4.3.2. Фреймовая модель

Основана на понятии фрейма. Фрейм представляет собой структуру, группирующую данные по объединяющему их смыслу. Под фреймовой базой знаний (ФБЗ) понимают кортеж (строку) <P,F,R>, где P – база так называемых протофреймов, F- база фактов, R – интенсионал ФБЗ, т.е. описание взаимосвязей между фактами. Под протофреймом понимается структура вида

<О, <а₁,V(о,а₁)>,…,<а_m,V(о,а_m)>>,

где О – общее имя множества однотипных элементов (сущностей), а_i - имена общих свойств этих элементов, V(о, а_i) – конкретное представление возможных значений этих свойств (слоты).

Протофрейм принято изображать в виде звездного графа с центром О, ребрами а_1,…а_m и терминальными вершинами V(о,а₁),…V(о,а_m). На рисунке 4.3 изображен граф протофрейма, соответствующего понятию «Рейс воздушного судна».

Рисунок 4.3.

Граф фрейма получается из графа протофрейма подстановкой в терминальные вершины (слоты) конкретных значений.

Манипулирование фактуальной информацией во фреймовых базах знаний осуществляется запросом.

Пример запроса. Когда заканчивается посадка на самолет, вылетающий рейсом 311 в Хабаровск?

В простейшем случае запрос может быть представлен в виде конструкции

<Посадка, Время окончания> <Рейс, Куда> или в общем виде

<о₁^А,а₁^А>,…,<о_m^А,а_m^А> <о₁^С,а₁^С>,…,<о_n^C,а_n^C>,

где <о_i^A,а_i^A> (i=1,…m) – указатели искомых значений свойств (фрейм запроса), <о_j^C,a_j^C> - факты, из которых необходимо выбирать эти значения (фрейм фактов).

Графовое представление ответа на запрос представлено на рисунке 4.4.

Рисунок 4.4.

Смысл операций, проводимых при поиске ответа на запрос, основывается на операции сопоставления графа (фрейма) факта с графом запроса (образцом). Если одноименные вершины и ребра совпали, совпадение считается удачным.

К достоинствам фреймовых моделей следует отнести их естественность, наглядность представления и модульность. Основным недостатком таких моделей является отсутствие механизмов управления выводом.

В качестве другого примера можно привести представление фрейма аудитории (в частности, в которой читается лекция). Фрейм аудитории можно представить в виде графа, изображенного на рисунке 4.5.

Рисунок 4.5.

Например, при составлении расписания занятий на семестр, для выбора аудитории будут оценены фреймы всех имеющихся аудиторий и будет подобрана подходящая по вместимости, наличию средств отображения информации (досок, различного вида экранов и т.п.), технических средств обучения и т. д. При этом на каждый вид учебных занятий (лекция, коллоквиум, семинар, лабораторная работа) должен быть разработан фрейм запроса. Достоинство фрейма – естественность и наглядность.

4.3.3. Модель семантической сети

Модель семантической сети – это модель преставления знаний в виде ориентированного графа с различными вершинами и дугами. Вершинам могут соответствовать объекты или ситуации, а дугам – соотношения между ними. Вершины могут соответствовать общим понятиям, константам, типовым переменным, фреймам, логическим функциям и предикатам. Дуги представляют теоретико – множественные, логические, лингвистические и прочие отношения.

На рисунке 4.6 показан пример семантической сети, иллюстрирующей предложение «Петр на протяжении 2005-2007 годов владел по генеральной доверенности автомобилем марки «Жигули» модели 2107».

Рисунок 4.6.

Дуги S и E означают отношения «подмножество» и «элемент».

Очевидно, такая модель представления знаний (или ей подобная) может быть использована при учете владельцев автомобилей.

По сравнению с другими методами представления знаний семантические сети более естественны, наглядны и понятны. Они адекватно отражают взаимосвязь примитивных фактов. Однако события, представленные в виде транзитивных формул (из а=в, в=с следует а=с – свойство транзитивности), в виде сети представить сложнее. В связи с этим семантические сети сравнительно редко используются для построения формальных моделей реального мира.