概念グラフ - 百科事典

概念図（CG）は、知識表現のための形式体系です。CGに関する最初の公開論文で、ジョン・F・ソーウァはそれを使用してデータベースシステムで使用される概念スキーマを表現しました。CGに関する最初の本では、人工知能、コンピュータサイエンス、認知科学の多くのトピックに応用されました。

研究分野
1984年以降、モデルは以下の3つの主な方向に発展しました：一階論理のためのグラフィカルインターフェース、論理の図形的計算、グラフベースの知識表現と推論モデル。

= 一階論理のためのグラフィカルインターフェース =

このアプローチでは、一階論理（述語演算）の公式はラベル付きグラフで表されます。概念図交換フォーマット（CGIF）と呼ばれる線形記法は、ISO標準の一般的な論理のための標準化されました。上記の図は概念図の表示形式の例です。各ボックスは概念ノードと呼ばれ、各長円は関係ノードと呼ばれます。CGIFでは、このCGは以下の記述で表されます：
[Cat Elsie] [Sitting *x] [Mat *y] (agent ?x Elsie) (location ?x ?y)
CGIFでは、括弧で概念ノード内の情報を、丸括弧で関係ノード内の情報を囲みます。xとyと呼ばれる参照ラベルは、概念と関係ノードがどのように接続されているかを示します。CLIFでは、これらの文字は次の記述のように変数にマッピングされます：
(exists ((x Sitting) (y Mat)) (and (Cat Elsie) (agent x Elsie) (location x y)))
この例では、CGIFの参照ラベル*xと*yのアスタリスクはCLIFの存在量化的変数にマッピングされ、?xと?yのクエスションマークはCLIFの束縛変数にマッピングされます。CGIFで@every*zで表される全称量化的演算子はCLIFでforall (z)にマッピングされます。推論はグラフを論理公式に変換して、論理推論エンジンを適用することで行われます。

= 論理の図形的計算 =
別の研究分野では、チャールズ・サンダース・ピアスの存在図の研究を続けました。これらは、ソーウァが提案した概念図の起源の一つです。このアプローチは特にDau（Dau 2003）によって開発され、概念図はグラフ理論の意味でのグラフではなく概念図と呼ばれる概念図であり、推論操作はこれらの図に対する操作で行われます。

= グラフベースの知識表現と推論モデル =
チェインとムニエ、モンペリエグループが開発したグラフベースの知識表現と推論モデル（GBKR）の主要な特徴は以下の通りです：

すべての知識（オントロジー、ルール、制約と事実）はラベル付きグラフであり、知識を直感的かつ簡単に理解できる方法で表現する手段を提供します。
推論メカニズムはグラフの概念に基づいており、基本的には古典的なグラフ同型の概念です；これにより、基本的な推論問題を関係データベースの結合クエリに関する問題や制約満足問題などのコンピュータ科学の基本的な問題にリンクすることができます。
形式体系は論理的に基礎付けられており、一階論理における意味を持っており、推論メカニズムは一階論理の導出に関する完全性と有効性を持っています。
計算の観点から、グラフ同型の概念は1990年代に中心的概念として認識され、多くの分野で複雑性の結果と効率的なアルゴリズムが得られました。
COGITANTとCOGUIはGBKRモデルを実装するツールです。COGITANTはGBKRの多くの概念と推論メカニズムを実装するC++クラスのライブラリです。COGUIはGBKR知識ベースの構築に専念したグラフィカルユーザインターフェースであり（COGITANTを統合しており、多くの機能の中でGBKRからRDF/Sへの変換や逆変換を含んでいます）。

参考事項
Alphabet of human thought
Chunking（心理学）
Resource Description Framework（RDF）
SPARQL（グラフクエリ言語）
Semantic network

参考文献
Chein, Michel; Mugnier, Marie-Laure (2009). Graph-based Knowledge Representation: Computational Foundations of Conceptual Graphs. Springer. doi:10.1007/978-1-84800-286-9. ISBN 978-1-84800-285-2.
Dau, F. (2003). The Logic System of Concept Graphs with Negation and Its Relationship to Predicate Logic. Lecture Notes in Computer Science. Vol. 2892. Springer.
Sowa, John F. (July 1976). "Conceptual Graphs for a Data Base Interface" (PDF). IBM Journal of Research and Development. 20 (4): 336–357. doi:10.1147/rd.204.0336.
Sowa, John F. (1984). Conceptual Structures: Information Processing in Mind and Machine. Reading, MA: Addison-Wesley. ISBN 978-0-201-14472-7.
Velardi, Paola; Pazienza, Maria Teresa; De' Giovanetti, Mario (March 1988). "Conceptual graphs for the analysis and generation of sentences". IBM Journal of Research and Development. 32 (2). IBM Corp. Riverton, NJ, USA: 251–267. doi:10.1147/rd.322.0251.

外部リンク
Conceptual Graphs Home Page
Annual international conferences (ICCS) at DBLP
Conceptual Graphs on John F. Sowa's Website