Четвертая конференция по коммерческим вопросам

Имя слота Значение if-needed if-added if-removed

 

 

Декларативные знания

Процедурные знания

 

 

Рис. 3.15. Пример присоединенной процедуры типа демона, дополняющей фрейм

 

Что касается темы, то здесь выполняется следующая обработка. В момент обращения к слоту «тема» фрейма «четвертая конференция по коммерческим вопросам» запускается механизм управления наследованием, с помощью которого осуществляется поиск и применение значения этого слота в соответствующем фрейме верхнего уровня (если в этом фрейме отсутствует данное значение, то поиск осуществляется в другом фрейме верхнего уровня. В реальных системах с базами знаний, представленных фреймами, в целях экономии памяти и других причин часто избегают применения слотов с одинаковыми значениями во фреймах верхнего уровня.)

На рис. 3.15 показан пример фрейма «четвертая конференция по коммерческим вопросам» с присоединенными демонами. Как показано на этом рисунке, в каждом слоте можно указывать три типа демонов. В общих чертах демон функционирует следующим образом. В данном примере в слоте «место проведения» определен демон IF-ADDED с именем «забронировано» (имя функции языка Лисп), который автоматически запускается при подстановке в этот слот значения «конференц-зал». Если этот зал можно занять, то он бронируется, в противном случае, когда зал уже занят, выдается сообщение «бронирование невозможно». Демон IF-NEEDED с именем «WHO?», присоединенный к слоту «имя выступающего», в случае если при обращении к данному слоту его значение было равно NIL (нуль), генерирует запрос: «Кто выступает на четвертой конференции по коммерческим вопросам?» Ответ на этот вопрос передается при подстановке входных данных пользователя в качестве значения слота. Таким образом, из вышеизложенного видно, что демоны запускаются автоматически при обращении к соответствующему слоту.

 

 

Фрейм:АА Фрейм:ВВ

 

 

 

Сообщение

 

Ответ

“33,333”

 

 

Риc. 3.16. Пример присоединенной служебной процедуры, до-полняющей фрейм

 

 

На рис. 3.16 показан пример присоединенной процедуры, названной выше служебной, и способ передачи сообщений с использованием этой процедуры. Функция (команда) MSG, имеющаяся в присоединенной процедуре с именем «вычислить», относящейся к слоту «вычисление» фрейма «АА», служит для передачи сообщений. Структура предложения этой функции выглядит следующим образом:

MSG (имя фрейма, имя слота, параметр,...) Следовательно, три аргумента «среднее арифметическое», «ВВ» и «X» функции MSG являются соответственно аргументами имени слота, имени фрейма и процедурной функции фрейма, передающего сообщение. Механизм передачи/приема сообщений с помощью функции MSG действует следующим образом. Если по сообщению от другого фрейма инициируется присоединенная процедура «вычислить» фрейма «АА», то с помощью функции MSG фрейму «ВВ» передается сообщение, по которому инициируется присоединенная процедура «MEAN» слота «среднее арифметическое» фрейма «ВВ». С помощью этой процедуры вычисляется величина d, т. е. среднее арифметическое трех значений 30, 20, 50 слота «X». Результат вычисления, т. е. «33,333» передается во фрейм «АА»,

Таким образом, во фреймовых системах используются три способа управления выводом: два - с помощью присоединенных процедур - демона и служебной процедуры (или метода) и один - с помощью механизма наследования. Последний способ можно назвать единственным основным механизмом управления выводом, которым оснащаются фреймовые системы. Другими словами, с помощью механизма управления наследованием, базирующегося наотношениях «абстрактное - конкретное» (или отношениях типа IS-A), осуществляется автоматический поиск и определение значений слотов фрейма верхнего уровня и присоединенных процедур служебного типа. Помимо экономии объема памяти и сокращения объема работ при программировании механизм наследования выполняет важную роль в последовательном управлении систем с базами знаний. Посредством объединения демона и служебной процедуры можно рационально реализовать любой механизм управления выводом. Однако для согласованного и правильного функционирования системы в целом, естественно, необходимо ее тщательное проектирование. Kроме того, чтобы системы с базами знаний, основанные на фреймовых системах, извне выглядели интеллектуальными, при их проектировании необходимо предусматривать применение в составе системы присоединенных процедур. Иначе их трудно будет отличить от обычных программ обработки данных.

 

В моделях представления знаний фреймами объединяются декларативные и процедурные знания. В качестве процедурных знаний выступают демоны и присоединенные процедуры. В языках представления знаний фреймами нет специального механизма управления выводом и пользователь должен создавать его сам. Для этого используется три способа управления выводом: с помощью демонов, присоединенных процедур и механизма наследования.

Механизм наследования является единственным основным механизмом, которым оснащаются фреймовые системы. Помимо экономии памяти, он служит и целям управления работой с базами знаний. Объединяя работу демонов и присоединенных процедур, можно реализовать любую схему управления выводом, но это требует тщательного его проектирования. Это дополнительная нагрузка на пользователя, однако язык представления знаний фреймами обладает очень высокой универсальностью, ориентирован на специалистов по искусственному интеллекту и решение сложных прикладных проблем. Относительная простота написания программ для решения интеллектуальных проблем с помощью фреймовых систем может быть достигнута, если фреймовые системы создаются исходя из такого рода проблем.

Часть специалистов по искусственному интеллекту полагают, что нет необходимости специально выделять фреймовые модели в представлении знаний, так как в них объединены все основные особенности моделей остальных типов. Поэтому фреймовые модели часто рассматриваются в общем контексте с сетевыми моделями. В частности, сеть фреймов можно рассматривать как семантическую сеть с блочной структурой, позволяющую реализовать альтернативные интерпретации предметных областей. Фрейм в такой сети содержит информационный и процедурный элементы, которые обеспечивают преобразование информации внутри фрейма и его связь с другими фреймами. Слоты фрейма заполняются конкретной информацией в процессе функционирования фрейма. В сети фреймов могут быть также реализованы и логические связки, и кванторы общности и существования.

Общий вывод заключается в том, что на некотором глубинном уровне все формы представления знания равносильны (в том смысле, что они универсальны, и знания, представленные в одной форме, могут быть преобразованы в другую), но не равноценны (в том смысле, что для различных предметных областей и различных задач более удобными и эффективными в вычислительном отношении оказываются различные формы представления знания).

 

Основным преимуществом фреймов как модели представления знаний является способность отражать концептуальную основу организации памяти человека, а также гибкость и наглядность. К недостаткам можно отнести долговременность выполнения операций.

Специальные языки представления знаний в сетях фреймов FRL (Frame Representation Language) и другие позволяют эффективно строить промышленные ЭС. Широко известны такие фреймо-ориентированные экспертные системы, как ANALYST, МОДИС.