Фрейм ( англ. frame - «каркас», «рамка») - это структура, описывающая некоторый сложный объект или абстрактный образ или модель для представления некоторой концепции (стереотип восприятия). Модель содержит слоты, определенные фасетами. С такой модели определенной концепции ничего нельзя забрать, атрибуты модели можно только заполнить. Общую идею фреймовой способа представления знаний сформулировал Марвин Минский ( англ. Marvin Minsky ) относительно зрительного восприятия объектов. По определению М. Минского, фреймом является один из перспективных видов объекта восприятия, который можно формально представить некоторой структурой в виде графа. Верхняя вершина такого графа соответствует наименованию объекта, а подчиненные вершины - элементам этого объекта, которые видны наблюдателю с определенной точки. Изменение положения объекта относительно наблюдателя приводит к формированию других фреймов, поскольку просматриваются здесь могут быть другие элементы. По мнению автора, элементы, которые становятся при этом невидимыми, не исчезают из памяти, а запоминаются, что отражается и в формальном записи новых фреймов. Это имеет выражение в том, что между такими элементами и наименованиями новых фреймов устанавливается связь с пометкой о том, он является неявным.В результате те же элементы могут повторяться в разных фреймах. Предложенная автором форма записи фреймов позволяет не дублировать такие элементы, а использовать их как общие терминалы для определенной группы фреймов. Группа фреймов, которые связаны между собой, образует систему.
По представлению Н. Минского, в долгосрочной памяти человека сохраняется большой набор систем фреймов, используемых, например, во время опознания человеком зрительных образов. С этой целью в памяти активируется такой фрейм (или система), который наиболее соответствует гипотезе об объекте восприятия, что и обеспечивает высокую скорость его распознания и осмысления.
Такая представление о фреймы получила в дальнейшее развитие и интерпретацию. Фрейм сейчас, как правило, отождествляется со стандартной, стереотипной ситуацией, включающей некоторое множество конкретных однородных ситуаций. В зависимости от класса ситуаций различают фреймы визуальных образов, фреймы-сценарии, семантические фреймы и т.д..
Структура фрейма
Структура фрейма включает три основных типа данных: понятие (название фрейма), характеристика (название терминала - вершины нижнего уровня), значение характеристики (заполнитель терминала). В этой связи можно считать, что во фрейме реализовано некоторые общие принципы, присущие организации баз данных, где как единицы выделяются объекты, характеристики и их значения, а также семантическим сеткам, в которых различают абстрактный и конкретный уровень. Фрейм предоставляет средства организации знаний в слотах, содержащие характеристики и структуры. В модели фрейма - это нечто вроде схемы с категориями и подкатегориями. Фрейм - это абстрактный образ для представления некоего стереотипа восприятия. Например, упоминание слова «комната» порождает у слушателей образ комнаты: жилое помещение с четырьмя стенами, потолком, полом, окнами и дверями, площадью примерно 6-20 м 2.
В теории фреймов такой образ комнаты называют фреймом комнаты, фреймом также называют и формализованную модель для представления образа. С такой модели нельзя ничего отнять, но есть возможность заполнения определенных дырок в атрибутах, таких как количество окон, цвет стен, высота потолка, покрытие пола и прочее. Различают фреймы-образцы или прототипы, хранящиеся в базе знаний, и фреймы экземпляры, которые создают для отражения фактических ситуаций на основе данных, поступивших.Модель фрейма является достаточно универсальной, поскольку позволяет отобразить все многообразие знаний через фреймы структуры, используемые для обозначения объектов и понятий (заем, заклад, вексель); ролей (менеджер, кассир, клиент); сценариев (банкротство, собрание акционеров, празднование уродин) ситуаций (тревога, авария, рабочий режим устройства) и т.д.
Пример фрейма.
Базовые элементы фреймов
Слоты определяют атрибуты или процедурные знания, связанные с его атрибутами, для понятия, представленного фреймом. Каждый слот может содержать один или более фасетов. фасеты описывают тип значений, разрешенные значения, число значений и другие свойства значений, которые могут приобретать слот. Фасеты (или их еще иногда называют пидслотамы) описывают некоторые знания или процедуры о атрибут в слоте. Фасеты могут иметь разную форму:
- Значение. Это описанием атрибута, например голубой, красный, или желтый для цвета слота.
- По-умолчанию. этот фасет используется, если слот пустой, т.е. без какого-либо описания. Например, если во фрейме автомобиля один из замалчиваемых значений является число колес автомобиля, которое равно четырем. Это означает, что мы можем предположить, что машина имеет четыре колеса, если не указано иначе.
- Диапазон. Диапазон указывает какого типа информация может появиться в слоте (например только целые значения, два десятичные знаки или 0.. 100).
- Демон. Демоном называют процедуру, которая автоматически запускается при выполнении определенного условия. Различают несколько типов демонов: if added, if needed, if removed. Демоны запускаются при обращении к определенному слота. Так if added запускается, если необходима определенная действие, когда значение добавляется в слот (или знания слота модифицируется). If needed запускается тогда, когда не задано знания слота и происходит обращение к слоту. Демон включается тогда, когда необходима процедура, которая извне получает или вычисляет определенное знание. If removed запускается при стирании значения слота.
- Другие слоты могут содержать указатели и другие фреймы, правила, семантические сети или любой другой тип информации.
Большинство систем искусственного интеллекта используют набор фреймов, которые соединены друг с другом определенным числом и творят определенную иерархию.Одной из наиболее важных свойств фреймов в таких иерархиях является наследования свойств. Фрейм-потомок содержит фактические значения атрибутов-слотов, которые такие же, как в родительском фрейме, который представляет более общее описание сущности.
