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

28 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

78088. РОДЖЕРС КАРЛ РЭНСОМ (1902 - 1987) 47.5 KB
  Как представителю гуманистической психологии идея ценности и уникальности человеческой личности является центральной для Роджерса. Степень тождественности этого поля реальной действительности Роджерс называл конгруэнтностью. К невротизации приводит и отказ от самоактуализации которую Роджерс как и Маслоу считал одной из важнейших потребностей личности.
78089. Социально-политическая философия и правовое учение Руссо 179 KB
  Возникнув в XVII веке в Англии Локк просветительская идеология получает широкое распространение во Франции XVIII века Монтескье Гельвеций Вольтер Гольбах Руссо. Критика феодализма привела деистов к отрицанию теологического объяснения исторического процесса и утверждению...
78090. Рыбоводно-биологическое обоснование на организацию форелевого хозяйства в губе Лахта Онежского озера 1.54 MB
  Форелевое хозяйство садки озеро гидрология посадочный материал товарная рыба корма охрана водной среды. Характеристика радужной форели и условий ее выращивания Радужная форель как объект выращивания характеризуется пластичностью быстрым ростом высокой степенью конверсии...
78091. Вайшнавская философия 93 KB
  Это особенно относится к таким феноменам как сознание жизнь личность и судьба Ведическая концепция говорит что случайностей не существует. Жизнь и сознание они говорят является комбинацией атомов в рамках физических законов основанных на причинности.
78092. Смазки при обработке металлов давлением 32.5 KB
  При обработке давлением широко применяют смазки. Основное значение смазки снижение коэффициентов трения. Активность смазки способность образовывать на поверхности трения прочный защитный слой из ее полярных молекул.
78093. Нефтегазовая промышленность и загрязнение атмосферы 300 KB
  Не случайно высказывание о том что обеспеченность запасами нефти более весомый аргумент в международной политике чем наличие ядерного оружия. Добыча нефти и связанного с ней газа составляющая единую нефтегазовую отрасль является не только основой мощного...
78094. Медные сплавы 89 KB
  Медные сплавы кроме бериллиевой бронзы и некоторых алюминиевых бронз не принимают термической обработки и их механические свойства и износостойкость определяются химическим составом и его влиянием на структуру.
78095. Стали и ставы с особыми физическими свойствами 46 KB
  Прецизионные сплавы металлические сплавы с особыми физическими свойствами магнитными электрическими тепловыми упругими или редким сочетанием свойств уровень которых в значительной степени обусловлен точностью химического состава отсутствием примесей тщательностью изготовления и обработки.