4. Представление знаний в виде фреймов.

Фреймовая модель представления знаний основана на теории фреймов М. Минского, которая представляет собой систематизированную психологическую модель памяти человека и его сознания.

Фреймом называется структура данных для представления некоторого концептуального объекта.

Совокупность данных предметной области может быть представлена множеством взаимосвязанных фреймов, образующих единую фреймовую систему, в которой объединяются декларативные и процедурные знания. Фреймовая система как правило имеет иерархическую структуру, фреймы соединены друг с другом с помощью родо-видовых связей. На верхнем уровне иерархии - фрейм, содержащий наиболее общую информацию, истинную для всех остальных фреймов. Фреймы обладают способностью наследовать значения характеристик своих родителей.

В общем случае, фрейм имеет следующую структуру:

Имя фрейма – для однозначной идентификации фрейма в системе – должно быть уникальным.

Слоты – описания, с помощью которых определяются основные структурные элементы этого понятия-фрейма. Слот имеет имя и значения слота. Слот может содержать несколько значений.

Структура слота: Имя слота - уникально в пределах фрейма. шпации, в которые помещают данные, представляющие текущие значения слотов (должны соответствовать заданным типу и условиям наследования); связанные или присоединенные процедуры - процедуры, позволяющие вычислить значение слота по заданному алгоритму ( в слоте указывается имя процедуры, вызывается обращением к слоту ); правила продукций, используемые для определения конкретного значения. Указатели наследования. Показывают, какую информацию об атрибутах слотов из фрейма верхнего уровня наследуют слоты с аналогичными именами в данном фрейме: U (Unique) – значение слота не наследуется; S (Same) – значение слота наследуется; R (Range) – значения слота должны находиться в пределах интервала значений, указанных в одноименном слоте родительского фрейма; O (Override) – при отсутствии значения в текущем слоте оно наследуется из фрейма верхнего уровня, однако, в случае определения значения текущего слота оно может быть уникальным. Этот тип указателя выполняет и функции указателей U и S.

Указатель типа данных. Он показывает тип значения слота. Наиболее употребляемые типы: frame – указатель на фрейм; real – вещественное число; integer – целое число; boolean – логический тип; text – фрагмент текста; list – список; table – таблица; expression – выражение; lisp – связанная процедура; и т.д.

Значение слота. Оно должно соответствовать указанному типу данных и условию наследования.

Д емоны. Процедура, автоматически запускаемая при выполнении некоторого условия (обновление, удаление значений и т.д.). Демоны автоматически запускаются при обращении к соответствующему слоту. Типы демонов связаны с условием запуска процедуры. Демон является разновидностью связанной процедуры.

Над фреймами можно совершать некоторые теоретико-множественные операции, например, объединение и пересечение.

Системы фреймов могут быть статическими или динамическими.

Шаблон фрейма можно рассматривать как класс, экземпляр фрейма — как объект. Языки объектно-ориентированного программирования (ООП) предоставляют средства создания классов и объектов, а также средства для описания процедур обработки объектов (методы).

Примеры специализированных языков представления знаний на основе фреймовой модели являются: FRL, KRL, фреймовая «оболочка» Кара и др. Известны также экспертные системы фреймового типа: ANALYST, TRISTAN.