Фреймы представления знаний

Отправным моментом для теории фреймов служит тот факт, что человек, пытаясь познать новую для себя ситуацию или по-новому взглянуть на уже привычные вещи, выбирает из своей памяти некоторую структуру данных (образ), называемую фреймом, с таким расчетом, чтобы путем изменения в ней отдельных деталей сделать ее пригодной для понимания более широкого класса явлений или процессов.

Фреймовая модель основана на концепции Марвина Мински (профессора Массачусетского технологического института), предложенной в 70-х годах, и представляет собой систематизированную психологическую модель памяти человека и его сознания.

Фрейм является структурой данных для представления стереотипной ситуации. С каждым фреймом ассоциирована информация разных видов:

  • каким образом использовать фрейм
  • что может повлечь за собой этот фрейм
  • что делать в случае, если не сбылись ожидания

В общем случае фрейм представляет собой таблицу, структура и принципы организации которой являются развитием понятия отношения в реляционной модели данных. Обобщенная структура фрейма имеет вид:

ИМЯ ФРЕЙМА

Имя слота

Тип значения

Значение слота

слот 1

слот 2

...

слот N

 

 

 

Слотом фрейма называется элемент данных для фиксации знаний об объекте, которому отведен данный фрейм. Каждый слот должен иметь уникальное имя во фрейме, к которому он принадлежит. Имя слота в некоторых случаях может быть служебным. Среди служебных имен могут быть: комментарий, дата и т.д.

Слот может принимать значение одного из следующих типов:

  • FRAME (указатель) - указывает имя фрейма верхнего уровня.
  • ATOM (переменная);
  • TEXT (текстовая информация);
  • LIST (список);
  • LISP (присоединенная процедура).

Группы семантически близких друг к другу фреймов объединены в систему фреймов. Результаты действий представляются в виде трансформаций между фреймами системы. Это дает возможность моделировать такие понятия, как внимание и ценность информации, сделать более экономичными некоторые типы вычислений, а также показать эффективность использования фреймов в системах искусственного интеллекта.

Основным преимуществом фреймов как модели представления знаний является то, что они отражают концептуальную основу организации памяти человека, а также ее гибкость и наглядность. Наиболее ярко достоинства фреймовых систем проявляются в том случае, если родовидовые связи изменяются нечасто и предметная область насчитывает немного исключений. Во фреймовых системах данные о наследовании хранятся явно, как и знания других типов. Значения слотов представляются в системе в единственном экземпляре, поскольку включаются только в один фрейм, описывающий наиболее понятия из всех тех, которые содержит слот с данным именем. Такое свойство систем фреймов обеспечивает экономное размещение базы знаний в памяти компьютера. Еще одно достоинство фреймов состоит в том, что значение любого слота может быть вычислено с помощью соответствующих процедур или найдено эвристическими методами. То есть фреймы позволяют манипулировать как декларативными, так и процедурными знаниями.

К недостаткам фреймовых систем относят их относительно высокую сложность, что проявляется в снижении скорости работы механизма вывода и увеличения трудоемкости внесения изменений в родовую иерар­хию. Поэтому при разработке фреймовых систем уделяют наглядным способам отображения и эффективным средствам редактирования фреймовых структур.

В настоящее время термин «фреймовый» часто заменяют термином «объектно-ориентированный». Этот подход является развитием фреймового представления. Шаблон фрейма можно рассматривать как класс, экземпляр фрейма — как объект. Языки объектно-ориентированного программирования (ООП) предоставляют средства создания классов и объектов, а также средства для описания процедур обработки объектов (методы).

Тэги: искусственный интеллект фреймы


 


 
архив

подписка