.
Графики: Кратко въведение
Графиките могат да се разглеждат от поне две гледни точки.
- Първо, те могат да представляват специфични модели за съхранение на данни, структури и решения като графични бази данни, триплетни магазини, специфични конфигурации на релационни бази данни или системи като OpenCog AtomSpace.
- Второ, графиките могат да се разглеждат като специфични начини за визуализиране на данни с различни видове визуални езици, включващи възли или върхове, свързани с връзки или ръбове, като визуалния език, използван от рамката Aigents Graphs.
Нека обобщим различните начини, по които можем да разграничим многото типове графики, според пътната карта (или пътна графика), представена по-горе. Ще говорим за възли, свързани с връзки. Всички примери ще бъдат илюстрирани с уеб връзки към реални графики, изобразени с рамката Aigents Graphs.
Изследване на многото видове графики
Връзките може да имат посока, така че могат да бъдат насочени или ненасочени, така че графиката, съдържаща само ненасочени връзки, може да бъде ненасочена. Графика, състояща се от насочени връзки, може да се нарече насочени.
Ненасочените връзки са симетрични връзки, свързващи два възела, като връзка между двама души. Насочените връзки предполагат асиметрия, така че ако един човек гласува за друг, това не означава непременно, че последният гласува за първия.
Освен това може да се смята, че една графика има смесена посока, ако има както насочени, така и ненасочени връзки.
Независимо от посоката, графиките могат да имат структура с различни нива на сложност. Например, има дървовидна или ациклична графа, дефинирана така, че всеки два възела в графиката могат да бъдат свързани само с един път (т.е. само една уникална верига от връзки). Пример за такова дърво е графика, включваща деца и родители.
Специфична версия на дървото е вкоренено дърво или йерархична графа, където пътищата на насочената връзка от всеки възел в графиката водят само до един корен. Пример за такава структура е схемата на субординация в армията.
Освен това има циклични графики, където множество пътища на връзки могат да водят от едни възли към други, което прави възможно да се движите в кръгове по пътищата. Пример е диаграма на приятелските отношения между много хора. Имайте предвид, че някои възли, концентриращи уникални и неуникални пътища от различни връзки и различни сегменти на графика, се наричат хъбове или концентратори.
Връзките в графика може да имат едно или повече значения, изразяващи само една идея или няколко идеи едновременно. В прост случай една графика може да бъде „асоциативна“ или да има само един вид връзки, изразяващи определен вид асоциация между възлите на графиката, като взаимно сходство. В по-сложни случаи множество видове връзки с различни значения могат да присъстват в една и съща семантична графика, изграждайки така наречената семантична мрежа, съответстваща на някои онтологията.
В последния случай графиката може също да се нарече означена графика, тъй като различните типове връзки трябва да бъдат диференцирани по някакъв начин, като например прикачване на различни етикети към различни видове връзки. Този вид графики се използват широко в продукти и проекти, внедряващи така наречения Семантичен уеб, като тези графики се съхраняват в така наречените триплетни магазини или конвенционални бази данни с графики.
Може да се счита, че една графика има определена степен на неяснота, съответстваща на интерпретацията на стойността на връзката между възлите. Най-простата графика е непретеглена неразмита графика, която просто посочва наличието на някои връзки между субекти и обекти и не оценява стойностите на тези връзки. Полезен пример за такава графика е генеалогично дърво.
По-сложна форма на графиката е претеглена размита графика, с някаква стойност, прикрепена към всяка връзка, указваща теглото на връзките като силата на съответната връзка или вероятността за нейното съществуване. Интерпретацията и цифровата скала на такова тегло може да варира в зависимост от случая, но често се разглежда в диапазони като 0–100% или 0,0–1,0. Добър пример за такава графика е съхраняването на предпочитанията на хората, където някои връзки между субекти и обекти може да са по-важни и ценни от други.
И накрая, има още по-сложен случай с комплексно претеглени графики, където всяка връзка е снабдена със съставна стойност на истината, която може да се състои от броя на доказателствата за наблюдаваната връзка между обекти, представени от възли, изведената сила на връзката и увереността на извода. Пример за последното е връзката между гръмотевиците и дъжда, която може да има висока положителна сила, но ниска увереност, ако се наблюдава в пуста зона само няколко пъти, и висока увереност, ако се изведе от наблюдения в тропиците с голям обем доказателства.
В най-сложния случай всяка от връзките може да бъде свързана с пълно разпределение на вероятностите, изведено от регистъра на предоставените доказателства.
По-сложен вид графика, надхвърляща обикновените възли и връзките между тях, е хипер-графа, където повече от един възел може да бъде агрегиран с една връзка, наречена хипер - връзка. В такъв случай количеството възли във връзката съответства на арността на връзката, така че конвенционална двоична връзка, свързваща два възела, има арност 2, докато троична връзка, свързваща три възела, има арност 3 .
Добър пример за такава графика е графа на родство, където всички братя и всички сестри могат да бъдат свързани чрез връзки, събиращи ги като набор. В този случай наборът ще бъде ненасочена връзка. Друг пример може да бъде наследяването на тронна графика с всички владетели на държава, подредени в серия от предшественик към наследник, като това е една подредена хипервръзка.
Трябва да се отбележи, че всяка хиперграфа може теоретично да бъде представена с по-атомна обикновена графика, състояща се от по-голям брой възли и двоични връзки. Например, една хипервръзка „брат“, свързваща трима братя, може да бъде представена с възел „общ родител“ и три връзки „син“.
Още по-сложна форма на графиката е мета-графика (или графика от по-висок ред), която прави възможно една графика да играе ролята на възел в друга графика, който се нарича подграф, докато препращащата външна графика се нарича суперграф.
В метаграфите суперграфите може да обхващат подграфи итеративно и нивото на влагане може да се нарече ред, така че графиките от по-нисък ред, бидейки подграфи, са затворени в графики на от по-висок ред, като суперграфи.
Основен пример за такава ситуация е изразяването на вярвания на различни субекти, отнасящи се до едни и същи споделени обекти, но включващи различни връзки между тези обекти и другите. Например, и Джон, и Джо може да са правили йога с Мери, но Джон също е преживял Мери на туризъм, докато Джо знае, че Мери се занимава с аеробика - така че и двамата имат различни вътрешни образи на Мери, припокриващи се до известна степен. Това може да бъде представено чрез записване на всяко от двете различни субективни преживявания в две отделни подграфики и чрез суперграфика от по-висок порядък, включваща Джо, Джон и тяхното вярване, свързано с тях.
Забележка: Можем да представим такава ситуация с по-прости двоични връзки между собствениците на вярвания и атомарни елементи на техните вярвания, но това изисква възможността да има връзки, прикачени към елементарни възли, което не се поддържа от никакви бази данни с графики или съществуваща рамка за визуализация на графики , с изключение на един: OpenCog, който е основен инфраструктурен компонент на SingularityNET.
OpenCog — обобщена хипер-графика —е уникален просто защото поддържа всичко по-горе. Той не се занимава с възли и връзки, а с атоми, където всеки атом еобобщена хипервръзка, който може да има арност 0, за да представи атом, или арност 2, за да представи всяка обикновена двоична връзка, или арност повече от 2, за да представи всяка хипервръзка. В същото време всяка връзка, бидейки атом, може да бъде свързана с друга връзка, така че мета-графът може да бъде конструиран по няколко начина.
Повече въвеждаща информация може да бъде намерена в следното видео, базирано на слайдовете, посочени тук.
Превръщане на графиките във визуални оформления
Сега нека преминем от графиките към визуалните оформления и функции, които могат да се използват за представянето им.
Оформлениетое начинът, по който възлите и връзките са подредени на екрана или в прозорците на екрана, или върху лист отпечатана хартия. Обикновено в повечето графични рамки политиката за оформление се прилага само за възли и връзките просто следват подредбата на връзките.
Оформленията могат да бъдат естествени, базирани на някакво свойство на възлите като име, което може да бъде сортирано по азбучен ред, или по ранг или важност на възела. Естествените оформления са детерминирани, стига свойствата на възлите да не са променени. Така че всеки път, когато се опитате да изобразите едни и същи възли, те ще се появят по същия начин. Например, детерминистичното оформление в Aigents Graphs се изчислява с хоризонтално подреждане, извършено въз основа на естествения азбучен ред на името на възела (отляво надясно) и вертикално подреждане, извършено на базата на ранг на възел (най-висок — отгоре, най-нисък — отдолу ).
В допълнение, оформленията могат да бъдат разделени на няколко слоя, така че възлите от различни типове да се появяват на различни слоеве, изолирани върху графики, пространствено в различни области. Разрязването може да бъде вертикално(напр. хора отгоре, дейности отдолу) с хоризонтални слоеве или хоризонтално(напр. хора отдясно, дейности отляво) с вертикални колони.
Другият начин за справяне с проблем с разположението на възлите е така нареченото насочено към сила оформление, което се опитва да изчисли донякъде балансирано разположение на възлите, симулиращи реални физически сили, действащи върху тях.
Обикновено симулираните физически сили са възли, които се бутат един друг в противоположни посоки, но връзките дърпат свързани възли заедно. По избор могат да бъдат въведени допълнителни сили като граници или връзки, които отблъскват възлите.
Важното свойство за настройка на такива оформления на сила е баланс, което балансира силите на издърпване и натискане въз основа на степента на свързаност на графиката. Това е така, защото при една и съща стойност на баланса слабо свързана графика може да се разпръсне около границите с празно пространство в средата, докато силно свързана графика може да изглежда като неразличима бъркотия от възли, претъпкани в средата. Така че „по-ниският баланс“ може да е необходим в един случай и „по-високият баланс“ в друг.
Важната част от прилагането на силовото оформление е първоначалното подреждане на възлите на графиката, което може да бъде детерминистично въз основа на някои естествени критерии, както е обсъдено по-горе, или случайно или комбинирани. При сложни графики, силовото оформление осигурява добре изглеждаща, но едва четлива картина, така че са необходими допълнителни усилия за пренареждане на някои части от графиката ръчно, за да станат четими.
Другият практичен начин за постигане на разумно разположение на силата е да се направи първоначалното разпределение частично или напълно произволно и да се повтори прилагането на оформлението под ръчен контрол, докато се постигне разумно разпределение на възли и връзки.
Когато е включено детерминистично първоначално разпределение — и то се използва въз основа на някакъв естествен ред — разположението на силата може да бъде ограничено да ограничава силите само в „хоризонтална“ посока или във „вертикална“ посока, или да бъде оставено да действа и в „и двете“ посоки.
Другите важни характеристики на визуализацията на графиката включват свойствата на възлите (върховете) и връзките (ръбовете) - като цветовете, използвани за изобразяване на връзки и вътрешности и граници на възли, дебелината на границите на възлите, "ореолите", използвани за ограждане на възлите с цветовете и ширините на тези ореоли и ширините на връзките. Всичко това може да бъде конфигурирано по начин, специфичен за конкретна графика, използвана за справяне с конкретен проблем, и ще имаме повече дискусии по тях в бъдеща публикация. Обикновено ширините на стрелките, представляващи връзки на претеглени графики, съответстват на теглата или стойностите на истината на тези връзки.
И накрая, за да обясня цветовете на възлите и „ореолите“, присъстващи във всички примери по-горе, трябва да спомена, че наситеността по подразбиране и ширината на „ореола“ в Aigent Graph съответства на ранг на възел, изчислен на основата на алгоритъм за репутация. Стойността на ранга на възела — в зависимост от конкретния тип графика — съответства на степента, в която възелът може да играе роля в корен на вкоренена дървовидна графика или хъб във всяка друга графика. Възлите с повече корени на връзката или центрове имат по-голяма наситеност на цветовете и по-големи ширини на „ореоли“ около тях.
Как можете да се включите?
Не забравяйте да посетите нашия форум на общността, за да разговаряте за изследването, споменато в публикацията. През следващите седмици ще ви предоставим повече вътрешен достъп до революционното изследване на AI на SingularityNET, както и ще опишем подробно спецификата на нашата разработка. Моля, вижте нашите пътни карти за допълнителна информация.
