4.6. Фреймы

В основе теории фреймов лежит фиксация знаний путем сопоставления новых фактов с рамками, определенными для каждого объекта в сознании человека. Структура в памяти ЭВМ, представляющая эти рамки, называется фреймом. С по­мощью фреймов мы пытаемся представить процесс система­тизации знаний в форме, максимально близкой к принципам систематизации знаний человеком.

Фрейм представляет собой таблицу, структура и принци­пы организации которой являются развитием понятия отно­шения в реляционной модели данных. Новизна фреймов оп­ределяется двумя условиями:

1) имя атрибута может в ряде случаев занимать в фрейме позицию значения,

2) значением атрибута может служить имя другого фрейма или имя программно реализованной процедуры. Структура фрейма показана ниже.

Слотом фрейма назы­вается элемент данных, предназначенный для фиксации зна­ний об объекте, которому отведен данный фрейм. Перечислим параметры слотов.

Имя слота. Каждый слот должен иметь уникальное имя во фрейме, к которому он принадлежит. Имя слота в некоторых случаях может быть служебным. Среди служебных имен отме­тим имя пользователя, определяющего фрейм; дату определе­ния или модификации фрейма; комментарий.

Указатель наследования. Он показывает, какую информа­цию об атрибутах слотов во фрейме верхнего уровня наследу­ют слоты с теми же именами во фрейме нижнего уровня. При­ведем типичные указатели наследования:

S (тот же). Слот наследуется с теми же значениями данных;

U (уникальный). Слот наследуется, но данные могут принимать любые значения;

I (независимый). Слот не наследуется.

Указатель типа данных. К типам данных относятся:

FRAME (указатель) - указывает имя фрейма верхнего уровня;

ATOM (переменная),

TEXT (текстовая информация),

LIST (список),

LISP (присоединенная процедура).

С помощью механизма управления наследованием по от­ношениям "есть-нек" осуществляются автоматический поиск и определение значений слотов фрейма верхнего уровня и при­соединенных процедур.

Рассмотрим пример использования системы фреймов. Иерар­хия фреймов, показанная на рис. 4.4.а, отображает организацион­ную структуру и работы, выполняемые в некотором отделе конст­рукторского бюро. Она предназначена для фиксации факта окончания отдельных работ исполнителями, группами и отделом в це­лом. Фрейм ROOT является стандартным фреймом, все другие фреймы должны быть подчинены ему. Слот АКО используется для установления иерархии фреймов.

Работа начинается посредством передачи сообщения в слот фрейма верхнего уровня DEP. При этом запускается присоединенная про­цедура, которая передает в фреймы нижнего уровня зна­чение текущей даты. Когда происходит заполнение какого-то слота в фрейме, делается попытка дать значения всем слотам этого фрейма, в том числе попытка выполнения присоединенной про­цедуры.

Фреймовые системы обеспечивают ряд преимуществ по сравнению с продукционной моделью представления знаний:

1)знания организованы на основе концептуальных объек­тов;

2)допускается комбинация представления декларативных (как устроен объект) и процедурных (как взаимодейству­ет объект) знаний;

3)иерархия фреймов вполне соответствует классификации понятий, привычной для восприятия человеком;

4)система фреймов легко расширяется и модифицируется.

Трудности применения фреймовой модели знаний в ос­новном связаны с программированием присоединенных про­цедур.

Имя слота	Указатель наследования	Указатель Типа	Значение слота
FRAME-NAME: DEP
АКО	(U) ROOT	FRAME ROOT
DESINF	(U) ROOT	TEXT	(ОТДЕЛ 23)
DATE	(U) ROOT	LIST
ТЕМА	(I) .TOP.	LIST	(TEMA1 ТЕМА2)
ТЕМА1	(I) «TOP»	LIST	NIL
ТЕМА2	(I) .TOP.	LIST	NIL
FLAG1	(I) «TOP.	ATOM
FLAG2	(I) •TOP.	ATOM
LOGIC	(U) «TOP.	LISP	MAIN
FRAME-NAME: TEMA1
АКО	(U) ROOT	FRAME DEP
DESINF	(U) ROOT	TEXT	(КОНСТРУИРОВАНИЕ ПЛЕЕРА)
DAE	(U) ROOT	LIST
FAM	(I) «TOP.	LIST	(FAM1 FAM2 FAM3)
FAM1	(I) •TOP»	LIST	NIL
FAM2	(I) «TOP.	LIST	NIL
FAM3	(I) •TOP.	LIST	NIL
FLAG1	(1) .TOP*	ATOM
FLAG2	(1) «TOP»	ATOM
FLAG3	(1) •TOP»	ATOM
LOGIC	(U) •TOP.	LISP	COMP1
FRAME-NAME: FAM1
AKO	(U) ROOT	FRAME TEMA1
DESINF	(U) ROOT	TEXT	(ЛЕНТОПРОТЯЖНЫЙ
			МЕХАНИЗМ)
DATE	(U) ROOT	LIST
TODAY	(1) «TOP»	ATOM
ENDDATE	(1) .TOP.	ATOM	02.04.91
LOGIC	(U) .TOP»	LISP	COMPDATE
6

Рисунок 4.4 Пример базы знаний фреймового типа:

а - иерархия фреймов; б - значения слотов