5.3. Обработка знаний в интеллектуальных системах с фреймовым представлением

В интеллектуальных системах с фреймовым представлением знаний используются три способа управления логическим выво­дом: демоны, присоединенные процедуры и механизм наследо­вания. Последний можно назвать единственным основным механизмом вывода, которым оснащены фреймовые (объектно-ори­ентированные) системы.

Управленческие функции механизма наследования заключа­ются в автоматическом поиске и определении значений слотов фреймов нижележащих уровней по значениям слотов фреймов верхних уровней, а также в запуске присоединенных процедур и демонов.

Присоединенные процедуры и демоны позволяют реализо­вать любой механизм вывода в системах с фреймовым представ­лением знаний. Однако эта реализация имеет конкретный харак­тер и требует значительных затрат труда проектировщиков и про­граммистов. Рассмотрим простой пример. В таблице показана структура фрейма «Научная конференция».

Фрейм «Научная конференция»

Имя слота	Значение слота	If-needed	If-added	If-removed
Дата Место проведения Тема доклада Докладчик	1.02. 10:10 Аудитория 209 Прогнозирование тенденций в экономике Иванов И.И.	КТО?	ЗАКАЗ

Демон ЗАКАЗ - это процедура, которая автоматически запус­кается при попытке подстановки значения в слот с именем Мес­то проведения. Ее главное назначение состоит в проверке возможности заказа аудитории на нужное время. Такая процеду­ра на языке LISP может выглядеть примерно так:

LISPprocЗАКАЗ(Название конференции, Место проведения, Дата)

if возможно(Место проведения, Дата)

then заказать (Название конференции, Место проведения, Дата)

else сообщение («Заказ невозможен», Название конференции)

end.

Демон КТО? автоматически запускается при обращении к слоту Докладчик, если значение этого слота не определено. Ос­новное содержание данной процедуры — генерация запроса к пользователю типа «Кто выступает?», получение ответа и его за­пись в качестве значения слота.

Реализация вывода с помощью присоединенных процедур требует наличия механизма обмена информацией между фрейма­ми. В качестве такого механизма обычно используется механизм сообщений.

На рис. 5.6 схематично показан обмен информацией между фреймами АА и ВВ во время исполнения присоединенной проце­дуры САLС, при этом вызывается процедура МЕАN, располо­женная в фрейме ВВ.

Имя слота	Тип	Значение		Имя слота	Тип	Значение
ISA	Frame	A		ISA	Frame	B
Объект 1	Integer	125		X	Integer	10, 20, 30
Объект 2	Real	8.5		Y	Real	8.0, 12.6
……	……	……	MSG Ответ	……	……	……
Расчет	LISP	CALC		Среднее	LISP	MEAN

Рис. 5.6. Обмен информацией между фреймами

Допустим, что процедура САLС(result) выполняет расчет, в процессе которого происходит обращение к фрейму ВВ с исполь­зованием команды MSG, реализующей передачу сообщения в другой фрейм.

LISPproc САLС(result)

………..

MSG (cреднее, ВВ, X)

…………

end.

Команда MSG имеет три параметра: 1 — имя слота, к которо­му происходит обращение (в данном случае значением слота Среднее является присоединенная процедура МЕАN): 2 — имя фрейма, в котором содержится необходимая информация (ВВ); 3 — имя слота-параметра, в котором находятся данные для расче­та (X). Таким образом, запуск процедуры САLС вызовет исполне­ние следующих действий: передача сообщения во фрейм ВВ на запуск процедуры МЕАN, которая найдет среднее арифметичес­кое чисел, записанных в слоте X; вычисленное значение будет за­писано в переменную result и передано в САLС как ответ на сооб­щение MSG.

Итак, в интеллектуальных системах с фреймовым представ­лением знаний невозможно четко отделить процедурные знания от декларативных, поскольку присоединенные процедуры и де­моны одновременно являются и знаниями, и средствами управ­ления логическим выводом. На рис. 5.7 схематично показаны средства управления выводом во фреймовой системе.

Рис. 5.7. Средства управления выводом в интеллектуальной системе фреймового типа

Возмож­ность организации выводов любого типа является существен­ным преимуществом фреймовых систем по сравнению с продук­ционными и логическими. Не менее важным достоинством яв­ляется большее сходство этой модели представления знаний со структурой знаний в памяти человека. Вместе с тем практическая реализация фреймовых систем сопряжена со значительной трудоемкостью как на этапе проектирования, так и при реализа­ции. Поэтому стоимость промышленных экспертных систем фреймового типа на порядок превосходит стоимость продукци­онных систем.