Каталог :: Программирование и комп-ры

: Теория фреймов

                              Теория фреймов                              
     - это  парадигма для представления знаний с целью использования этих
знаний компьютером . Впервые была представлена Минским как  попытка построить
фреймовую сеть , или парадигму с целью достижения большего эффекта понимания  .
С одной стороны Минский пытался сконструировать базу данных , содержащую
энциклопедические знания  , но с другой стороны , он хотел создать наиболее
описывающую базу , содержащую информацию в структурированной и упорядоченной
форме . Эта структура позволила бы компьютеру  вводить информацию в более
гибкой форме , имея доступ к тому разделу , который требуется в данный момент .
Минский разработал такую схему  , в которой информация содержится в специальных
ячейках , называемых фреймами , объединенными в сеть , называемую системой
фреймов . Новый фрейм активизируется с наступлением новой ситуации .
Отличительной его чертой является то , что он одновременно содержит большой
объем знаний и в то же время является достаточно гибким для того , чтобы быть
использованным как отдельный элемент БД . Термин «фрейм» был наиболее популярен
в середине семидесятых годов , когда существовало много его толкований ,
отличных от интерпретации Минского .
Чтобы лучше понять эту теорию , рассмотрим один из примеров   Минского ,
основанный на  связи между ожиданием , ощущением  и чувством человека , когда
он открывает дверь и входит в комнату . Предположим , что вы собираетесь
открыть дверь и зайти в комнату незнакомого вам дома . Находясь в доме ,
перед тем как открыть дверь ,  у вас имеются определенные представления о том
, что вы увидите , войдя в комнату .  Например , если вы увидите к-л пейзаж
или морской берег , поначалу вы с трудом узнаете их . Затем вы будете
удивлены , и в конце концов дезориентированы , так как вы не сможете
объяснить поступившую информацию и связать ее с теми представлениями ,
которые у вас имелись до того  . Также у вас возникнут затруднения с тем ,
чтобы предсказать дальнейший ход событий. С аналитической точки зрения это
можно объяснить как активизацию фрейма комнаты в момент открывания двери и
его ведущую роль в интерпретации поступающей информации . Если бы вы увидели
за дверью кровать , то фрейм комнаты приобрел бы более узкую форму и
превратился бы во фрей кровати . Другими словами , вы бы имели доступ к
наиболее специфичному фрейму из всех доступных .Возможно ,б что вы
используете информацию , содержащуюся в вашем фрейме комнаты для того чтобы
распознать мебель , что называется процессом сверху-вниз , или в контексте
теории фреймов фреймодвижущим распознаванием . Если бы вы увидели пожарный
гидрант , то ваши ощущения были бы аналогичны первому случаю. Психологи
подметили , что распознавание объектов легче проходит в обычном контексте,
чем в нестандартной обстановке . Из этого примера мы видим , что фрейм - это
модель знаний , которая активизируется в определенной ситуации и служит для
ее объяснения и предсказания .  У Минского имелись достаточно расплывчатые
идеи о самой структуре такой БД , которая могла бы выполнять подобные вещи .
Он предложил систему , состоящую из связанных между собой фреймов , многие из
которых состоят из одинаковых подкомпонентов , объединенных в сеть . Таким
образом , в случае  , когда к-л входит в дом , его ожидания контролируются
операциями , входящими в сеть системы фреймов . В рассмотренном выше случае
мы имеем дело с фреймовой системой для дома , и с подсистемами для двери и
комнаты . Активизированные фреймы с дополнительной информацией в БД о том ,
что вы открываете дверь  , будут служить переходом от активизированного
фрейма двери к фрейму комнаты . При этом фреймы двери и комнаты будут иметь
одинаковую подструктуру . Минский назвал это явление разделом терминалов и
считал его важной  частью теории фреймов .
Минский также ввел терминологию , которая могла бы использоваться при
изучении этой теории ( фреймы , слоты , терминалы и т. д.) . Хотя примеры
этой теории были разделены на языковые и перцептуальные , и Минский
рассматривал их как имеющих общую природу , в языке имеется более широкая
сфера ее применения . В основном большинство исследований было сделано в
контексте общеупотребительной лексики и литературного языка .
Как наиболее доступную иллюстрацию распознаванию , интерпретации и
предположению можно рассмотреть две последовательности предложений , взятых
из Шранка и Абельсона . На глобальном уровне последовательность А явно
отличается от В .
A     John went to a restaurant
He asked the waitress for a hamburger
He paid the tip & left
B      John went to a park
He asked the midget for a mouse
He picked up the box & left
Хотя все эти предложения имеют одинаковую синтаксическую структуру  и тип
семантической информации  , понимание их кардинально различается .
Последовательность А имеет доступ к некоторому виду структуры знаний высшего
уровня , а В не имеет . Если бы А не имело такой доступ , то ее понимание
сводилось бы к уровню В и характеризовалось бы как  дезориентированное . Этот
контраст является наглядным примером мгновенной работы высшего уровня
структуры знаний .
Была предложена программа под названием SAM , которая отвечает на вопросы и
выдает содержание таких рассказов . Например , SAM может ответить на
следующие вопросы , ответы на которые не даны в тексте , с помощью доступа к
записи предполагаемых событий  , предшествующих обеду в ресторане .
Did John sit down in the restaurant ?
Did John eat the hamburger ?
Таким образом , SAM может распознать описанную ситуацию как обед в ресторане
и затем предсказать оптимальное развитие событий . В нашем случае
распознавание не представляло трудностей , но в большинстве  случаев оно
довольно непростое и является самой важной частью теории .
Рассмотрим другой пример :
C     He plunked down $5 at the window .
She tried to give him $ 2.50 , but he wouldn’t take it .
So when they got inside , she bought him a large bag of
popcorn .
Он интересен тем  , что у большинства людей он вызывает цикл повторяющихся
неправильных     или незаконченных  распознаваний и реинтерпретаций .
В случаях с многозначными словами  многозначность разрешается с помощью
активизированного ранее фрейма        . Для этих целей необходимо создать
лексикон к каждому фрейму . Когда фрейм активизируется , соответствующему
лексикону отдается предпочтение при поиске соответствующего значения слова .
В контексте ТФ это распознавание процессов , контролируемых фреймами ,
которые , в свою очередь , контролируют распознавание входящей информации .
Иногда это называется процессом сверху - вниз фреймодвижущего распознавания .
Применение этих процессов нашло свое отражение в программе FRAMP , которая
может суммировать газетные сводки и классифицировать их в соответствие с
классом событий , например терроризм или землетрясения  .        Эта
программа хранит набор объектов , которые должны быть описаны в каждой
разновидности текстов , и этот набор помогает процессу распознавания
описываемых событий .
Манипуляция фреймами
Детали спецификации Ф и их репрезентации могут быть опущены , так  же как и
алгоритмы их манипуляции , потому что они не играют большой роли в ТФ .
Такие вопросы  , как размер Ф или доступ к нему  , связаны с организацией
памяти и не требуют специального рассмотрения .
Распознавание
В литературе имеется много рассуждений по поводу процессов , касающихся
распознавания фреймов и доступа к структуре знаний высшего уровня . Несмотря
на то , что люди могут распознать фрейм без особых усилий  , для компьютера в
большинстве случаев это довольно сложная задача . Поэтому вопросы
распознавания фреймов остаются открытыми и трудными для решения с помощью ИИ
.
Размер фрейма
Размер фрейма гораздо более  тесно связан с организацией памяти , чем это
кажется на первый взгляд . Это происходит потому , что в понимании человека
размер фрейма определяется  не столько семантическим контекстом , но и
многими другими факторами . Рассмотрим фрейм визита к доктору  , который
складывается из подфреймов , одним из которых является комната ожидания .
Таким образом  мы можем сказать , что размер фрейма не зависит от
семантического содержания представленного фрейма  / такого , как , например
, визит к врачу / , но зависит от  того  , какие компоненты описывающей
информации во фрейме / таком , как комната ожидания / используются в памяти .
Это означает , что когда определенный набор знаний используется памятью более
чем в одной ситуации  , система памяти определяет это , затем модифицирует
эту информацию во фрейм , и реструктурирует  исходный фрейм так , чтобы новый
фрей использовался как его подкомпонент .
Вышеперечисленные операции также остаются открытыми вопросами в ТФ .
Инициализационные категории
Рош предложил три уровня категорий представления знаний  : базовую ,
субординатную и суперординационную  . Например в сфере меблировки концепция
кресла является примером категории основного уровня , а концепция мебели -
это пример суперординационной  категории . Язык представления знаний
подвержен влиянию этой таксономии и включает их как различные типы данных . В
сфере человеческого общения категории основного уровня являются первейшими
категориями , которые узнают человек , другие же категории вытекают из них .
То есть суперординационная категория - это обобщение базовой   , а
субординатная  - это подраздел базовой категории .
пример
суперординатная                                       идеи
события
базовая
события                       действия
субординатная                                          действия
прогулка
Каждый фрейм имеет свой определенный так называемый слот . Так , для фрейма 
действие слот может быть заполнен только к-л исполнителем этого действия , а
соседние фреймы могут наследовать этот слот .
Некоторые исследователи предположили , что случаи грамматики падежей
совпадают со слотами в ТФ , и эта теория была названа теорией идентичности
слота и падежа . Было предложено число таких падежей , от 8 до 20 , но точное
число не определено . Но если агентив полностью совпадает  со своим слотом ,
то остальные падежи вызвали споры . И до сих пор точно не установлено ,
сколько всего существует падежей .
Также вызвал трудность тот факт   , что слоты не всегда могут быть переходными .
Например , в соответствие с ТФ можно сказать , что фрейм одушевленный
предмет может иметь слот  живой , фрейм  человек может
иметь слот честный  , а фрейм  блоха не может иметь такой слот
, и он к нему никогда не перейдет .
Другими словами , связи между слотами в ТФ не являются исследованными до
конца . Слоты могут передаваться , могут быть многофункциональны , но в то же
время не рассматриваются как функции .
Гибридные системы
СФ иногда адаптируются для построения описаний или определений  . Был создан
смешанный язык , названный KRYPTON , состоящий из фреймовых компонентов  и
компонентов предикатных исчислений , помогающих  делать к-л выводы с помощью
терминов и предикатов  . Когда активизируется фрейм , факты становятся
доступными пользователю . Также существует язык Loops , который объединяет
объекты , логическое программирование и процедуры .
Существуют также фреймоподобные языки , которые за исходную позицию принимают
один тип данных в памяти , к-л концепцию , а не две / напр фрейм и слот / , и
представление этой концепции в памяти должно быть цельным .
Объектно - ориентированные языки
Параллельно с языками фреймов существуют объектно - ориентированные
программные языки , которые используются для составления  программ , но имеют
некоторые св-ва языков фреймов , такие , как использование слотов для
детальной , доскональной классификации объектов . Отличие их от языков
фреймов в том , что фреймовые языки направлены на более обобщенное
представление информации об объекте .
Одной из трудностей представления знаний и языка фреймов является отсутствие
формальной семантики . Это затрудняет сравнение свойств представления знаний
различных языков фреймов , а также полное логическое объяснение языка фреймов
.