36241

Структура моделей знаний: фреймовые модели. Примеры

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

Структура моделей знаний: фреймовые модели. Термин фрейм был предложен Марвином Минским в 70е годы. В теории фреймов этот образ называют фреймом комнаты. В нем есть дырки незаполненные значения некоторых атрибутов например количество окон эти дырки называют слотами Таким образом можно дать определение фрейму как минимально возможному описанию сущности какого то явления события ситуации процесса или объекта.

Русский

2013-09-21

43 KB

31 чел.

27. Структура моделей знаний: фреймовые модели. Примеры.

Термин фрейм был предложен Марвином Минским в 70-е годы. Эта структура знаний изначально предназначалась для восприятия пространственных сцен. В философии и психологии известно понятие абстрактного образа. Например, произнесенное вслух слово «комната» вызывает у нас образ комнаты: «жилого помещения с четырьмя стенами, полом, потолком, окнами и дверью, площадью 6- 20м2. В теории фреймов этот образ называют фреймом комнаты. Из этого описания нельзя ничего убрать (например, убрав окна, мы получим уже не комнату, а подвал). В нем есть «дырки»— незаполненные значения некоторых атрибутов (например количество окон), эти «дырки» называют слотами

Таким образом, можно дать определение фрейму как минимально возможному описанию сущности какого- то явления, события, ситуации, процесса или объекта.

В системе фреймов предпринимается попытка судить о классе объектов, используя представление знаний о прототипах, которые хорошо представляют различные объекты данного класса. / Например, "«прототипическая» птица, пусть это будет воробей, может летать, а потому есть основания полагать, что это свойство всех птиц, хотя существуют редкие виды птиц, которые этим свойством не обладают, например пингвины. Именно в этом смысле воробей является лучшим экземпляром категории «птицы», чем пингвин, поскольку он представляет более типичные свойства объектов своего класса.

. Система фреймов оказывается полезной по той причине, что она дают средства структурирования знаний, связанных с приложением правил и классификации объектов.

Марвин Минский определил фрейм как «структуру данных для представления стереотипных ситуаций». Идея состояла в том, чтобы сконцентрировать знания в единой структуре данных, а не распределять их между множеством более мелких структур. Такие знания либо сосредоточены в самой структуре данных, либо доступны из этой структуры (например, хранятся в другой структуре, связанной с фреймом). Доступ к связанным структурам осуществляется посредством присоединенных процедур.

Таким образом, фрейм оказался тем средством, которое помогло связать декларативные и процедурные знания. По своей структуре фреймы похожи на семантические сети. Фрейм— это сложный узел сети. В качестве идентификатора фрейму присваивается имя фрейма. Это имя должно быть единственным во всей фреймовой системе.

Фрейм имеет определенную внутреннюю структуру, состоящую из множества элементов, называемых слотами, которым также присваиваются имена. Каждый слот в свою очередь представляется определенной структурой данных. В значение слота подставляется конкретная информация, относящаяся к объекту, описываемому этим фреймом. Таким образом, каждый фрейм имеет специальный слот, заполненный наименованиями сущностей, и слоты, заполненные значениями различных атрибутов, ассоциирующихся с объектом.

Как правило, фреймы организованы в виде «ослабленной иерархии» в которой фреймы, расположенные ниже в иерархии, могут наследовать значения слотов разных фреймов, расположенных выше.

Фундаментальная идея состоит в том, что свойства и процедуры, расположенные выше, являются более или менее фиксированными, поскольку они представляют те вещи или понятия, которые в большинстве случаев являются истинными для интересующей нас сущности. В то же время, фреймы более нижних уровней имеют слоты, которые должны быть заполнены наиболее динамической информацией, подверженной частым изменениям. Если такая динамическая информация отсутствует из- за неполноты наших знаний о предмете, то слоты фреймов более нижних уровней заполняются данными, унаследованными от фреймов верхних уровней.

Ниже в качестве простого примера показан фрейм, описывающий человека.

Фрейм: Человек

Имя слота:

Значение слота

Класс:

Млекопитающее

Структурный элемент:

Голова, шея, руки, . . .

Рост:

40 -=-220 см

Масса:

1 ч- 200 кг

Хвост:

Нет

Язык:

Русский, английский, китайский . . .

Фрейм аналогии:

Обезьяна

Значением слота может быть практически что угодно: числа, формулы, тексты на естественном языке или программы, правила вывода или ссылки на другие слоты данного фрейма или других фреймов. Кроме того, со слотами может ассоциирована любая дополнительная информация, например процедура вычисления значения этого слота в случае отсутствия его явного заполнения, процедура обновления значения слота при изменении значения другого слота. В качестве значения слота даже может выступать набор слотов более низкого уровня, что позволяет реализовывать во фреймовых представлениях "принцип матрешки". Связи между фреймами задаются значениями специального слота с именем "Связь".

Фреймы с заполненными слотами называются экземплярами фрейма.

Для описания объекта. Ситуации или события строится сеть фреймов. Фрейм представляет собой сложный узел такой сети. Как уже отмечалось выше, слоты фрейма обладают присоединенными процедурами, позволяющими осуществлять связь в структуре фрейма. С каждым фреймом связана информация о том, как его использовать, как поступать в чрезвычайных ситуациях. Присоединенные процедуры бывают двух типов— демоны и слуги.

Процедуры- слуги необходимо активизировать всякий раз, когда осуществляется доступ к фрейму или его обновление. Идея состоит в том, чтобы выполнение большей части вычислений, связанных с решением проблемы, явилось побочным эффектом передачи данных во фрейм или извлечения данных из него.

Процедуры, подключенные к структуре данных и запускаемые на выполнение при появлении запроса или обновлении информации в структуре, называют демонами. Те демоны, которые вычисляют некоторые значения по запросу, называются демонами по гПребованию.

Поиск решения во фреймовой модели представления знаний означает поиск по всем фреймам (сети фреймов) модели, которая наилучшим образом описывает ситуацию. В процессе поиска слоты фреймов заполняются информацией. Полученные • экземпляры фреймов проверяются на адекватность рассматриваемой ситуации. Если выявлено хотя бы одно несовпадение, рассматривается следующий фрейм.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

24063. Тиамин – В1 113.5 KB
  Патология: При недостаточности тиамина наблюдается неврологическое заболевание берибери я не могу. Для берибери характерны мышечная слабость истощение плохая координация периферический неврит спутанность сознания снижение частоты сердечных сокращений и увеличение размеров сердца. Биохимическая диагностика берибери свидетельствует о повышении концентрации пирувата что свидетельствует об участии ТПФ в качестве кофермента в пируватдегидрогеназном комплексе.
24064. Витамин В5(РР) 68.5 KB
  Никотиновая кислота синтезируется из триптофана через кинуренин и оксихинолиновую кислоту. окислении SH2 НАД НАДНН ФАД ФАДН2 КоQ КоQН2 цит b цит с цит а цит а3 О2 Никотинамид синтезируется из триптофана Триптофан кинурениназа Кинуреновая кислота В6 Кинуренин 1 В6 Антраниловая кислота 2 Ксантуреновая кислота Оксикинуренин Оксиантраниловая кислота Никотинамид Хинолиновая кислота Патология обмена витамина В5.
24065. Витамин В2 – рибофлавин 41 KB
  ФАД участвует в следующих реакциях: Окислительное декарбоксилирование пирувата входит в состав пируватдегидрогеназного комплекса: СН3СОСООН СН3СОSКоА Окислительное декарбоксилирование кетоглутарата входит в состав кетоглутаратдегидрогеназного комплекса: НООССН2СН2СОСООН НООССН2СН2СОSКоА В окислении сукцината при СДГ В окислении жирных кислот в митохондриях: RСН2СН2СОSКоА RСН=СНСОSКоА Участие в работе дыхательной цепи Недостаточность рибофлавина проявляется в снижении содержания коферментных форм в тканях. КоА участвует...
24066. Витамин В6 99 KB
  Триптофан кинурениназа Кинуреновая кислота В6 Кинуренин 1 В6 Антраниловая кислота 2 Ксантуреновая кислота Оксикинуренин Оксиантраниловая кислота Никотинамид Хинолиновая кислота В6 входит в состав кинурениназы которая обеспечивает превращение кинуренина в антраниловую и оксикинуринина в оксиантраниловую кислоту реакция 2.
24067. Обмен витамина Н (биотин) 43 KB
  Карбоксилирование ацетилКоА с образованием малонилКоА СН3СОSКоА НООССН2СОSКоА Подготовительным этапом биосинтеза жирных кислот. Карбоксилирование пропионилКоА с образованием метилмалонилКоА: СН3СН2СОSКоА НООССНСН3СОSКоА 4. В основе дефект метилкротонилКоАкарбоксилазы. ПропионилКоА образуется при расщеплении изолейцина метионина треонина жирных кислот с нечетным числом атомов углерода.
24068. Фолиевая кислота – витамин В9, Вс 32.5 KB
  Всасывание фолатов осуществляются с помощью специфического механизма активного транспорта требует затраты энергии и обеспечивает поступление фолиевой кислоты в кровоток против концентрационного градиента. Недостаток биотина нарушает образование активной формы витамина тетрагидрофолиевой кислоты. Первая стадия образования коферментных форм это восстановление фолиевой кислоты в тетрагидрофолиевую кислоту при участии дегидрофолатредуктазы. Наиболее важной функцией коферментных форм фолиевой кислоты является их участие в биосинтезе пуриновых...
24069. Витамин В12-кобаламин 40.5 KB
  Коферментная форма витамина В12дезоксиаденозилкобаламин необходима для функционирования метилмалонилКоАмутазы которая обеспечивает изомеризацию метилмалонилКоА в сукцинилКоА: С разветвленной цепью Жирные кислоты С нечетным числом атомов С Холестерин Изолейцин Метионин Треонин Нарушения обмена витамина В12. Это нарушение приводит к накоплению метилмалонилКоА. МетилмалонилКоА ингибирует пируваткарбоксилазу и это нарушает превращение пирувата в оксалоацетат и в результате тормозится глюконеогенез развивается гипогликемия...
24070. Аскорбиновая кислота (витамин С) 98 KB
  Аскорбиновая кислота являясь донором водорода участвует в окислительновосстановительных реакциях и превращается при этом в дегидроаскорбиновую кислоту: Аскорбиновая кислота участвует в следующих биохимических процессах: Гидроксилирование триптофана в 5гидрокситриптофан синтез серотонина. Аскорбиновая кислота метгемоглобин ДАК гемоглобин ДАК глутатион АК окисленный глутатион Аскорбиновая кислота восстанавливает метгемоглобин в гемоглобин сама окисляется в дегидроксиаскорбиновую кислоту. Дегидроксиаскарбиновая кислота...
24071. Функции витамина А 38 KB
  Наиболее изучено участие витамина А в зрительном акте. Нарушения обмена витамина А. Ранним признаком недостаточности витамина А является нарушение темновой адаптации и ночная слепота.