Теорія фреймів

- це парадигма для представлення знань з метою використання цихзнань комп'ютером. Вперше була представлена Мінським як спробапобудувати фреймової мережу, або парадигму з метою досягнення більшогоефекту розуміння. З одного боку Мінський намагався сконструювати базуданих, що містить енциклопедичні знання, але з іншого боку, вінхотів створити найбільш описує базу, що містить інформацію вструктурованої й упорядкованої формі. Ця структура дозволила бкомп'ютера вводити інформацію в більш гнучкою формою, маючи доступ до тогорозділу, який потрібно в даний момент. Мінський розробив такусхему, в якій інформація міститься в спеціальних комірках, які називаютьсяфреймами, об'єднаними в мережу, яка називається системою фреймів. Новий фреймактивізується з настанням нової ситуації. Відмінною рисою йогоє те, що він одночасно містить великий обсяг знань і в той жечас є достатньо гнучким для того, щоб бути використаним якокремий елемент БД. Термін «фрейм» був найбільш популярний в серединісімдесятих років, коли існувало багато його тлумачень, відмінних відінтерпретації Мінського.

Щоб краще зрозуміти цю теорію, розглянемо один із прикладів Мінського,заснований на зв'язку між очікуванням, відчуттям і почуттям людини,коли він відкриває двері і входить до кімнати. Припустимо, що визбираєтеся відкрити двері і зайти в кімнату незнайомого вам будинку. Перебуваючив будинку, перед тим як відкрити двері, у вас є певніуявлення про те, що ви побачите, зайшовши до кімнати. Наприклад, якщови побачите к-л пейзаж або морський берег, спочатку ви насилу пізнаєте їх.
Потім ви будете здивовані, і врешті-решт дезорієнтовані, так як вине зможете пояснити що надійшла, і пов'язати її з тимиуявленнями, які у вас були до того. Також у вас виникнутьускладнення з тим, щоб передбачити подальший хід подій. Заналітичної точки зору це можна пояснити як активізацію фреймакімнати в момент відкриття дверей і його провідну роль в інтерпретаціїнадходить. Якщо б ви побачили за дверима ліжко, то фреймкімнати придбав би більш вузьку форму і перетворився б у Фрей ліжка.
Іншими словами, ви б мали доступ до найбільш специфічному фрейму з усіхдоступних. Можливо, що б ви використовуєте інформацію, що міститься у вашомуфреймі кімнати для того щоб розпізнати меблі, що називається процесомзверху-вниз, або в контексті теорії фреймів фреймодвіжущім розпізнаванням
. Якщо б ви побачили пожежний гідрант, то ваші відчуття були б аналогічніпершого випадку. Психологи помітили, що розпізнавання об'єктів легшепроходить у звичайному контексті, ніж у нестандартній обстановці. З цьогоприклад, ми бачимо, що фрейм - це модель знань, яка активізується впевній ситуації і служить для її пояснення та передбачення. У
Мінського були досить розпливчасті ідеї про саму структуру такої БД,яка могла б виконувати подібні речі. Він запропонував систему, що складаєтьсяз пов'язаних між собою фреймів, багато з яких складаються з однаковихподкомпонентов, об'єднаних в мережу. Таким чином, у випадку, коли до -л входить у будинок, його очікування контролюються операціями, що входять в мережусистеми фреймів. У розглянутому вище випадку ми маємо справу з фреймовоїсистемою для дому, і з підсистемами для дверей і кімнати. Активізованіфрейми з додатковою інформацією в БД про те, що ви відкриваєте двері,будуть служити переходом від активізованою фрейма двері до фрейму кімнати
. При цьому фрейми двері та кімнати будуть мати однакову підструктуру.
Мінський назвав це явище розділом терміналів і вважав його важливою частиноютеорії фреймів.

Мінський також ввів термінологію, яка могла б використовуватися прививченні цієї теорії (фрейми, слоти, термінали тощо). Хоча прикладицієї теорії були розділені на мовні та перцептуальние, і Мінськийрозглядав їх як мають загальну природу, в мові є більш широкасфера її застосування. В основному більшість досліджень було зроблено вконтексті загальновживаної лексики та літературної мови.

Як найбільш доступну ілюстрацію розпізнавання, інтерпретації таприпущенням можна розглянути дві послідовності пропозицій, взятихз Шранка і Абельсона. На глобальному рівні послідовність А явновідрізняється від 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

Хоча всі ці пропозиції мають однакову синтаксичну структуру ітип семантичної інформації, розуміння їх кардинально розрізняється.
Послідовність А має доступ до деякого виду структури знаньвищого рівня, а В не має. Якщо б А не мав такий доступ, то їїрозуміння зводилося б до рівня В і характеризувалося б якдезорієнтованим. Цей контраст є наочним прикладом миттєвоїроботи вищого рівня структури знань.

Була запропонована програма під назвою SAM, яка відповідає напитання і видає зміст таких розповідей. Наприклад, SAM може відповістина такі запитання, відповіді на які не подані в тексті, за допомогоюдоступу до запису передбачуваних подій, що передують обіду в ресторані
.

Did John sit down in the restaurant?

Did John eat the hamburger?

Таким чином, SAM може розпізнати описану ситуацію як обід вресторані і потім передбачити оптимальний розвиток подій. У нашому випадкурозпізнавання не становило труднощів, але в більшості випадків вонодосить непростий і є найважливішою частиною теорії.

Розглянемо інший приклад:

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.

Він цікавий тим, що у більшості людей він викликає циклповторюваних неправильних або незакінчених розпізнавання іреінтерпретацію.

У випадках з багатозначними словами багатозначність дозволяється за допомогоюактивізованою раніше фрейму. Для цих цілей необхідно створитилексикон до кожного фрейму. Коли фрейм активізується, відповідноголексикону віддається перевага при пошуку відповідного значення слова
. У контексті ТФ це розпізнавання процесів, контрольованих фреймами,які, в свою чергу, контролюють розпізнавання вхідної інформації.
Іноді це називається процесом зверху - вниз фреймодвіжущего розпізнавання
.

Застосування цих процесів знайшло своє відображення в програмі FRAMP,яка може підсумувати газетні зведення та класифікувати їх увідповідність з класом подій, наприклад тероризм або землетрусу.
Ця програма зберігає набір об'єктів, які повинні бути описані в кожнійрізновиди текстів, і цей набір допомагає процесу розпізнаванняописуваних подій.

Маніпуляція фреймами

Деталі специфікації Ф і їх репрезентації можуть бути опущені, так самояк і алгоритми їх маніпуляції, тому що вони не грають великої ролі в ТФ
.

Такі питання, як розмір Ф або доступ до нього, пов'язані зорганізацією пам'яті і не вимагають спеціального розгляду.

Розпізнавання

У літературі є багато міркувань з приводу процесів, які стосуютьсярозпізнавання фреймів і доступу до структури знань вищого рівня.
Незважаючи на те, що люди можуть розпізнати фрейм без особливих зусиль, длякомп'ютера в більшості випадків це досить складне завдання. Томупитання розпізнавання фреймів залишаються відкритими і важкими для вирішення здопомогою ШІ.

Розмір фрейму

Розмір фрейму набагато більш тісно пов'язаний з організацією пам'яті, ніжце здається на перший погляд. Це відбувається тому, що в розуміннілюдини розмір фрейму визначається не стільки семантичним контекстом,але й багатьма іншими чинниками. Розглянемо фрейм візиту до лікаря,який складається з подфреймов, одним з яких є кімнатаочікування. Таким чином ми можемо сказати, що розмір фрейму не залежитьвід семантичного змісту представленого фрейму/такого, як,наприклад, візит до лікаря /, але залежить від того, які компонентиописує інформації у фреймі/такому, як кімната очікування /використовуються в пам'яті. Це означає, що коли певний набір знаньвикористовується пам'яттю більш ніж в одній ситуації, система пам'ятівизначає це, потім модифікує цю інформацію у фреймі, іреструктурує вихідний фрейм так, щоб новий Фрей використовувався якйого подкомпонент.

Перераховані вище операції також залишаються відкритими питаннями в ТФ.

ініціалізації категорії

Рош запропонував три рівні категорій представлення знань: базову,субордінатную і суперордінаціонную. Наприклад у сфері меблювання концепціякрісла є прикладом категорії основного рівня, а концепція меблів --це приклад суперордінаціонной категорії. Мова представлення знаньсхильний до впливу цієї таксономії і включає їх як різні типи даних.
У сфері людського спілкування категорії основного рівня єнайпершими категоріями, які дізнаються чоловік, інші ж категоріївипливають з них. Тобто суперордінаціонная категорія - це узагальненнябазової, а субордінатная - це підрозділ базової категорії. приклад суперордінатная ідеї події базова подіїдії субордінатная діїпрогулянка

Кожен фрейм має свій певний так званий слот. Так, дляфрейма дію слот може бути заповнений тільки к-л виконавцем цьогодії, а сусідні фрейми можуть наслідувати цей слот.

Деякі дослідники припустили, що випадки граматики відмінківспівпадають із слотами в ТФ, і ця теорія була названа теорією ідентичностіслота і відмінка. Було запропоновано число таких відмінків, від 8 до 20, алеточне число не визначено. Але якщо агенти повністю збігається зі своїмслотом, то інші відмінки викликали суперечки. І до цих пір точно невстановлено, скільки всього існує відмінків.

Також викликав труднощі той факт, що слоти не завжди можуть бутиперехідними. Наприклад, у відповідність з ТФ можна сказати, що фреймодухотворений предмет може мати слот живий, фрейм людина може матислот чесний, а фрейм блоха не може мати такий слот, і він до ньогоніколи не перейде.

Іншими словами, зв'язки між слотами в ТФ не є дослідженими докінця. Слоти можуть передаватися, можуть бути багатофункціональні, але в тойже час не розглядаються як функції.

Гібридні системи

СФ іноді адаптуються для побудови описів або визначень. Бувстворений змішаний мову, названий KRYPTON, що складається з фреймовихкомпонентів і компонентів предикативних обчислень, які допомагають робити к-лвисновки за допомогою термінів і предикатів. Коли активізується фрейм,факти стають доступними користувачеві. Також існує мова Loops,який об'єднує об'єкти, логічне програмування і процедури.

Існують також фреймоподобние мови, які за вихідну позиціюприймають один тип даних в пам'яті, к-л концепцію, а не дві/напр фреймі слот /, та подання цієї концепції в пам'яті повинно бути цілісним.

Об'єктно - орієнтовані мови

Паралельно з мовами фреймів існують об'єктно - орієнтованіпрограмні мови, які використовуються для складання програм, алемають деякі св-ва мов фреймів, такі, як використання слотів длядетальної, доскональної класифікації об'єктів. Відмінність їх від мовфреймів в тому, що фреймових мови спрямовані на більш узагальненеподання інформації про об'єкт.

Однією з труднощів подання знань і мовифреймів є відсутність формальної семантики. Це ускладнює порівняннявластивостей представлення знань різних мов фреймів, а також повнелогічне пояснення мови фреймів.