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 .


смотреть на рефераты похожие на "Теория фреймов"