Объектное Представление знаний

Вопросы, подлежащие изучению

4.1. Фреймы и слоты.

4.2. Наследование свойств.

Пояснения к вопросам

4.1. Термин фрейм (от английского frame, что означает «каркас» или «рамка») был предложен Маренном Минским, одним из пионеров искусственного интеллекта, в 70-е годы для обозначения структуры знаний для восприятия пространственных сцен. Эта модель, как и семантическая сеть, имеет глубокое психологическое обо­снование.

Фрейм — это абстрактный образ для представления некоего стереотипа восприятия.

В психологии и философии известно понятие абстрактного образа. Например, произнесение вслух слова «комната» порождает у слушающих образ комнаты: «жилое помещение с четырьмя стенами, полом, потолком, окнами и дверью, пло­щадью 6-20 м²». Из этого описания ничего нельзя убрать (например, убрав окна, мы получим уже чулан, а не комнату), но в нем есть «дырки» или «слоты» — это незаполненные значения некоторых атрибутов — например, количество окон, цвет стен, высота потолка, покрытие пола и др.

В теории фреймов такой образ комнаты называется фреймом комнаты. Фреймом также называется и формализованная модель для отображения образа.

Различают фреймы-образцы, или прототипы, хранящиеся в базе знаний, и фрей­мы-экземпляры, которые создаются для отображения реальных фактических си­туаций на основе поступающих данных. Модель фрейма является достаточно универсальной, поскольку позволяет отобразить все многообразие знаний о мире через:

- фреймы-структуры, использующиеся для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель);

- фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент);

- фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров, празднование име­нин);

- фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства) и др.

Традиционно структура фрейма может быть представлена как список свойств:

ИМЯ ФРЕЙМА, (имя 1-го слота: значение 1-го слота),

(имя 2-го слота: значение 2-го слота),

. ………………………………………..

(имя N-го слота: значение N-го слота)).

Ту же запись можно представить в виде таблицы 1, дополнив ее столбцами.

Табл.1. Структура данных фрейма

Имя фрейма	Указатель наследования	Указатель атрибутов слота	Значение слота	Демон
Слот 1
Слот 2
………
Слот N

В структуре данных фрейма:

- имя фрейма – идентификатор, присваиваемый фрейму (имя – уникальное в данной фреймовой системе);

- имя слота - обычно имя слота не несет никакой смысловой нагрузки и является лишь идентификатором данного слота имени: IS-A, DDESEN-DANTS (указатель прямого дочернего фрейма), COMMENT (комментарий),…

- указатели наследования - показывают информацию об атрибутах слотов во фрейме верхнего уровня, наследуют слоты с такими же именами во фрейме нижнего уровня;

- указатель атрибутов слота - указание типа данных. Указывается, что слот имеет численное значение, либо является текстом, либо является присоединенной процедурой, либо служит указателем другого фрейма,… Типы данных: FRAME (фрейм), INTEGER (целый), REAL (действительный), BOOL (булевый), LISP (присоединенная процедура), TEXT (текст), TABLE (таблица),...

- значение слота - вводится значение слота;

- демон – процедура, автоматически запускаемая при выполнении некоторого условия. Например, демон IF_NEEDED запускается, если в момент обращения к слоту его значение не было установлено, IF_ADDED запускается при подстановке в слот значения,...

Существует несколько способов получения слотом значений во фрейме-экзем­пляре:

- по умолчанию от фрейма-образца;

- через наследование свойств от фрейма, указанного в слоте АКО;

- по формуле, указанной в слоте;

- через присоединенную процедуру;

- явно из диалога с пользователем;

- из базы данных.

4.2. Важнейшим свойством теории фреймов является заимствование из теории се­мантических сетей — так называемое наследование свойств. И во фреймах, и в се­мантических сетях наследование происходит по АКО-связям (A-Kind-Of = это). Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются, то есть переносятся, значения аналогичных слотов.

Пример 4. В сети фреймов на рис. 2 понятие «ученик» наследует свойства фреймов «ребенок» и «человек», которые находятся на более высоком уровне иерархии. Так, на вопрос «любят ли ученики сладкое» следует ответ «да», так как этим свойством облада­ют все дети, что указано во фрейме «ребенок». Наследование свойств может быть час­тичным, так как возраст для учеников не наследуется из фрейма «ребенок», поскольку указан явно в своем собственном фрейме.

Рис.2. Сеть фреймов

Основным преимуществом фреймов как модели представления знаний является то, что она отражает концептуальную основу организации памяти человека, а также ее гибкость и наглядность.

Дата добавления: 2014-12-17