意味ネットワークとは？意味をやさしく解説

意味ネットワークとは

意味ネットワーク（semantic network）は、人間の記憶、特に意味記憶の構造をモデル化したものです。これは、概念間の意味的な関係をネットワークとして表現することで、知識を構造的に捉えることを可能にします。知識表現の分野で頻繁に用いられ、概念を表すノード（節）と、概念間の関係を表すリンク（辺）で構成される、有向または無向グラフの形式をとります。

歴史

意味ネットワークの概念は、1956年にリチャード・リチェンスによって機械翻訳のための計算機言語として考案されました。その後、1960年代初頭にはロバート・シモンズ、シェルドン・クラインらが、それぞれのプロジェクトで独自に開発を進めました。特に、アラン・コリンズとキリアンの研究によって広く知られるようになりました。

1980年代後半には、オランダのフローニンゲン大学とトゥウェンテ大学が「知識グラフ」というプロジェクトを開始しました。これは、意味ネットワークのリンクに制約を加えることで、グラフ理論の代数を活用しようとする試みでした。しかし、その後10年間で意味ネットワークと知識グラフの区別は曖昧になり、2012年にはGoogleが「ナレッジグラフ」という形で知識グラフを公表しました。現在では、データサイエンスの分野でも活用されています。

基礎

意味ネットワークは、ある概念が他の概念とどのように関連しているかを理解するのに適しています。多くの場合、認知科学的な観点に基づき、分類階層の中で体系化できるノードとリンクで構成されています。この構造は、活性化拡散モデル、継承、プロトオブジェクトとしてのノードといった概念の発展に寄与しました。

実装面では、Pythonやなどのプログラミング言語やデータ形式を利用して、意味ネットワークを構築することができます。

解説

人間の記憶は、コンピュータのメモリのように情報量で直接的に表現することは困難です。そのため、意味ネットワークのようなモデルが必要になります。これは、集合論を基礎としたモデルなど、様々な形式で表現されます。

具体的な構造としては、概念がノード（円）で、関係性がリンク（矢印）で表現されます。リンクには、「〜である（is-a）」や「〜を持つ（has-a）」など、概念間の様々な関係を表すラベルが付与されます。

例えば、「太郎は日本人である」、「日本人は人種である」、「人間は人種を持つ」、「人間は動物である」というような関係をリスト化することで、意味ネットワークを構築できます。このネットワークに対して、「太郎は動物であるか？」と問い合わせると、「太郎」ノードから上位のノードを辿り、「動物」ノードに到達できるため、「太郎は動物である」と結論付けることができます。このように、意味ネットワークは簡単な応答型ロボットの対話プログラムなどにも応用できます。

参考文献

- Allen, J. and A. Frisch (1982). "What's in a Semantic Network". In: Proceedings of the 20th. annual meeting of ACL, Toronto, pp. 19–27.
- John F. Sowa, Alexander Borgida (1991). Principles of Semantic Networks: Explorations in the Representation of Knowledge.

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