Фреймовая модель представления знаний

Фреймы используются в системах искусственного интеллекта (например, в экспертных системах) как одна из распространенных форм представления знаний.

Фрейм — это минимально возможное описание сущности какого-либо явления, события, ситуации, процесса или объекта. (Минимально возможное означает, что при дальнейшем упрощении описа- -ния теряется его полнота, оно перестает определять ту единицу зна­ний, для которой оно предназначено.)

Фрейм имеет почти однородную структуру и состоит из стандартных единиц, называемых слотами. Каждая такая единица — слот — содер­жит название и свое значение. Изображается фрейм в виде цепочки:

Фрейм=<слот 1> <слот 2>… <слот N>.

В качестве примера рассмотрим фрейм для понятия «взятие»:

«Взятие»: (Субъект, XI); (Объект, Х2); (Место, ХЗ); (Время, Х4); (Условие, Х5).

В этом фрейме указаны имена слотов (субъект, объект и т.д.), но вместо их значений стоят переменные (XI, Х2 и т.д.). Такой фрейм называется фреймом-прототипом, или протофреймом.

Протофреймы хранят знания о самом понятии. Например, поня­тие «взять» связано с наличием слотов с указанными именами. Взятие осуществляет XI в месте ХЗ во время Х4, если выполнено условие Х5. Берет XI нечто, обозначенное как Х2. Подставляя вместо всех переменных конкретные значения, получим конкретный факт-описание:

«Взятие»:

(Субъект, Робот);

(Объект, Деталь);

(Место, Приемный бункер);

(Время, Х4);

(Условие, В бункере есть деталь, а у робота ее нет).

В искусственном интеллекте фреймы, в которых обозначены все основные слоты (они каким-либо образом помечаются в описании фрейма), называются фреймами-экземплярами, или экзофреймами. В нашем примере, наверное, основными для фрейма «взятие» можно считать слоты с именами «субъект» и «объект». Поскольку в состав фрейма могут входить слоты с именами действий, фреймы годятся для представления как декларативных, так и процедурных знаний.

Чтобы представить семантическую сеть в виде совокупности фреймов, надо уметь представлять отношения между вершинами сети. Для этого также используются слоты фреймов. Эти слоты могут иметь имена вида «Связь Y» , где Y — имя того отношения (его тип), которое устанавливает данный фрейм-вершина с другим фреймом-вершиной.

В качестве значения слота может выступать новый фрейм, что позволяет на множестве фреймов осуществлять иерархическую классификацию. Это очень удобное свойство фреймов, так как человеческие знания, как правило, упорядочены по общности.