Модель типу фрейм

Загальна ідея відображення знань у вигляді фрейму була сформована М.Мінським і використовувалася з метою опису різних об’єктів. Фрейм – це форма зображення структури даних деяких стереотипних ситуацій, які можна описувати сукупністю понять певної предметної області. В залежності від класу ситуацій розрізняють фрейми візуальних образів, фрейми-сценарії та семантичні фрейми.

Серед загальних вимог до відображення знань у вигляді фреймових моделей виділяють:

• у фреймових моделях фрейм є одиницею знань;

• фрейм повинен містити в собі знання як декларативного, так і процедурного типу;

• фреймова модель, зображуючи собою взаємопов’язану сукупність фреймів, в загальному випадку приймає вигляд мережі фреймів, що описує близькі по змісту класи об’єктів.

У мережах фреймів можна виділити декілька рівнів вузлів, які ієрархічно пов’язані між собою. Кожному такому вузлу відповідає певний його опис. Для вузлів вищого рівня таким описом служать назви елементів стереотипної ситуації, які є загальними і дійсними для певної множини конкретних ситуацій. Опис вершин нижнього рівня (терміналів) складається з назви даного терміналу, елемента-наповнювача та опису даного наповнювача. Позиція наповнювачів у фреймі фіксується при розпізнанні певної ситуації. Наповнювачем може бути посилання до іншого фрейму – «субфрейму», який зображує собою більш чітку ситуацію.

У фреймових моделях фіксується чітка структура інформаційних одиниць, котра називається протофреймом. Вона має такий загальний вигляд:

Ім’я фрейму:

Ім’я слоту 1: значення слоту 1;

Ім’я слоту 2: значення слоту 2;

...

Ім’я слоту n: значення слоту n.

Тут ім’я фрейму – це ідентифікатор, що привласнюється фреймові. У фреймовій системі він повинен бути єдиним.

Отже, в системі, яка основана на фреймовій моделі, поняття в кожному вузлі визначається набором атрибутів та їх значень. В якості атрибутів виступають слоти, кожний з яких може бути пов’язаний з певними процедурами, що виконуються при виникненні необхідності у зміні інформації в слотах. Ці процедури можуть керувати процесом ведення інформації у даному вузлі та завдяки обміну повідомленнями передавати один одному управління, якщо структура фреймової системи описує структуру процедурної обробки.

Слоти, в свою чергу, можуть приймати вигляд певної структури даних. Значення слоту несе в собі конкретну інформацію щодо поняття, що описується певним фреймом. Це може бути число, математичне відношення, текст, правило виводу, посилання на інші слоти даного фрейму або на інші фрейми (ім’я фрейму), набір слотів більш низького рівня, який дозволяє реалізувати принцип російської «матрьошки». При конкретизації фрейму йому і слотам присвоюються певні імена та здійснюється наповнення слотів.

Таким чином, існує розподіл фреймiв на фрейми-прототипи та конкретні фрейми-екземпляри. Фрейми-прототипи зберігають знання про предметну область, а фрейми-екземпляри поповнюють ці одиниці знань реальними даними. Вивід у фреймовій системі виконується завдяки обміну даними між фреймами. У фреймових системах найчастіше використовується управління виводом за допомогою механізму спадковості, що базується на відношенні «абстрактне-конкретне».

В цілому жоден з наведених методів відображення знань не має тих переваг, які дозволили б повністю ігнорувати інші. У той же час, будь-який метод зображення знань, маючи певні переваги і недоліки, має свою область ефективного використання і швидше передбачає поєднання з іншим методом ніж виняток. Вибір того чи іншого методу в більшості випадків залежить від конкретної предметної області i задач, що вирішуються. Тому сьогодні в інтелектуальних системах (до класу яких належать і експертні системи) для опису знань використовують моделі, що інтегрують у собі переваги всіх відомих методів зображення знань.