§ 3.3.2. Фреймы.

В психологии и философии используется понятие абстрактного образа. Например, слово «автомобиль» вызывает у слушающих образ устройства, способного перемещаться, имеющего четыре колеса, салон для шофера и пассажиров, двигатель, руль. Приведенное описание абстрактного образа «автомобиль» является минимальным и из него ничего нельзя убрать без потери его сущности.

Фрейм — это модель абстрактного образа, минимально возможное описание сущности какого-либо объекта, явления, события, ситуации, процесса.

Согласно определению создателя теории М.Минского, под фреймом понимается минимальная структура информации, необходимая для представления класса объектов, явлений и процессов. Основными структурными единицами фрейма являются заполненные или незаполненные его части, называемые слотами.

Фреймы с незаполненными слотами называют фреймами-прототипами (протофреймами), а с заполненными слотами – фреймами-экземплярами (экзфреймами). В общем случае структуру фрейма можно представить в следующем виде: {x,(b₁,k₁,p₁),(b₂,k₂,p₂),…,(b_m,k_m,p_m)}, где x - имя фрейма; b_i - имя слота; k_i - значение слота; p_i - процедура. Процедура не является обязательной составляющей слота, и при построении описаний элементов структурных моделей она может отсутствовать. В качестве слотов могут вступать имена других фреймов. Это позволяет организовать связи между фреймами путем декомпозиции фрейма высокого уровня на фреймы менее высокого уровня, которые называются подфреймами или субфреймами.

Использование сети иерархически организованных и связанных отношениями узлов, каждый из которых представляет собой концепцию, которая может быть описана атрибутами и значениями, связанными с этим узлом, обеспечивает естественный и эффективный путь классификации и построения баз знаний с большим количеством данных и знаний. При этом еще одним преимуществом этой модели является то, что узлы, которые занимают более низкое положение в иерархии (подфреймы), автоматически наследуют свойства узлов, занимающих более высокое положение. Имеются некоторые трудности, в сравнении с предыдущей моделью, по получению объяснения своих действий и требуют больших затрат, чем предыдущая модель.

Итак, фрейм состоит из имени и отдельных единиц, называемых слотами. Он имеет однородную структуру:

ИМЯ ФРЕЙМА

Имя 1-го слота: значение 1-го слота

Имя 2-го слота: значение 2-го слота

…………………………………………

Имя N-то слота: значение N-то слота.

В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма. Таким образом фреймы объединяются в сеть. Свойства фреймов наследуются сверху вниз, т.е. от вышестоящих к нижестоящим через АКО-связи (начальные буквы английских слов «A Kind Of», что можно перевести как «это»). Слот с именем АКО указывает на имя фрейма более высокого уровня иерархии.

Например, на рис.3.4 фрейм «Студент» имеет ссылки на вышестоящие фреймы: «Человек» и «Млекопитающее». Поэтому на вопрос: «Может ли студент мыслить?» — ответ будет положительным, так как этим свойством обладает вышестоящий фрейм «Человек».

Если одно и тоже свойство указывается в нескольких связанных между собой фреймах, то приоритет отдается нижестоящему фрейму. Так, возраст фрейма «Студент» не наследуется из вышестоящих фреймов.

Основным преимуществом фреймов как способа представления знаний является наглядность и гибкость в употреблении. Кроме того, фреймовая структура согласуется с современными представлениями о хранении информации в памяти человека.

Имя Значение

слота слота

Рис. 3.4. Сеть фреймов