Фреймова модель задання знань

Теорія фреймів (1975 р. М.Мінський). "фрейм" – англ. Frame ("рамка", "каркас"). Мінський: знання групуються в модулі, і назвав фреймами ці модулі. Інтуїтивно фрейм - каркас, на якому тримаються знання (або рамка, на основі якої описуються різноманітні об’єкти та ситуації). Мінський: коли людина потрапляє в нову ситуацію, вона співставляє цю ситуацію з тими фреймами, які зберігаються у неї в пам’яті.

Фрейм - структура даних, що призначена для опису типових ситуацій або типових понять. М. Мінський визначав фрейм як мінімальний опис деякої сутності, такий, що подальше скорочення цього опису призводить до втрати цієї сутності.

E.g. Фрейм "Студента". Прізвище, ім’я та по-батькові, факультет, курс => представляються слотами. Опис = заповнення слотів конкретними значеннями. Екземпляри понять утворюються в результаті конкретизації фреймів понять.

Ієрархія понять. Фрейм "Студент" наслідує слоти від фрейму "Людина". Заповнені слоти можуть успадковуватися фреймами-нащадками.

Один і той самий предмет може описуватися різними фреймами, які відповідають різним умовам спостерігання цього предмета. Риси, спільні для цих різних фреймів, описуються базовим фреймом.

Фрейм може мати таку структуру:

1) Ім`я фрейму. Цей ідентифікатор є єдиним в даній фреймовій системі.

Кожний фрейм складається з довільного числа слотів (декілька з них системні, решта - користувача). Слоти: а) IS - A, що вказує на фрейм-предок даного фрейму; b) слот - вказівник фреймів нащадків, який є списком вказівників цих фреймів; с) слот для введення імені користувача, дати визначення, дати зміни, тексту коментаря; d) інші слоти.

Кожний слот в свою чергу задається фіксованою структурою даних.

2) Ім`я слоту - ідентифікатор, унікальний в фреймі. Деякі імена слотів мають смислове навантаження: а) IS - A(визначає тип відношення); b) DESENDANTS (вказівник прямого дочірнього фрейму); c) DEFINED BY (користувач, який визначає фрейм); d) DEFINEDON (дата визначення фрейму); e)MODIFIEDON (дата модіфікації фрейму); f)COMMENT - коментар; g)HAS_PART, RELATIONS - системні і використовуються при редагуванні бази знань і керуванні виведенням.

3) Вказівники наслідування використовуються тільки в фреймових системах ієрархічного типу, що грунтуються на відношеннях "IS - А". Вони вказують, яку інформацію про атрибути слотів фрейму вищого рівня наслідують слоти з таким же ім`ям в фреймі нижчого рівня.

4) Визначення типу даних - вказується, що слот має числове значення, або виступає вказівником іншого фрейму.

5) Значення слоту. Поле для введення значення слоту. Значення слоту повинно співпадати з вказанним типом даних цього слоту, і, крім того, повинна виконуватись умова наслідування.

6) Демон. Тут дається визначення демонів типу if-needed, if-аdded, if-removed. Демоном називається процедура, яка автоматично запускається при виконанні деякої умови. Демони запускаються при зверненні до відповідного слоту. Наприклад, демон if-needed запускається, якщо в момет звернення до слоту його значення не було встановленно, if-added - при підстановці значення в слот, if-removed - при стиранні значення слоту.

Спеціалізовані мови для представлення знань фреймами: KRL та ін. Часто фреймові моделі ще називаються об'єктними. Загальна форма об’єктного представлення визначається як: Об’єкт, (атрибут_j, значення_ j)(j = 1, … m). Об’єктна модель лягла в основу об'єктно-орієнтованих мов програмування, таких, як Smalltalk, C++, Delphi.

Зв’язок між семантичними мережами та фреймами: на сучасному етапі фреймові моделі та семантичні мережі розглядають, як правило, у спільному контексті: -> вузли семантичної мережі - як фрейми з власною внутрішньою структурою; <- можна вводити різноманітні зв’язки між слотами фреймів. Тоді фрейм набуває рис семантичної мережі.