1. Фрейми та слоти: базові поняття

М. Мінський у 1975 р. запропонував гіпотезу, згідно з якою знан­ня людини групуються в модулі, і назвав ці модулі фреймами. Мінський писав, що коли людина потрапляє в нову ситуацію, вона зіставляє цю си­туацію з тими фреймами, які зберігаються у неї в пам'яті. Саме на теорії фреймів, розробленій М. М. Мінським, і базуються фреймові моделі [181].

\ Фреймом називається структура дата, призначена для опису типових ситуацій або типових понять.

М. Мінський наводив вужче визначення поняття "фрейм". Він наголо­шував на тому, що фрейм повинен задавати мінімально можливий опис деякого поняття.

_ф І Фреймом називається мінімально можливий опис деякої сутності, такий, що подальше скорочення цього опису приводить до втрати цієї сутності.

Фрейм будь-якого поняття може бути утворений шляхом об'єднання всіх бінарних фактів, пов'язаних з цим поняттям. Формально об'єкт у рам­ках фреймової моделі описується таким чином: Ім'я фрейму, ((Атрибут і, значення і), (Атрибут_2, значення_2),

(Атрибут и, значенняп)).

Даним записом підкреслюється, що фрейм — це сукупний опис усіх основних характеристик об'єкта.

Структури даних, призначені для опису окремих атрибутів у фреймі, її називаються слотами цього фрейму.

Як приклад розглянемо поняття "Студент ", яке описується відповід­ним фреймом. Кожний студент може бути охарактеризований такими ха­рактеристиками, як прізвище, ім'я, по батькові, факультет, курс. Тоді сло­ти фрейму "Студент " відповідають саме цим характеристикам.

2. Конкретизація, ієрархія та наслідуваніїя фреймів

Фреймова структура описує узагальнене, родове поняття, тобто групу (клас) однотипних об'єктів з однаковими характеристиками. Конк­ретні ж об'єкти прийнято називати екземплярами фреймів.

Опис екземплярів фрейму формується внаслідок конкретизації фрей­мів, що полягає в заповненні слотів конкретними значеннями (інакше кажучи, у визначенні значень атрибутів). Якщо при описі загального фрей­му деякі слоти уже заповнені конкретними значеннями, ці значення пере­даються всім екземплярам цього фрейму. Отже, будь-який студент може бути описаний на основі фрейму "Студент якщо підставити в слоти конкретні дані.

Для фреймових моделей характерна ієрархія понять. У нашому при­кладі фрейм "Студент" є похідним від загальнішого фрейму "Людина". Тоді він наслідує його слоти. У нашому прикладі фрейм "Людина " може мати слоти "Прізвище", "Ім'я та по батькові". Тому відповідні слоти в описі фрейму "Студент " можна не задавати, а обмежитися лише слотами, спе­цифічними для нього: "Факультет", "Курс". Якщо якісь слоти вже запов­нені конкретними значеннями, то ці значення можуть успадковуватися фреймами-нащадками.

6.3. Поповнення первинних описів на основі фреймових моделей

Фрейми виявилися зручним інструментом для опису ситуацій, які сприймаються системою, та для зіставлення цих ситуацій з тими знан­нями, що зберігалися в пам'яті (власне, Мінський вважав, що саме в цьому і полягає одне з основних призначень фреймових моделей).

Нагадаємо, що первинним описом ситуації або об'єкта називається їх опис у тому вигляді, в якому вони безпосередньо сприймаються органа­ми чуттів. Ми знаємо, що цей первинний опис, як правило, поповнюється на основі наявних знань. Коли інтелектуальна система сприймає деякий об'єкт, вона формує первинний опис і зіставляє цей опис з фреймами, що зберігаються в її пам'яті (формування первинного опису та зіставлення можуть відбуватися і паралельно). Якщо зіставлення з деяким фреймом пройшло достатньо успішно, система відносить новий об'єкт до поняття, що описується цим фреймом. На основі цього відповідним чином здійсню­ється поповнення первинного опису, а саме:

• формується загальна структура опису нового об'єкта (фактично те­пер він розглядається як екземпляр певного фрейму);

• заповнюються всі слоти нового екземпляра, значення яких визнача­ються в описі родового фрейму або задаються в первинному описі;

• якщо опис недостатньо повний (не вистачає значень деяких важли­вих слотів) або суперечливий (це відбувається, наприклад, якщо об'єкт зіставляється з кількома фреймами або інформація, що вво­диться, суперечить визначеній за успадкуванням), можуть бути акти­візовані процедури уточнення.

Розглянемо приклад.

Нехай у пам'яті інтелектуальної системи зберігається фрейм опису одного дня навчання в школі:

ЗАНЯТТЯ_В _ШКОЛІ ((Вид роботи, НАВЧАННЯ), (Початок, 9.00), (Кількість_уроків, __ ),

(Закінчення, Початок + Кількість_уроків * 0.45 +