2. данные и знания. Представление знаний в интеллектуальных системах в рамках направления «Представление знаний»
жүктеу/скачать 116,17 Kb.
|
Лекция2 методы ИИ Данные и знания. Представление знаний в интеллектуальных системах
| Фреймы
Автором теории фреймов является М. Минский. В основе этой теории лежат психологические представления о том, как мы видим, слышим и концентрируем внимание на воспринимаемом. Сам Минский считал теорию фреймов скорее «теорией постановки задач», чем продуктивной теорией, и суть ее излагал следующим образом. Каждый раз, попадая в некую ситуацию, человек вызывает в своей памяти соответствующую этой ситуации структуру, именуемую фреймом («frame» — «рамка»). Таким образом, фрейм — это единица представления знания, заполненная в прошлом, детали которой по необходимости изменяются и уточняются применительно к ситуации. Каждый такой фрейм может быть дополнен различной информацией, касающейся способов применения этого фрейма, последствий такого применения и т. п. Например, образ жизни каждого человека — это большей частью череда типовых ситуаций, различающихся каждый раз в деталях, но в целом повторяющихся. В психологии и философии известно понятие абстрактного образа. Например, слово «комната» вызывает у слышащих его примерно следующий образ комнаты: «жилое помещение с четырьмя стенами, полом, потолком, окнами и дверью, средней площади». В таком описании ничего нельзя пропустить по существу (например, убрав из него окна, мы получим уже чулан, а не комнату), но в нем есть «лакуны», или « слоты», — незаполненные значения некоторых атрибутов — конкретное количество окон, цвет стен, высота потолка, покрытие пола и др. В теории фреймов такой образ и называется фреймом, равно как и формализованная модель для отображения такого образа. С точки зрения пользователя различают три уровня общности фреймов: скелетный, пустой фрейм (шаблон), превращаемый после его заполнения в общее или конкретное понятие; фрейм общего понятия (прототип) — шаблон, заполненный не конкретными значениями (константами), а переменными; фрейм конкретного понятия (экземпляр) — прототип, заполненный конкретными значениями (константами). Каждому фрейму присваивается имя, которое должно быть уникальным во всей фреймовой системе. Описание фрейма состоит из ряда описаний, именуемых слотами, которым также присвоены имена (они должны быть уникальны в пределах фрейма). Каждый слот предназначен для заполнения определенной структурой данных. Значением слота может быть практически все, что угодно (числа, математические соотношения, тексты на естественном языке, программы, правила вывода, ссылки на другие слоты данного фрейма или других фреймов). При конкретизации фрейма ему и его слотам присваиваются конкретные имена и происходит заполнение слотов их значениями. Переход от исходного фрейма-прототипа к фрейму-экземпляру может быть многошаговым (за счет постепенного уточнения значений слотов). Внутреннее (машинное) представление фрейма имеет более сложную организацию и содержит средства для создания иерархии фреймов, их взаимодействия, обмена информацией, порождения конкретных фреймов из общих и общих — из скелетных. Важнейшим свойством теории фреймов является заимствованное из теории семантических сетей наследование свойств. И во фреймах, и в семантических сетях наследование происходит по АКО-связям («A-Kind-Of» — «это»). Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются (переносятся) значения аналогичных слотов. Например, в сети фреймов, показанной на рис. 1.3, понятие «ученик» наследует свойства фреймов «ребенок» и «человек», которые находятся на более высоком уровне иерархии. Соответственно, на вопрос: «Любят ли ученики сладкое?» следует ответ: «Да», так как этим свойством обладают все дети, что указано во фрейме «ребенок». Наследование свойств может быть частичным, например, возраст для учеников не наследуется из фрейма «ребенок», поскольку он указан явно в своем собственном фрейме. Рис. 1.3. Сеть фреймов Некоторые специалисты по искусственному интеллекту полагают, что нет необходимости специально выделять фреймовые модели в представлении знаний, так как в них объединены все основные особенности моделей остальных типов. Поэтому фреймовые модели часто рассматривают в общем контексте с сетевыми моделями. В частности, сеть фреймов можно рассматривать как семантическую сеть с блочной структурой, позволяющую реализовать альтернативные интерпретации предметных областей. Фрейм в такой сети содержит информационный и процедурный элементы, которые обеспечивают преобразование информации внутри фрейма и его связь с другими фреймами, а слоты фрейма заполняются конкретной информацией в процессе его функционирования. В сети фреймов могут быть также реализованы логические связки, кванторы общности и существования. Общий вывод из сказанного выше заключается в том, что на некотором глубинном уровне все формы представления знания равносильны (в том смысле, что они универсальны, а знания, представленные в одной форме, могут быть преобразованы в другую), но не равноценны (в том смысле, что для различных предметных областей и различных задач более удобными и эффективными в вычислительном отношении оказываются различные формы представления знания). Основным же преимуществом фреймов как модели представления знаний является способность отражать концептуальную основу организации памяти человека, а также ее гибкость и наглядность. жүктеу/скачать 116,17 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|