Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
PAGE 1
Лекция 9. Фреймы, как модель представления знаний.
Управление выводом во фреймовых системах.
(Конспект)
Фрейм (от англ. Frame – рамка, несущая конструкция) – структура для описания стереотипной ситуации, содержащая множество характеристик ситуации, называемых слотами, и их значений.
Знания о мире могут быть представлены в виде фрейм-подобных структур. При анализе ситуации люди, как правило, используют свой опыт и адаптируют эти знания применительно к новой ситуации. Например, человек однажды останавливавшийся в гостинице, имеет представление о всех гостиничных номерах. Они содержат кровать, шкаф, ванную и т. д. Детали каждого номера (цвет портьер, расположение и тип выключателей и т. п.) могут отличаться. С фреймом гостиничного номера связана также информация, принимаемая по умолчанию. Например «Если нет простыней - нужно вызвать горничную», «если нужен лед - необходимо посмотреть в холле», и т. п. Не надо иметь знания каждого нового гостиничного номера. Все элементы обобщенного номера организуются в концептуальную структуру, к которой человек обращается, когда останавливается в гостинице.
Эти высокоуровневые структуры можно представить в семантической сети, организуя ее как совокупность отдельных сетей, каждая из которых представляет некоторую стереотипную ситуацию. Фреймы так же, как объектно-ориентированные системы, обеспечивают механизм подобной организации, представляя сущности, как структурированные объекты с поименованными ячейками и связанными с ними значениями. Таким образом, фрейм или схема рассматривается как единая сложная сущность.
Общий вид фреймовой структуры:
(Имя_фрейма, (Имя_слота_1, Значение_слота_1),
(Имя_слота_2, Значение_слота_2),
… … …
(Имя_слота_N, Значение_слота_N)
)
Например, гостиничный номер и его компоненты могут быть описаны рядом отдельных фреймов:
Помимо кровати во фрейме должен быть представлен:
На рис. 11.1 изображен фрейм, представляющий гостиничный номер:
Рис. 11.1 – Фрейм гостиничного номера.
Как видно из примера, фрейм может содержать любое число слотов, в конкретных системах некоторое число слотов м.б. обязательными, другие – необязательными.
Подробная структура фрейма:
(Имя_фрейма, (Имя_слота_1,
Указатель_наследования,
Указатель_типа_данных,
Значение_слота,
Демон
),
… … …
(Имя_слота_N,
Указатель_наследования,
Указатель_типа_данных,
Значение_слота,
Демон
),
)
Имя_фрейма – идентификатор, уникальный в данной фреймовой системе
Имя_слота_X – уникальный идентификатор слота в пределах данного фрейма
Указатель_наследования – используется во фреймовых системах иерархического типа, позволяющих организовать иерархию знаний. Показывает, какую информацию об атрибутах слотов в фрейме верхнего уровня наследуют слоты с теми же именами нижнего уровня.
В сети каждое понятие представляется узлами и связями на одном и том же уровне детализации. Однако очень часто для одних целей объект необходимо рассматривать как единую сущность, а для других — учитывать детали его внутренней структуры. Например, обычно нас не интересует меха ническое устройство автомобиля, пока что-то не сломается. При обнаружении поломки мы достаем схему автомобильного двигателя и пытаемся устранить проблему.
Системы фреймов поддерживают наследование классов. Значения ячеек и используе мые по умолчанию значения класса наследуются через иерархию класс/подкласс и класс/член. Например, гостиничный телефон можно реализовать как подкласс обычного телефона, обладающий следующими особенностями: внешние звонки проходят через коммутатор гостиницы (для расчета), и гостиничные услуги можно заказывать по пря мому номеру.
Типовые указатели наследования:
U – unique, «Уникальный», указывает, что каждый фрейм может иметь слоты с различными, уникальными значениями.
Фрейм высшего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Человек |
Масса |
50 |
Фрейм среднего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Ребенок |
Масса |
25 |
Фрейм низшего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Петя |
Масса |
32 |
Как видно в примере, каждый слот имеет свое собственное независимое значение.
S – same, «такой же», - все слоты должны иметь одинаковые значения
Фрейм верхнего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Человек |
Масса |
50 |
Фрейм среднего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Ребенок |
Масса |
50 |
Фрейм низшего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Петя |
Масса |
50 |
Тут все фреймы в иерархии имеют одинаковое значение.
R – range – значение слотов фрейма должны находится в диапазоне указанных значений слотов фрейма верхнего уровня
Фрейм верхнего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Человек |
Масса |
30 -- 150 |
Фрейм среднего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Ребенок |
Масса |
10 -- 40 |
Фрейм верхнего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Петя |
Масса |
32 |
Значение слота последующего фрейма находится в диапазоне, определенном «родителем»
O – override, «Игнорировать» - при отсутствии указания, значение слота верхнего уровня наследуется слотом нижнего уровня, а в случае явного определения нового значения наследование не используется.
1 - Фрейм высшего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Человек |
Масса |
70 |
2 - Фрейм среднего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Ребенок |
Масса |
50 |
3 - Фрейм низшего уровня
|
Фрейм |
Слот |
Значение |
|
Петя |
Масса |
50 |
Во втором фрейме значение слота было переопределено, а в третьем – осталось по умолчанию.
Указатель_типа_данных: аналог типизации переменных в программировании.
Возможные типы данных:
Значение_слота - тип значения должен совпадать с явно указанным.
Демон – процедура, автоматически запускаемая при выполнении некоторого условия.
Демоны запускаются при обращении к соответствующему слоту и выполняют определенные действия со значением слота.
|
Типичные демоны |
|
|
IF-NEEDED |
Запускается, если в момент обращения к слоту его значение не установлено |
|
IF-ADDED |
запускается при записи в слот некоторого значения |
|
IF-REMOVED |
запускается при удалении значения слота |
Демоны, по сути, являются разновидностями присоединенных процедур – программ, которые используются для определения значения слота. Например, при каждом изменении определенной ячейки в системе можно запускать процедуру контроля соответствия типов или тест непроти воречивости.
Подобные процедурные вложения являются важным свойством фреймов, так как они по зволяют связать фрагменты программного кода с соответствующими сущностями фреймового представления. Например, в базу знаний можно включить возможность генерировать графические образы.
Присоединенные процедуры запускаются по сообщениям, переданным из другого фрейма.
Демоны и присоединенные процедуры представляют собой процедурные знания в составе фреймов. Остальные знания в данной системе – декларативные.
Фреймы расширяют возможности семантических сетей, позволяя представлять слож ные объекты не в виде большой семантической структуры, а в виде единой сущности (фрейма). Это также позволяет естественным образом представить стереотипные сущно сти, классы, наследование и значения по умолчанию.