Фреймовые модели представления знаний. Классификация фреймов

Термин фрейм (от англ. frame – рамка, каркас) предложен Марвином Минским, одним из пионеров ИИ, 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.

Отправным моментом для данной теории 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 нами фреймом, с таким расчетом, чтобы путем изменения в ней отдельных деталей сделать ее пригодной для понимания более широкого класса явлений или процессов.

Фрейм является структурой данных для представления стереотипной ситуации. С каждым фреймом ассоциирована информация разных видов. Одна ее часть указывает, каким образом следует использовать данный фрейм, другая - что предположительно может повлечь за собой его выполнение, третья - что следует предпринять, если эти ожидания не подтвердятся.

Фрейм можно представлять себе в виде сети, состоящей из узлов и связей между ними. "Верхние уровни" фрейма четко определены, поскольку образованы такими понятиями, которые всегда справедливы по отношению к предполагаемой ситуации. На более низких уровнях имеется много особых вершин-терминалов или "ячеек", которые должны быть заполнены характерными примерами или данными.

Фреймы:

· фреймы-образцы, или прототипы (протофреймы), хранящиеся в базе знаний;

· 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, празднование именин);

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

Фрейм-прототип - фрейм, в котором значения слотов не определены.

Во фреймовых моделях фиксируется жесткая структура информационных единиц, которая называется фреймом-прототипом. В общем виде она выглядит следующим образом:

(Имя фрейма:

Имя слота 1 (значение слота 1);

Имя слота 2 (значение слота 2);

...

Имя слота К (значение слота К)

)

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

Имя слота	Значение слота	Способ получения значения	Присоединенная процедура

Основное преимущество фреймов как модели представления знаний – эта модель отражает концептуальную основу организации памяти человека, а также ее гибкость и наглядность.

Специальные языки представления фреймов: FRL (Frame Representation Language), KRL (Knowledge Representation Language), фреймовая «оболочка» Карра, широко известны фрейм-ориентированные ЭС ANALYST, МОДИС, TRISTAN, ALTERID и др.