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

67178. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ АНЕСТЕЗИОЛОГИИ. ИНГАЛЯЦИОННЫЙ НАРКОЗ 278 KB
  Универсальной и общепризнанной теории действия анестетиков нет. Ранние теории наркоза в настоящее время представляются полностью несостоятельными: Коагуляционная теория Кьюн 1864 коагуляция белка под влиянием эфира и хлороформа обнаружилось что коагуляция происходит только при концентрациях значительно превышающих терапевтические.
67179. Проблеми державного відтворення української культури у 1917-1920 рр. та особливості національно-культурного розвитку українських земель у 1920-1930-х рр. XX століття 133 KB
  Відкриття Української Академії наук УАН. відбулося територіальне роз'єднання українських земель завершилося формування української нації ускладнилася соціальна структура та політизувалося суспільне життя. Ця орієнтація зумовила вивчення проблем етнографії фольклору мови а також стимулювала бажання...
67180. Повернення об’єктів функціями. Потенційні проблеми 74.5 KB
  Якщо об'єкти можна передавати функціям, то з таким самим успіхом функції можуть повертати об'єкти. Щоби функція могла повернути об'єкт, по-перше, необхідно оголосити об'єкт, який повертається нею, типом відповідного класу. По-друге, потрібно забезпечити повернення...
67181. Асиметричні криптоперетворення та їх застосування для забезпечення конфіденційності 240.65 KB
  Найбільшою особливістю асиметричних перетворень є використання асиметричної пари ключів, які містить відкритий ключ, що відомий всім, та особистого ключа, що пов’язаний з відкритим ключем за допомогою певного математичного перетворення.
67182. ПРАВОВОЕ ГОСУДАРСТВО И ГРАЖДАНСКОЕ ОБЩЕСТВО 305.5 KB
  Аристотель выделял два рода правления, один из которых направлен к выгоде правителя, другой — подданных, общества. В них по-разному проявлялась роль права как посредника между человеком и государством. Ясно, что в обществах, где в выгоде находились правители, право в большей мере использовалось в качестве
67183. ДВИГАТЕЛЬНАЯ ФУНКЦИЯ ЦНС 137 KB
  Командные двигательные центры расположены в стволе мозга и моторных областях коры которые связаны с локальными моторными аппаратами нисходящими путями. Так например нейроны моторной коры вызывающие сгибание руки контактируют посредством своих аксонов с управляющими именно...
67184. Лексика с точки зрения происхождения 119 KB
  Кальки лексические семантические фразеологические Причины заимствования внешние и внутренние Пути заимствования устный и письменный; непосредственно и через язык-посредник Внутренние заимствования Освоение заимствований Экзотизмы и варваризмы Отношение к заимствованиям...
67185. СИМЕТРИЧНІ КРИПТОПЕРЕТВОРЕННЯ ШИФРУВАНННЯ 177.37 KB
  Симетричне криптографічне перетворення у вигляді блокового симетричного шифру БСШ знайшло широке застосування на практиці. БСШ будуються на основі використання декількох симетричних криптографічних перетворень елементарних шифрів більшість яких розглянуто вище в підрозділі...
67186. Оформлення таблиць 720.5 KB
  Таблиці чудово справляються з тим для чого вони насправді призначені представленням табличних даних. Структура таблиці Перш ніж переходити до CSS давайте розглянемо ключові структурні елементи таблиць які знадобляться для гарного оформлення...