Вопрос 1. Понятие фрейма. Суть теории фреймов. Понятие сети фреймов. Простые и сложные условия. Привести пример фреймовой модели для класса объектов «Аудитория»

Теория фреймов относится к психологическим понятиям, касающимся понимания того, что мы видим и слышим.

Для осознания того факта, что заданная информация в этих областях имеет единственный смысл, человеческая память должна быть способна увязывать эту информацию со специальными концептуальными объектами. Иначе информацию не удастся систематизировать.

В основе теории фреймов лежит восприятие фактов посредством сопоставления информации, полученной извне, с конкретными элементами и значениями, а также с рамками, определениями для каждого концептуального объекта в нашей памяти.

Структура, представляющая эти рамки, называется фреймом . Так как между различными концептуальными объектами существуют некоторые аналогии, то образуется иерархическая структура с классифицирующими и обобщающими свойствами типа “абстрактное - конкретное”.

Сложные объекты эквивалентны фреймовым сетям. Каждый фрейм дополняется связанными с ним факторами и процедурами, обеспечивающими выполнение запросов друг к другу.

Марк Мински в 1975 году в своей работе “ Framework for Representing Knouledge in the Phychology of Computer Vision ” описал основы теории фреймов.

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 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 фрейм кровати . Другими словами , вы бы имели доступ к наиболее специфичному фрейму из всех доступных .

Суть теории : когда человек попадает в новую ситуацию, он вызывает в своей памяти основную структуру, именуемую фреймом. Фрейм (рамка) – это единица представления знаний, запомненная в прошлом, детали которой могут быть изменены согласно текущей ситуации. Каждый фрейм может быть дополнен различной информацией, которая может касаться способов применения данного фрейма, последствий этого применения, действий, которые необходимо выполнить, если не оправдается прогноз. Каждый фрейм можно рассматривать как сеть , состоящую из нескольких вершин и отношений.

Верхний уровень – факт, касающийся состояния объекта, который считается истинным.

Следующие уровни – множество терминальных слотов, которые должны быть заполнены конкретными значениями и данными. Слот – минимальная единица информации.

В каждом слоте задаётся условие, которое должно выполняться при установлении соответствия между значениями (слот или сам его устанавливает или создаётся более мелкая составляющая фрейма.)

Простое условие называется меткой и может содержать требования, например, чтобы соответствие устанавливал пользователь, чтобы было достаточно полное описанное значение, чтобы был указатель специальной составляющей фреймов.

Сложные условия указывают отношения между фактами, соответствующими нескольким терминалам. Соединив множество фреймов, являющихся отношениями, можно построить фреймовую систему. Наиболее важный результат такого построения проявляется в возможности преобразования фреймов в одной системе. Фреймы используются для экономичного проведения различных расчетов и обработки изображений.

При анализе видимого объекта различные фреймы родной системы описывают его с различных углов зрения, и преобразование от одного фрейма к другому показывает результат перехода от одного пункта наблюдения к другому. Что касается фреймов, не связанных со зрительными ощущениями, то различие между фреймами одной системы указывает на какие-либо действия, причинно-следственные отношения или изменение концептуальной точки зрения и т. п. В одной системе различные фреймы могут иметь общие терминалы. Это серьезный момент, на который следует обратить внимание, поскольку благодаря ему возможно связывание информации, полученной с различных точек зрения .

Основные особенности фреймовой теории проявляются в возможности прогнозирования и включения других процессов. Несколько терминалов одного фрейма обычно заранее определяются значениями по умолчанию . Следовательно, даже когда не задана подробная информация, касающаяся некоторого места, данный фрейм все равно будет довольно информативен. Этот метод можно широко использовать для представления информации общего характера, анализа множества сходных задач, отработки техники решения задач логическими методами, а также он может служить полезным средством распространения фреймовых систем. Поскольку значение по умолчанию не связано жестко с терминалом, его можно легко заменять на новую информацию, например для более точного согласования с соответствующей ситуацией. Следовательно, значение по умолчанию может использоваться в качестве переменной, либо в специальных случаях выводов на основании фактов, либо в общепризнанных случаях. Кроме того, оно может использоваться вместо логических ограничителей.

Фреймовые системы связаны с информационно-поисковыми сетями . Если фрейм-кандидат не соответствует текущей проблеме, другими словами, если установление соответствия с терминалом не вполне отвечает условию метки, такая сеть задает другой фрейм. С помощью подобной межфреймовой структуры можно представлять знания, касающиеся фактов, сходств и другой информации, полезной для понимания. Когда некоторый фрейм выбирается в качестве единицы представления некоторого состояния, то в процессе согласования во все терминалы каждого фрейма подставляются такие значения, чтобы выполнялись условия в соответствующих местах. Подобный процесс согласования управляется информацией, дополняющей фрейм (эта информация касается обработки непредвиденных ситуаций), а также целью системы в текущий момент времени. Далее, в случае если процесс согласования закончился неуспехом, использование полученной при этом информации представляет определенный интерес.

В отличие от моделей других типов во фреймовых моделях фиксируется жесткая структура информационных единиц, которая называется протофреймом. В общем виде она выглядит следующим образом:

(Имя фрейма:

Имя слота 1(значение слота 1)

Имя слота 2(значение слота 2)

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Имя слота К (значение слота К)).

Значением слота может быть практически что угодно (числа или математические соотношения, тексты на естественном языке или программы, правила вывода или ссылки на другие слоты данного фрейма или других фреймов). В качестве значения слота может выступать набор слотов более низкого уровня, что позволяет во фреймовых представлениях реализовать "принцип матрешки".

При конкретизации фрейма ему и слотам присваиваются конкретные имена и происходит заполнение слотов. Таким образом, из протофреймов получаются фреймы - экземпляры. Переход от исходного протофрейма к фрейму - экземпляру может быть многошаговым, за счет постепенного уточнения значений слотов.

Класс объектов «Аудитория».