Фреймовая модель( теория м. Минского)
Эта модель представляет собой систематизированную в виде единой теории психофизиологическую модель памяти человека и его сознания.
Основную работу Минский написал в 1975 году. Разум, согласно этой теории формируется из наборов специализированных функциональных элементов. Каждый элемент является модулем и все модули имеют четкую специализацию и используют диапазон врожденных структур и функций.
Человеческий интеллект – в высокой степени модульная система; модули, объединенные в единую систему. С точки зрения теории эволюции именно такая архитектура имеет смысл. Действительно представить себе, что в результате эволюции такая сложная система как человеческий мозг появилась цельной, затруднительно, в то же время возможно эволюция в течение многих миллионов лет могла успешно сформировать отдельные специализированные познавательные навыки. Затем могли формироваться комбинации таких модулей и механизмы их взаимодействия для обмена информацией. При этом мозг мог решать все более сложные познавательные задачи.
Основная единица этой модели - фрейм (структура данных для представления некоторого концептуального объекта). Фрейм состоит из отдельных элементов которые называются слотами и хранят информацию о различных свойствах этого концептуального объекта. Сами фреймы объединяются в иерархию, образуя единую модель, описывающую все знания.
Т.о., фреймы – это схема представления знаний, ориентированная на включение в строго организованные структуры данных неявных (подразумеваемых) информационных связей, существующих в данной предметной области. Это представление поддерживает организацию знаний в более сложные единицы, отображающие объекты предметной области.
Минский определил фреймы: «Вот суть теории фреймов. Когда некто встречается с новой ситуацией (или существенно меняет свою точку зрения на проблему), он выбирает из памяти структуру, называемую фреймом. Этот сохраненный каркас при необходимости должен быть адаптирован и приведен в соответствие с реальным изменением деталей».
Таким образом, человек хранит свои стереотипные знания в виде некоторого иерархического каркаса, а при появление новых знаний, адаптирует эту модель фрейма в соответствие с новой ситуацией.
Этот стереотипный каркас (отдельный фрейм) можно рассмотреть как обычную запись, в которой ячейки (слоты) содержат информацию шести типов.
1.Данные, предназначенные для идентификации самого фрейма.
2.Информация, необходимая для взаимосвязи данного фрейма с другими.
3.Дискрипторы требований для фрейма (конкретные значения конкретных свойств стереотипных объектов, которые используются для определения соответствия новых объектов стереотипу, описанному в фрейме).
4.Процедурная информация об использовании описанной в фрейме структуре. В таком слоте хранится процедурный код, который позволяет запускать процедуры, связанные с информацией, хранящейся в фрейме (например, некоторые контрольные процедуры или процедуры обрисовки описываемого объекта).
5.Информация по умолчанию (значения слотов, которые должны быть использованы для типа объекта и сохраняются для него, если они не были изменены в ходе моделирования). Например, если описываемый объект - типовой стул, то у него 4 ножки.
6.Информация для нового экземпляра. Многие слоты фреймов могут перед процессом моделирования оставаться свободными. Они описывают те свойства объекта, которые принципиально присущи конкретному экземпляру (например, цвет стула).
Четвёртый тип этих слотов (присоединённые процедуры, процедурные вложения) часто реализуют как демоны (demon).
Демон - процедура, которая является побочным эффектом некоторого другого действия в БЗ. Например: при каждом изменении значения некоторого слота можно запускать процедуру графического изображения описываемого объекта. Таким образом, фреймы позволяют представлять объекты в виде единых стереотипных сущностей (описали вообще стул), далее объект, описываемый фреймом:
наследует определенные черты стереотипа;
имеет свои собственные свойства, заданные в слотах;
имеет возможность запускать полезные процедуры.
Считается, что теория фреймов дала толчок к разработке философии объектно-ориентированного программирования и созданию таких языков, как С++ и Java.
Пример.
Как можно описать аудиторию для лекций?
Во главе фреймовой структуры, описывающей эту аудиторию, находится фрейм самой аудитории (ФА).
На рисунке изображен фрагмент фреймовой модели, в которой представлены различные типы слотов, описанных на прошлой лекции.
Так например фрейм аудитории включает слот IS с кодом А, который идентифицирует сам фрейм, это слот первого типа. Слоты “вместимость” (ВМ) 20-40 человек и подобные ему - это слоты шестого типа, которые заполняются для конкретного экземпляра, описанного в фрейме объекта.
Слот “назначение” - чтение лекций можно - отнести к слотам- дескрипторам, а именно такая фреймовая модель применима для групп объектов, которые являются учебными аудиториями, предназначенными для чтения лекций.
Слоты, находящейся на данном рисунке слева, можно отнести к пятой категории слотов, а именно они задают свойства объектов, принимаемых по умолчанию.
В данном случае эти свойства не расшифрованы из экономии.
При моделировании такая же ситуация может быть вполне обоснованной: так задаются свойства объектов, которые в данном случае не являются целью исследования при моделировании. И поэтому в этом конкретном случае исследователь их не конкретизирует.
Слот четвёртого типа может быть задан точно так же, только он должен содержать код присоединенной процедуры, например, код ее обрисовки.
И, наконец, слоты в нижнем ряду- слоты второго типа, которые задают взаимосвязь данного фрейма модели с другими ее фреймами.
С помощью таких структур можно описать сколь угодно сложные понятия.