23658

Представление знаний с применением фреймов

Лекция

Информатика, кибернетика и программирование

Понятие фрейма и слота В сложных семантических сетях включающих множество понятий процесс обновления узлов и контроль связей между ними становится затруднительным. В каждом узле понятия определяются набором атрибутов и их значениями которые содержатся в слотах фрейма. Слот это атрибут связанный с узлом в системе основанной на фреймах. Слот является составляющей фрейма.

Русский

2013-08-05

143.5 KB

6 чел.

© SerP   С.Хабаров  - Лекция по курсу "Информационные технологии " (5 стр.)  стр. 5

7. Представление знаний с применением фреймов

7.1. Понятие фрейма и слота

В сложных семантических сетях, включающих множество понятий, процесс обновления узлов и контроль связей между ними становится затруднительным. При этом количество опосредованных родовидовых связей между понятиями резко возрастает.

Основная идея фреймового подхода к представлению знаний заключается в том, что все, что касается понятия или ситуации, не «размывается по сети», а представляется во фрейме.

Фреймом называется структура для описания понятия или ситуации, состоящая из характеристик этой ситуации и их значений.

Фрейм можно рассматривать как фрагмент семантической сети, предназначенный для описания понятий со всей совокупностью присущих им свойств.

Понятие о деловом отчете в системе, основанной на фреймах, может иметь следующий вид рис. 7.1.

Рис. 7.1. Деловой отчет в системе, основанной на фреймах

Графически это выглядит аналогично семантической сети, но принципиальное отличие состоит в том, что каждый узел во фреймовой системе имеет вид рис. 7.2.

Рис. 7.2. Фрейм

Автор идеи фреймового подхода Марвин Минский дал такое определение: «Фрейм – это структура данных, представляющая стереотипную ситуацию, вроде присутствия внутри жилой комнаты или сбора на вечеринку. К каждому фрейму присоединяется несколько видов информации. Часть информации о том, как использовать фрейм. Часть о том, чего можно ожидать далее. Часть о том, что следует делать, если ожидания не подтвердятся».

В каждом узле понятия определяются набором атрибутов и их значениями, которые содержатся в слотах фрейма.

Слот - это атрибут, связанный с узлом в системе, основанной на фреймах.

Слот является составляющей фрейма. Имя слота соответствует типу атрибута, значением слота может быть экземпляр атрибута, другой фрейм или фасет.

С каждым слотом может быть связана одна или несколько процедур, которые выполняются, когда изменяются значения слотов.

Чаще всего со слотами связываются процедуры:

  1.  Если - добавлено (выполняется, когда новая информация помещается в слот);
  2.  Если - удалено (выполняется при удалении информации из слота);
  3.  Если - нужно (выполняется, когда запрашивается информация из слота, а он пуст).

Эти процедуры могут следить за приписыванием информации к данному узлу и проверять, что при изменении значения производятся соответствующие действия.

7.2. Фреймовые системы и их функционирование

Для иллюстрации работы этого класса СОЗ рассмотрим иерархию понятия отчета, структура которого определена выше, но уже со всеми слотами, их значениями и процедурами (рис. 7.3).

Допустим, что некоторые слоты имеют значение по умолчанию. Каким образом можно использовать так организованные данные?

Если системе задан запрос: «Мне нужен финансовый отчет о выполнении проекта по новой технологии», то интерфейсная программа анализирует его и

  1.  Вносит «проект по новой технологии» в слот «ТЕМА» следующего пустого узла «Финотчет» (в нашем примере это узел №3).
    Далее все происходит автоматически:
  2.  Процедура «если – добавлено», связанная со слотом «ТЕМА», осуществляет поиск руководителя этого проекта. Допустим, что его фамилия Иванов. Процедура вписывает его фамилию в слот «АВТОР» финансового отчета №3. Если руководитель этой темы не будет найден, в слот «АВТОР» будет наследовано значение класса, а именно текст «РУКОВОДИТЕЛЬ ПРОЕКТА».

Рис. 7.3. Функционирование фреймовой системы

  1.  Процедура «если – добавлено», связанная со слотом «АВТОР», начинает выполняться, т.к. в слот только что было вписано новое значение. Эта процедура начинает составлять сообщение, чтобы отправить его Иванову, но обнаруживает, что нет нужной даты исполнения.
  2.  Процедура «если – добавлено», просматривая слот «ДАТА» и найдя его пустым, активирует процедуру «если – нужно», связанную с этим слотом, которая, анализируя текущую дату (например 12.04.96), решит, что «30 июня» ближайшее к ней и впишет эту дату в слот «ДАТА».
  3.  Теперь процедура «если – добавлено», связанная со слотом «АВТОР», найдет, что еще одно значение, которое нужно включить в сообщение, т.е. объем отчета, отсутствует. Слот «ОБЪЕМ» не связан с процедурами и ничем помочь не может. Однако выше узла № 5 существует узел общей концепции финансового отчета, содержащий значение объема. Процедура, используя концепцию наследования свойств класса, использует значение объема и составляет следующее сообщение: «Господин Иванов, подготовьте финансовый отчет по проекту новой технологии к 30 июня объемом 2 страницы».

Если в какой-то момент фамилия Иванов будет удалена из слота «АВТОР», то система автоматически отправит ему сообщение, что его отчет не требуется.

В рассмотренном примере заполнителями служили конкретные экземпляры атрибутов (заполняемые по умолчанию). Вместе с тем, заполнителями слотов могут быть:

  •  имена других фреймов системы, на которые делается ссылка;
  •  фасеты («агрегат», «диапазон», «по умолчанию» и др.).

Расширим рассмотренный выше пример для иллюстрации этих понятий (рис. 7.4.):

Рис. 7.4. Функционирование фреймовой системы

При определении фреймов фасет «агрегат» указывает на то, что должны быть заданы требуемые объекты, а «интервал» - на то, что должен быть выбран один из множества объектов.

Эта информация используется интерфейсной программой при вводе информации.

7.3. Обобщенная структура фрейма

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 таблицы 7.1.

Таблица 7.1

Структура фрейма

ИМЯ ФРЕЙМА

Имя
слота

Указатель
наследования

Указатель
типа

Значение
слота

слот 1

слот 2

-------

слот N

Слотом фрейма называется элемент данных для фиксации знаний об объекте, которому отведен данный фрейм.

Перечислим параметры слотов:

Имя слота. 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:

  •  имя пользователя, определяющего фрейм;
  •  дату определения или модификации фрейма;
  •  комментарий.

Указатель наследования. Он показывает, какую информацию об атрибутах слотов во фрейме верхнего уровня наследуют слоты с теми же именами во фрейме нижнего уровня. Типичные указатели наследования:

  •  S (тот же) - слот наследуется с теми же значениями данных;
  •  U (уникальный) - слот наследуется, но данные в каждом фрейме могут принимать любое значение;
  •  I (независимый) - слот не наследуется.

Указатель типа данных. Типом данных, включаемых в слот, могут быть:

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

С помощью механизма управления исследованием по отношениям IS_A осуществляется автоматический поиск и определение значений слотов фрейма верхнего уровня и присоединенных процедур.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

11654. Исследование простейших линейных цепей 130.5 KB
  Лабораторная работа №1 Исследование простейших линейных цепей Цель работы: изучить изменения гармонических и импульсных сигналов при прохождении через дифференцирующие и интегрирующие цепи; уметь правильно выбирать параметры линейных цепей в зависимости
11655. Исследование колебательных контуров 352 KB
  Лабораторная работа №2 Исследование колебательных контуров Цель работы: исследование последовательного параллельного колебательного контура и связанных контуров. Приборы и принадлежности: 1. Генератор сигналов низкочастотный типа Г3112 Г333 Л30 или аналоги...
11656. Исследование характеристик полупроводниковых диодов, стабилитронов, туннельных диодов 105 KB
  Лабораторная работа №3 Исследование характеристик полупроводниковых диодов стабилитронов туннельных диодов Цель работы: ознакомиться с принципами действия и основными параметрами диодов стабилитронов выпрямительных диодов. Приборы и принадлежности: ...
11657. Исследование логических схем 546.5 KB
  PAGE 51 Лабораторная работа №4 Исследование логических схем Цель работы: изучить работу основных логических элементов Приборы и принадлежности: Осциллограф универсальный типа С167 С168 С165 или аналогичный. Лабораторный модуль. В...
11658. ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ АМПЛИТУДНО-МОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ 84.5 KB
  Лабораторная работа №5 ИССЛЕДОВАНИЕ АМПЛИТУДНОЙ МОДУЛЯЦИИ И ДЕТЕКТИРОВАНИЯ АМПЛИТУДНОМОДУЛИРОВАННЫХ КОЛЕБАНИЙ Цель работы: ознакомиться с принципами действия и основными параметрами амплитудной модуляции и детектирования амплитудномодулированных колебани
11659. ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ 219 KB
  Лабораторная работа №6 ИССЛЕДОВАНИЕ БИПОЛЯРНЫХ ТРАНЗИСТОРОВ Цель работы: ознакомиться с основными параметрами транзистора и снять его статические входные и выходные характеристики. Приборы и принадлежности: 1. Встроенный микроамперметр РА1. 2. Встроенный ...
11660. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ 151.5 KB
  Лабораторная работа №7 ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛЕВЫХ ТРАНЗИСТОРОВ Цель работы: ознакомиться с устройством и принципом действия полевых транзисторов снять основные характеристики полевого транзистора. Приборы и принадлежности: 1. Встроенные вольтметры PV1 PV2. 2. В
11661. ИССЛЕДОВАНИЕ LC-ГЕНЕРАТОРА 182 KB
  Лабораторная работа №8 ИССЛЕДОВАНИЕ LCГЕНЕРАТОРА Цель работы: изучить работу и провести исследование LCгенератора с трансформаторной связью. Приборы и принадлежности: 1. Генератор сигналов низкочастотный типа Г3112 Г333 Л30 или аналогичный. 2. Милливо...
11662. ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ 225 KB
  Лабораторная работа № 9 ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЕРИОДИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ Цель работы теоретический расчет и экспериментальное изучение спектров периодических сигналов. 9.1. Краткая теория Периодическим называется сигнал для которого где посто...