Фреймовые модели

Семантические сети, несмотря на большие возможности, связанные с богатством средств для отображения отношений между понятиями и объектами, обладают некоторыми недостатками. Произвольная структура и различные типы вершин требуют большого разнообразия процедур обработки информации, что усложняет программное обеспечение ЭВМ. Это обусловило появление особых типов семантических сетей: синтагматические цепи, сценарии, фреймы и т.п. Остановимся на фреймовых представлениях.

Термин «фрейм» (frame – рамка) был предложен Минским [14]. Любое представление о предмете, объекте, стереотипной ситуации у человека как бы обрамлено характеристиками и свойствами объекта или ситуации, которые размещаются в так называемых слотах фрейма.

Формально под фреймом обычно понимают структуру следующего вида:

[ < f >, < V₁, g₁ >, < V₂, g₂ >,, < V₃, g₃ >,….., < V_n, g₃ > ].

Здесь f – имя фрейма, пара < V_i, g_i > - это i – ый слот, где V_I – имя слота, а g_I – его значение. Значением слота может быть практически все что угодно (числа или математические соотношения, тексты на естественном языке, программы, правила вывода или ссылки на другие слоты данного фрейма или других фреймов и т.п.).

Фреймы иногда делят на две группы: фреймы-описания и ролевые фреймы. Рассмотрим примеры.

Фрейм-описание:

[ < фрукты >, < виноград, болгарский 20 т >, < яблоки, Джонатан 10 т >, < вишня, владимирская 200 кг > ].

Ролевой фрейм:

[ < перевезти >, < что, прокат 300 т >, < откуда, Кривой Рог>, < куда, Одессу >, < чем, железнодорожным транспортом >, < когда, в декабре 1998 года > ].

В ролевом фрейме в качестве имен слотов выступают вопросительные слова, ответы на которые являются значениями слотов. Если в примерах в общем выражении для фрейма убрать все значения слотов, оставив только имена, то получим конструкцию, называемую протофреймом (прототипом фрейма). Фреймы с конкретными значениями называются фреймами-экземплярами. Рассмотрим примеры.

Протофрейм:

[ < Cписок сотрудников >, < фамилия (значение слота 1) >, < год рождения (значение слота 2) >, < специальность (значение слота 3) >, < стаж (значение слота 4) > ].

Фрейм – экземпляр:

[ < Cписок сотрудников >, < фамилия (Попов-Сидоров-Иванов-Петров) >, < год рождения (1965-1968-1947-1958) >, < специальность (слесарь-токарь-токарь-сантехник) >, < стаж (5-21-32-23) > ].

Фреймы обладают свойством вложенности, то есть в качестве значения слота может выступать система имен слотов более глубокого уровня. Свойство вложенности, возможность иметь в качестве значений слотов ссылки на другие фреймы и на другие слоты того же самого фрейма обеспечивают фреймовым языкам удовлетворение требованиям структурированности и связности знаний[10]. С учетом возможности наследования структура данных фрейма может выглядеть так: (см. рис.2.6).

	Рис 2..6. Структура данных фрейма

Имя фрейма – это идентификатор, присваиваемый фрейму. Фрейм должен иметь уникальное имя в системе. Слотов во фрейме может быть произвольное число. Некоторые из них определяются самой системой для выполнения специфических функций, а остальные определяются пользо-вателем. В их число входят слот IS-A, показывающий фрейм-родитель данного фрейма, слот указателей дочерних фреймов, который является списком указателей этих фреймов, слот для ввода имени пользователя, даты изменения, текста комментария и другие слоты. Каждый слот, в свою очередь, также представлен определенной структурой данных.

Имя слота - это идентификатор, присваиваемый слоту; слот должен иметь уникальное имя во фрейме. Некоторые слоты называются системными и используются при редактировании базы знаний и управлении выводом.

Указатели наследования касаются только фреймовых систем иерар-хического типа, основанных на отношениях «абстрактное - конкретное». Они показывают, какую информацию об атрибутах слотов во фрейме верхнего уровня наследуют слоты с такими же именами во фреймах нижнего уровня. Типичные указатели наследования:

Ø U (первая буква слова Unique - уникальный) – каждый фрейм может иметь различные слоты с различными значениями;

Ø S – все слоты должны иметь одинаковые значения;

Ø R – значения слотов фрейма нижнего уровня должны находиться в пределах, указанных значениями слотов верхнего уровня;

Ø О – при отсутствии указания значение слота фрейма верхнего уровня становится значением слота фрейма нижнего уровня, но в случае определения нового значения слотов фреймов нижних уровней указываются в качестве значений слотов.

Указатель О выполняет одновременно функции указателей U и S. Несмотря на то, что в большинстве систем допускается несколько вариантов указания наследования, существует немало и таких, где допускается только один вариант. В данном случае можно считать, что используется указатель О значения по умолчанию.

U –уникальный R –установление границ О – игнорировать

Наличие имен фреймов и имен слотов означает, что значения, хранимые во фреймах, имеют характер отсылок и тем самым внутренне интерпретированы. Возможность размещения в качестве слотов приказов вызова тех или иных процедур для исполнения позволяет активизировать программы на основе имеющихся знаний. Таким образом, фреймовые языки удовлетворяют четырем основным признакам знаний – интерпретируемости, структурированности, связности и активности. Использование фреймов в фундаментальных науках дает возможность формирования более строгого понятийного аппарата и комплексирования обычных моделей с фреймовыми формализмами. Для описательных наук фреймы – это один из немногих способов формализации, создания понятийного аппарата. Вернуться

Дата добавления: 2014-01-04