Фрейм - это абстрактный образ для представления некоего стереотипа восприятия.

 

Фрейм — это некоторая структура для представле­ния знаний, которая при ее заполнении соответствующими значе­ниями превращается в описание конкретного факта, события или ситуации.

 

Фреймовую модель можно считать более специализированной по отношению к сетевой. Она основана на принципе кластеризации (фрагментация) знаний.

Классификация фреймов

1. Различают фреймы-образцы, или прототипы, хранящиеся в базе знаний, и фреймы-экземпляры, которые создаются для отображения реальных фактических ситуаций на основе поступающих данных.
2. Модель фрейма является достаточно универсальной, поскольку позволяет отобразить все многообразие знаний о мире через:
   • фреймы-структуры, использующиеся для обозначения объектов и понятий (заем, залог, вексель);
   • фреймы-роли (менеджер, кассир, клиент);
   • фреймы-сценарии (банкротство, собрание акционеров, празднование именин);
   • фреймы-ситуации (тревога, авария, рабочий режим устройства) и др.

Основной структурной единицей фрейма является слот.

 

Пример фрейма: руководитель

Имя слота	Значение слота	Тип значения слота
Имя	Иванов И. И.	Строка символов
Рожден	01.01.1965	Дата
Возраст	age(dama, рожден)	Процедура
Специальность	Юрист	Строка символов
Отдел	отдел кадров	Строка символов
Зарплата	8000	Строка символов
Адрес	дом_адрес	Фрейм

 

Имя слота

Значение слота

Способ получения значения

Присоединенная процедура

 

Например, слот с именем возраст может содержать имя процедуры, которая вычисляет возраст человека по дате рождения, записанной в другом слоте, и текущей дате.

Процедуры, располагающиеся в слотах, называются связанными или присоединенными процедурами. Вызов связанной процедуры осуществляется при обращении к слоту, в котором она помещена. Процедура, которая запускается автоматически при выполнении некого условия, называется Демоном.

 

В слоте может содержаться не одно, а несколько значений, то есть в качестве структурных составляющих фреймов могут использоваться данные сложных типов, а именно: массивы, списки, множества, фреймы и т. д. Например, в слоте с именем брат может содержаться список имен, если объект, описываемый данным фреймом, имеет нескольких братьев. Значение слота может представлять собой некоторый диапазон или перечень возможных значений, арифметическое выражение, фрагмент текста и т.д.

В общем случае структура данных фрейма может содержать более широкий набор информации, в который входят следующие атрибуты. Имя фрейма служит для идентификации фрейма в системе и должно быть уникальным. Фрейм представляет собой совокупность слотов, число которых может быть произвольным. Число слотов в каждом фрейме устанавливается проектировщиком системы, при этом часть слотов определяется самой системой (системные слоты) для выполнения специфических функций, примерами которых являются:

• слот-указатель родителя данного фрейма (is-a);
• слот-указатель дочерних фреймов;
• слот для ввода имени пользователя;
• слот для ввода даты определения фрейма;
• слот для ввода даты изменения фрейма и т.д.

 

Имя слота должно быть уникальным в пределах фрейма.

Пример сети фреймов приведен на рис. 7. На нём понятие ученик наследует свойства фреймов ребенок и человек, которые находятся на более высоких уровнях иерархии. Если будет задан вопрос «Любят ли ученики сладкое?», то следует ответ «да», так как этим свойством обладают все дети, что указано во фрейме ребенок. Наследование свойств может быть частичным, например «возраст» для учеников не наследуется из фрейма «ребенок», так как явно указан в собственном фрейме.

 

Плюсы и минусы модели

Также к достоинствам фреймовой модели знаний относятся:

1. Внутренняя интерпретация и наличие внутренней структуры связей;
2. Возможность использования предположений и ожиданий;
3. Механизм наследования свойств;
4. Универсальность за счет существования не только фреймов для обозначения объектов и понятий, но и фреймов - событий, фреймов - ситуаций, фреймов - ролей, фреймов - сценариев и т.п.;
5. Возможность легкого перехода к сетевой модели.

Представления знаний на основе фреймовой модели, особенно эффективно для структурного описания сложных понятий и решения задач.

Основным недостатком фреймовой модели представления знаний является отсутствие строгой формализации.

 

Серия сообщений "Интеллектуальные информационные системы":
Часть 1 - 1. Области применения искусственного интеллекта (примеры)
Часть 2 - 2. 1.Задачи, решаемые интеллектуальными информационными системами
...
Часть 6 - 6. Представление знаний. Семантическая модель.
Часть 7 - 7.Представление знаний. Продукционная модель.
Часть 8 - 8.Представление знаний. Фреймовая модель.
Часть 9 - 9.Классификация уровней понимания.
Часть 10 - 10.Стратегии получения знаний. Методы приобретения знаний.
...
Часть 22 - 22. Этапы разработки экспертных систем.
Часть 23 - 23.Искусственные нейронные сети.
Часть 24 - 24.Этапы решения задач при помощи искусственных нейронных сетей.