Крайне желательно довести спецификации разрабатываемых систем до предельно возможной стандартизации. Стандартизации подлежат структуры баз данных, их таблиц, названия папок, категории документов, категории пользователей, интерфейсы пользователя, форматы обмена документами. Это крайне важно для упрощения процедуры взаимодействия организаций и обеспечения широкого доступа пользователей к документам и архивам.
Дайте определение фрейма, его структура. Место признака присоединенной процедуры и имя программы процедурного типа в структуре фрейма
В отношении знаний, представленных фреймами, предполагается, что в рамках формализма так называемого минимального представления можно применять различные способы управления выводом. В частности, характерными для такого подхода являются представление знаний в сравнительно больших единицах, называемых фреймами, введение иерархической структуры фреймов, основывающейся на степени абстракции, и возможность представления комбинации декларативных и процедурных знаний. Для проявления этих особенностей язык представления знаний фреймового типа применяется как в качестве средства для различных исследований представления знаний, так и для построения многоцелевых баз знаний в целях представления модели объекта, например в САПР, работы с ней и получения вывода.
М. Минский дал довольно пространное и подробное изложение теории фреймов, опубликованной им в 1975 г.
Под фреймом понимается абстрактный образ или ситуация. Фреймом называется также и формализованная модель для отображения образа.
Теория фреймов относится к психологическим понятиям, касающимся понимания того, что мы видим и слышим. Эти способы восприятия трактуются с последовательной точки зрения, на их основании осуществляется концептуальное моделирование, целесообразность полученных моделей исследуется вместе с различными проблемами, возникающими в этих двух областях.
Для осознания того факта, что заданная информация в этих областях имеет единственный смысл, человеческая память прежде всего должна быть способна увязывать эту информацию со специальными концептуальными объектами. В противном случае не удастся систематизировать информацию, которая выглядит разрозненной. В основе теории фреймов лежит восприятие фактов посредством сопоставления полученной извне информации с конкретными элементами и значениями, а также с рамками, определенными для каждого концептуального объекта в нашей памяти.
Структура, представляющая эти рамки, называется фреймом. Поскольку между различными концептуальными объектами имеются некоторые аналогии, то образуется иерархическая структура с классификационными и обобщающими свойствами. Собственно она представляет собой иерархическую структуру отношений типа «абстрактное—конкретное». Сложные объекты представлены комбинацией нескольких фреймов, другими словами, они соответствуют фреймовой сети, Кроме того, каждый фрейм дополняется связанными с ним фактами и процедурой, обеспечивающей выполнение запросов к другим фреймам.
Причиной, по которой представление знаний фреймами выглядит достаточно точным, является возможность более полного описания процесса мышления человека посредством определения крупной и структурированной основной единицы представления знаний и более тесной связи знаний, основанных на фактах, и процедурных знаний. Тем не менее, как было отмечено ее автором, теорию фреймов следует скорее отнести к теории постановки задач, чем к результативной теории. Можно считать, что она существенно повышает уровень и детализирует механизм памяти человека, выводов, понимания и обучения.
Структуры данных фрейма
Фрейм, как сказано выше, представлен определенной структурой данных. Фреймовая система—это иерархическая структура, узлами которой являются подобные фреймы. Значение каждого элемента рассмотрим ниже.
Структура фрейма имеет вид:
I:{<V1,q1 , p1 >, < V2,q2, p2>, …. < Vk,qk, pk>},
Где I – имя фрейма,
< Vk,qk, pk>, k = 1,n – слот,
Vk - имя слота;
qk –значение слота;
pk – процедура (является необязательным элементом).
1) Имя фрейма. Это идентификатор, присваиваемый фрейму, фрейм должен иметь имя, единственное в данной фреймовой системе (уникальное имя). Каждый фрейм как показано на этом рисунке, состоит из произвольного числа слотов, причем несколько из них обычно определяются самой системой для выполнения специфических функций, а остальные определяются пользователем. В их число входят слот IS-A, показывающий фрейм-родитель данного фрейма, слот указателей дочерних фреймов, который является списком указателей этих фреймов, слот для ввода имени пользователя, даты определения, даты изменения, текста комментария и другие слоты. Каждый слот, в свою очередь, также представлен определенной структурой данных.
2) Имя слота. Это идентификатор, присваиваемый слоту; слот должен иметь уникальное имя во фрейме, к которому он принадлежит. Обычно имя слота не несет никакой смысловой нагрузки и является лишь идентификатором данного слота, но в некоторых случаях оно может иметь специфический смысл. К таким именам помимо IS-A (отношение IS-A), DDESEN-DANTS (указатель прямого дочернего фрейма), FI-NEDBY (пользователь, определяющий фрейм), DEFINEDON (дата определения фрейма), MODIFIEDON (дата модификации фрейма), COMMENT (комментарий) и т. п. относятся имена, используемые для представления структурированных объектов, например HASPART, RELATIONS и другие. Эти слоты называются системными и используются при редактировании базы знаний и управлении выводом.
3) Указатели наследования. Эти указатели касаются только фреймовых систем иерархического типа, основанных на отношениях «абстрактное — конкретное», они показывают, какую информацию об атрибутах слотов во фрейме верхнего уровня наследуют слоты с такими же именами во фрейме нижнего уровня. Типичные указатели наследования Unique (U: уникальный), Same (S: такой же), Range (R: установление границ). Override (О:игнорировать) и т. п. U показывает, что каждый фрейм может иметь слоты с различными значениями: S — что все слоты должны иметь одинаковые значения, R—значения слотов фрейма нижнего уровня должны находиться в пределах, указанных значениями слотов фрейма верхнего уровня, О—при отсутствии указания значение слота фрейма верхнего уровня становится значением слота фрейма нижнего уровня, но в случае определения нового значения значения слотов фреймов нижних уровней указываются в качестве значений слотов. О выполняет одновременно функции указателей U и S. Несмотря на то что в большинстве систем допускается несколько вариантов указания наследования, существует немало и таких, где допускается только один вариант. В данном случае можно считать, что используется указатель О значения по умолчанию.
4) Указание типа данных. Указывается, что слот имеет численное значение, либо служит указателем другого фрейма (т.е. показывает имя фрейма). К типам данных относятся FRAME (указатель), INTEGER (целый), REAL (действительный), BOOL (булев), LISP. (присоединенная процедура), TEXT (текст), LIST (список), TABLE (таблица), EXPRESSION (выражение) и другие.
5) Значение слота. Пункт ввода значения слота. Значение слота должно совпадать с указанным типом данных этого слота, кроме того, должно выполняться условие наследования.
6) Демон. Здесь дается определение демонов типа IF-NEEDED, IF-ADDED, IF-REMOVED и т. д. Демоном называется процедура, автоматически запускаемая при выполнении некоторого условия. Демоны запускаются при обращении к соответствующему слоту. Например, демон IF-NEEDED запускается, если в момент обращения к слоту его значение не было установлено, IF-ADDED запускается при подстановке в слот значения, IF-REMOVED запускается при стирании значения слота. Кроме того, демон является разновидностью присоединенной процедуры.
7) Присоединенная процедура. В качестве значения слота можно использовать программу процедурного типа, называемую служебной (servant) (в языке Лисп) или методом (в языке Смолток). В данном случае присоединенная процедура запускается по сообщению, переданному из другого фрейма (поскольку состояние выполнения в этом случае такое же, как и в объектно-ориентированном языке, то язык фреймового типа называют еще объектно-ориентированным языком, однако во избежание путаницы с языком типа Смолток, обычно выделяют название «язык фреймового типа»). Когда мы говорим, что в моделях представления знаний фреймами объединяются процедурные и декларативные знания, то считаем демоны и присоединенные процедуры процедурными знаниями. Кроме того, в языке представления знаний фреймами отсутствует специальный механизм управления выводом, поэтому пользователь должен реализовать данный механизм с помощью присоединенной процедуры. Однако данный язык обладает очень высокой универсальностью, что позволяет помимо иерархического и сетевого представления знаний с помощью фреймовой системы эффективно писать любую программу управления выводом с помощью присоединенной процедуры. В то же время это дополнительная нагрузка для пользователя. Следовательно, язык представления знаний фреймами можно назвать языком, ориентированным на специалистов по искусственному интеллекту, а также языком, ориентированным на сложные прикладные проблемы. Известны также примеры систем, допускающих применение правил продукций в качестве типа данных. Это обусловлено, с одной стороны, тем, что большинство систем, ориентированных на решение сложных проблем, содержит в качестве составляющей продукционную систему, а с другой стороны — снижением нагрузки на пользователя. Кроме того, известны примеры систем типа ZERO, допускающие применение функций Пролога в качестве присоединенной процедуры.
На языке FMS фреймовая модель рассматривается как иерархическая структура данных с модульным представлением знаний в виде определенных форматов, называемых фреймами. Каждый фрейм- описывает один концептуальный объект, а конкретные свойства этого объекта и факта, относящиеся к нему, описываются в слотах — структурных элементах данного фрейма; поскольку концептуальному представлению свойственна иерархичность, целостный образ знаний строится в виде одной фреймовой системы, имеющей иерархическую структуру. В слот можно подставлять различные данные, специфичной процедурой вывода в этом фрейме является так называемая присоединенная процедура, используемая и качестве слота. Хотя и самой FMS-системе отсутствует специальный механизм управления выводом, благодаря присоединенной процедуре пользователь системы может реализовать любую модель вывода. Это обстоятельство оборачивается лишней нагрузкой для пользователя, но тем не менее FMS является универсальным языком представления знаний — мощным и очень гибким средством для исследований и разработок.
Механизм управления выводом в FMS-системе организуется следующим образом. Сначала запускается одна из присоединенных процедур некоторого фрейма, затем в силу необходимости посредством пересылки сообщений последовательно запускаются присоединенные процедуры других фреймов и таким образом осуществляется вывод. Другими словами, база знаний должна быть определена так, чтобы правильно выполнять вывод. Язык представления знаний, основанных на фреймовой модели, особенно эффективен для структурного описания сложных понятий и решения задач, в которых в соответствии с ситуацией желательно применять различные способы вывода. В то же время на таком языке затрудняется управление завершенностью и постоянством целостного образа. В частности, по этой причине существует большая опасность нарушения присоединенной процедуры. Следует отметить, что фреймовую систему без механизма присоединенных процедур (а следовательно, и механизма пересылки сообщений) часто используют как базу данных системы продукций.
Список литературы
Автоматизированные информационные технологии в экономике. – М.: ЮНИТИ,2003.
Информатика / под ред. Макаровой. – М., 2000.
Представление и использование знаний. – М.: Мир, 1989.
Семенов М.И. Автоматизированные информационные технологии в экономике. – М.: Финансы и статистика, 2002.
Серпик Г.А. Современные системы управления документальными средами // Делопроизводство. – 1999. - №1. – С.24.