Реферат: Теория фреймов
Теорияфреймов
— это парадигма для представления знаний с цельюиспользования этих знаний компьютером .Впервые была представленаМинским как попытка построить фреймовуюсеть ,или парадигму с целью достижения большего эффекта понимания .С одной стороны Минскийпытался сконструировать базу данных ,содержащую энциклопедическиезнания ,но с другой стороны ,онхотел создать наиболее описывающую базу ,содержащую информацию вструктурированной и упорядоченной форме .Эта структура позволила быкомпьютеру вводить информацию в болеегибкой форме ,имея доступ к тому разделу ,который требуется в данныймомент .Минский разработал такую схему , вкоторой информация содержится в специальных ячейках ,называемых фреймами ,объединенными в сеть ,называемую системой фреймов .Новыйфрейм активизируется с наступлением новой ситуации . Отличительной его чертойявляется то ,что он одновременно содержит большой объем знаний ив то же время является достаточно гибким для того ,чтобы быть использованнымкак отдельный элемент БД .Термин «фрейм» былнаиболее популярен в середине семидесятых годов ,когда существовало много еготолкований ,отличных от интерпретации Минского.
Чтобы лучше понять эту теорию,рассмотрим один из примеров Минского ,основанный на связи между ожиданием ,ощущением и чувством человека ,когдаон открывает дверь и входит в комнату .Предположим ,что высобираетесь открыть дверь и зайти в комнату незнакомого вам дома .Находясь в доме ,перед тем как открыть дверь , у вас имеются определенные представления отом ,что вы увидите ,войдя в комнату . Например ,если вы увидите к-л пейзажили морской берег ,поначалу вы с трудом узнаете их .Затемвы будете удивлены ,и в конце концов дезориентированы , так каквы не сможете объяснить поступившую информацию и связать ее с темипредставлениями ,которые у вас имелись до того .Также у вас возникнутзатруднения с тем ,чтобы предсказать дальнейший ход событий.Саналитической точки зрения это можно объяснить как активизацию фрейма комнаты вмомент открывания двери и его ведущую роль в интерпретации поступающейинформации .Если бы вы увидели за дверью кровать ,тофрейм комнаты приобрел бы более узкую форму и превратился бы во фрей кровати .Другимисловами ,вы бы имели доступ к наиболее специфичному фрейму из всех доступных .Возможно,б что вы используете информацию ,содержащуюся в вашем фреймекомнаты для того чтобы распознать мебель,что называется процессом сверху-вниз, или в контексте теориифреймов фреймодвижущим распознаванием .Если бы вы увидели пожарныйгидрант ,то ваши ощущения были бы аналогичны первому случаю.Психологи подметили ,что распознавание объектов легче проходит в обычномконтексте,чем в нестандартной обстановке .Изэтого примера мы видим ,что фрейм — это модельзнаний ,которая активизируется в определенной ситуации и служит для ееобъяснения и предсказания . У Минского имелись достаточно расплывчатыеидеи о самой структуре такой БД ,которая могла бы выполнятьподобные вещи .Он предложил систему ,состоящую из связанных междусобой фреймов ,многие из которых состоят из одинаковыхподкомпонентов , объединенных в сеть .Таким образом , вслучае ,когда к-л входит в дом ,егоожидания контролируются операциями ,входящими в сеть системыфреймов .В рассмотренном выше случае мы имеем дело с фреймовой системой длядома ,и с подсистемами для двери и комнаты .Активизированные фреймы сдополнительной информацией в БД о том ,что вы открываете дверь ,будут служить переходом отактивизированного фрейма двери к фрейму комнаты .При этом фреймы двери икомнаты будут иметь одинаковую подструктуру .Минский назвал это явлениеразделом терминалов и считал его важной частью теории фреймов .
Минский также ввелтерминологию ,которая могла бы использоваться при изучении этойтеории ( фреймы ,слоты ,терминалы и т.д.) .Хотяпримеры этой теории были разделены на языковые и перцептуальные ,иМинский рассматривал их как имеющих общую природу ,в языке имеется болееширокая сфера ее применения . В основном большинствоисследований было сделано в контексте общеупотребительной лексики илитературного языка .
Как наиболее доступнуюиллюстрацию распознаванию ,интерпретации ипредположению можно рассмотреть две последовательности предложений ,взятыхиз Шранка и Абельсона .На глобальном уровнепоследовательность А явно отличается от В .
A John went to a restaurant
He asked the waitress fora hamburger
He paid the tip & left
B John went to a park
He asked the midget for amouse
He picked up the box& left
Хотя все эти предложенияимеют одинаковую синтаксическую структуру и тип семантической информации ,понимание их кардинально различается .Последовательность А имеетдоступ к некоторому виду структуры знаний высшего уровня ,а В неимеет .Если бы А не имело такой доступ ,то ее понимание сводилось бык уровню В и характеризовалось бы как дезориентированное .Этот контраст являетсянаглядным примером мгновенной работы высшего уровня структуры знаний .
Была предложена программа подназванием SAM ,которая отвечает на вопросы и выдает содержаниетаких рассказов .Например ,SAM можетответить на следующие вопросы , ответы на которые не даны втексте ,с помощью доступа к записи предполагаемых событий ,предшествующих обеду вресторане .
Did John sit down in the restaurant ?
Did John eat the hamburger ?
Таким образом ,SAM может распознать описанную ситуацию как обед в ресторане и затемпредсказать оптимальное развитие событий .В нашем случае распознаваниене представляло трудностей ,но в большинстве случаев оно довольно непростое и являетсясамой важной частью теории .
Рассмотрим другой пример :
C He plunked down $5 at thewindow .
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 онвызывает цикл повторяющихся неправильных илинезаконченных распознаваний иреинтерпретаций .
В случаях с многозначнымисловами многозначность разрешается спомощью активизированного ранее фрейма .Дляэтих целей необходимо создать лексикон к каждому фрейму. Когда фрейм активизируется ,соответствующему лексикону отдаетсяпредпочтение при поиске соответствующего значения слова .Вконтексте ТФ это распознавание процессов ,контролируемых фреймами ,которые,в свою очередь ,контролируют распознаваниевходящей информации .Иногда это называется процессом сверху — внизфреймодвижущего распознавания .
Применение этих процессовнашло свое отражение в программе FRAMP, которая может суммироватьгазетные сводки и классифицировать их в соответствие с классом событий ,например терроризм или землетрясения . Эта программа хранит набор объектов ,которыедолжны быть описаны в каждой разновидности текстов ,и этот набор помогаетпроцессу распознавания описываемыхсобытий .
Манипуляция фреймами
Детали спецификации Ф и ихрепрезентации могут быть опущены , так же как и алгоритмы их манипуляции ,потомучто они не играют большой роли в ТФ .
Такие вопросы ,как размер Ф или доступ кнему ,связаны с организациейпамяти и не требуют специального рассмотрения .
Распознавание
В литературе имеется многорассуждений по поводу процессов ,касающихся распознавания фреймов и доступа к структурезнаний высшего уровня .Несмотря на то ,чтолюди могут распознать фрейм без особых усилий ,для компьютера в большинстве случаев это довольно сложная задача .Поэтомувопросы распознавания фреймов остаются открытыми и трудными для решения спомощью ИИ .
Размер фрейма
Размер фрейма гораздоболее тесно связан с организацией памяти,чем это кажется на первый взгляд .Это происходит потому ,что впонимании человека размер фрейма определяется не столько семантическим контекстом ,но и многими другимифакторами .Рассмотрим фрейм визита к доктору ,который складывается изподфреймов ,одним из которых является комната ожидания .Такимобразом мы можем сказать ,чторазмер фрейма не зависит от семантического содержания представленногофрейма / такого ,как ,например ,визит к врачу/, нозависит от того ,какие компоненты описывающейинформации во фрейме / таком ,как комната ожидания /используются в памяти .Это означает ,чтокогда определенный набор знаний используется памятью более чем в однойситуации ,система памяти определяет это,затем модифицирует эту информацию во фрейм ,и реструктурирует исходный фрейм так ,чтобы новый фрейиспользовался как его подкомпонент .
Вышеперечисленные операциитакже остаются открытыми вопросами в ТФ .
Инициализационные категории
Рош предложил три уровнякатегорий представления знаний : базовую, субординатную и суперординационную .Например в сфере меблировки концепция кресла является примеромкатегории основного уровня ,а концепция мебели — этопример суперординационной категории .Языкпредставления знаний подвержен влиянию этой таксономии и включает их какразличные типы данных .В сфере человеческогообщения категории основного уровня являются первейшими категориями ,которыеузнают человек ,другие же категории вытекают из них .То естьсуперординационная категория — это обобщение базовой ,асубординатная — это подраздел базовойкатегории .
пример
суперординатная идеи события
базовая события действия
субординатная действия прогулка
Каждый фрейм имеет свой определенный так называемый слот .Так ,дляфрейма действие слот может бытьзаполнен только к-л исполнителем этого действия ,а соседние фреймы могутнаследовать этот слот .
Некоторые исследователипредположили ,что случаи грамматики падежей совпадают со слотамив ТФ ,и эта теория была названа теорией идентичности слота и падежа .Былопредложено число таких падежей ,от 8 до 20 ,ноточное число не определено .Но если агентив полностьюсовпадает со своим слотом ,тоостальные падежи вызвали споры .И до сих пор точно неустановлено ,сколько всего существует падежей .
Также вызвал трудность тотфакт ,что слоты не всегда могутбыть переходными .Например ,в соответствие с ТФ можносказать ,что фрейм одушевленный предмет можетиметь слот живой ,фрейм человек может иметь слот честный ,а фрейм блоха не может иметь такой слот ,и он кнему никогда не перейдет .
Другими словами ,связимежду слотами в ТФ не являются исследованными до конца .Слоты могут передаваться ,могутбыть многофункциональны ,но в то же время нерассматриваются как функции . Гибридные системы
СФ иногда адаптируются дляпостроения описаний или определений .Былсоздан смешанный язык ,названный KRYPTON, состоящийиз фреймовых компонентов и компонентовпредикатных исчислений ,помогающих делать к-л выводы с помощью терминов ипредикатов .Когда активизируется фрейм ,фактыстановятся доступными пользователю .Также существует язык Loops, которыйобъединяет объекты ,логическое программирование и процедуры .
Существуют такжефреймоподобные языки ,которые за исходную позицию принимают один типданных в памяти ,к-л концепцию , а не две / напрфрейм и слот /,и представление этойконцепции в памяти должно быть цельным .
Объектно — ориентированныеязыки
Параллельно с языками фреймовсуществуют объектно — ориентированные программные языки ,которыеиспользуются для составления программ ,ноимеют некоторые св-ва языков фреймов ,такие ,какиспользование слотов для детальной ,доскональной классификацииобъектов .Отличие их от языков фреймов в том ,чтофреймовые языки направлены на более обобщенное представление информации обобъекте .
Одной из трудностейпредставления знаний и языка фреймов является отсутствие формальной семантики .Этозатрудняет сравнение свойств представления знаний различных языков фреймов ,а такжеполное логическое объяснение языка фреймов .