Фреймы.

Метод представления знаний с помощью фреймов предложен М.Минским. Фрейм — это структура, предназначенная для представления стереотипной ситуации. Каждый фрейм описывает один концептуальный объект, а конкретные свойства этого объекта и факты, относящиеся к нему, описываются в слотах — структурных элементах данного фрейма. Все фреймы взаимосвязаны и образуют единую фреймовую систему, в которой объединены и процедурные знания. Концептуальному представлению свойственна иерархичность, целостный образ зна­ний строится в виде единой фреймовой системы, имеющей иерархическую структуру- В слот можно подставить разные данные: числи или математические соотношения, тексты, программы, правила вывода или ссылки на другие слоты данного или других фреймов.

Фрейм определяется как структура следующего вида:

(ИМЯ ФРЕЙМА;

ИМЯ СЛОТА1 (ЗНАЧЕНИЕ СЛОТА1)

ИМЯ СЛОТА2 (ЗНАЧЕНИЕ СЛОТА2)

…………………………………………………

ИМЯ СЛОТАN (ЗНАЧЕНИЕ СЛОТАN))

 

 

Определим, например, фрейм для объекта «Служащий»:

(Служащий

ФИО (Петров И. П.)

Должность (инженер)

Категория(2)

……………………………)).

 

Если значения слотов не определены, то фрейм называют фреймом-прототипом, в противном случае — конкретным фреймом или экземпляром фрейма.

В теории фреймов ничего не говорится о методах реализации фрейма. Вслед за появ­лением теории фреймов появилось целое семейство систем программирования, поддер­живающих концепцию фрейм-подхода: KRL, GUS, FRL, OWL и другие.

Для большинства фреймовых языков свойственно иерархическое описание объектов предметной области с использованием типовых фреймов. При этом широко использует­ся механизм наследования свойств одного объекта (представленных в виде значений слотов связанного с ним фрейма) другими объектами. Используются такие виды насле­дования, как класс — подкласс, класс — экземпляр класса. Это позволяет согласовать однотипную информацию различных объектов, а также в дальнейшем обеспечить соот­ветствующее их поведение.

Фреймовые системы относят к процедуральной форме представления знаний. Объяс­няется это тем, что управление выводом во фреймовых системах реализуется путем под­ключения так называемых присоединенных процедур, разрабатываемых пользователем.

Процедуры связываются со слотами и обычно именуются демонами и слугами. Де­мон - это процедура, которая активизируется автоматически, когда в ее слот подставля­ется значение или проводится сравнение значений. Слуга — это процедура, которая ак­тивизируется по запросу — при возникновении определенного события.

С использованием присоединенных процедур можно запрограммировать любую про­цедуру вывода на фреймовой сети. Механизм управления выводом организуется следу­ющим образом. Сначала запускается одна из присоединенных процедур некоторого фрей­ма, называемого образцом. Образец — это, по сути, фрейм-прототип, т. е. у него заполнены на все слоты, а только те, которые описывают связи данного фрейма с другими. Затем в силу необходимости, посредством пересылки сообщений, последовательно запускают­ся присоединенные процедуры других фреймов и таким образом осуществляется вывод.

Язык представления знании, основанных на фреймовой модели, эффективен для структурного описания сложных понятий и решения задач, в которых в соответствии с ситуацией желательно применять различные способы вывода. В то же время на таком языке затрудняется управление завершенностью и постоянством целостного образа. В частности, по этой причине существует опасность нарушения присоединенной процеду­ры, проблема зацикливания процесса вывода.

Отметим, что фреймовую модель без механизма присоединенных процедур, а следо­вательно, и без механизма пересылки сообщений, часто используют как базу данных си­стемы продукций.