4. Фреймовая модель представления знаний

Эта модель была предложена в 1975 г. одним из пионеров в области искусственного интеллекта Марвином Мински. Она учитывает тот факт, что человек в отличие от компьютера перерабатывает информацию не отдельными битами, а некоторыми целостными образами. В начале 20-го века немецкий психолог Келлер впервые высказал предположение о целостном процессе переработки информации у человека и предложил для этих целостных образов термин «гештальт», получивший широкое распространение в психологии. Однако в компьютерных технологиях идея гештальта распространения не получила в связи с отсутствием четких и ясных представлений о том, как в гештальте представлена информация и как ее можно записать в компьютерном виде. Идея Минского как раз заключается в формализации понятия гештальта и в представлении его в виде простой и однозначной структуры, позволяющей запись в компьютерном виде.

Под фреймом в общем случае принято понимать некоторую минимальную структуру данных (каркас, рамку, frame по-английски), позволяющую однозначно охарактеризовать объект. Эта минимальная структура включает в себя базовый набор свойств, характерных только для данного фрейма, так что если мы к данному набору добавим какое-либо свойство, либо, наоборот, исключим, то получаем уже другой фрейм.

Эти базовые свойства могут иметь какие-либо характеристики, включая численные значения, текстовые описания и т.п. Ячейки для задания характеристик базовых свойств фрейма называют слотами.

Рассмотрим пример фрейма. Так, понятие комнаты включает в себя жилое помещение с четырьмя стенами, полом, потолком, окнами и дверью – эти понятия составляют перечень базовых свойств фрейма комнаты. Некоторые из этих базовых свойств в рамках рассматриваемой задачи не требуют описания (например, потолок), а некоторые должны быть описаны более детально (например, количество окон, площадь комнаты) – это описание производится в слотах. Перечень базовых свойств вместе со значениями соответствующих им свойств и составляет фрейм комнаты.

Различают фреймы-образцы, или прототипы, содержащие в себе перечень основных свойств фрейма (имена слотов) без задания конкретных значений слотов, и фреймы-экземпляры, содержащие конкретные значения слотов и предназначенные для отображения реальных ситуаций.

Структура фрейма может быть представлена как в текстовом, так и в табличном виде. При записи структуры в текстовом виде вначале записывается имя фрейма, а затем идет перечень свойств-слотов (фрейм-прототип).

Табличная форма (для фрейма-экземпляра) состоит из четырех колонок:

Имя фрейма
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения	Присоединенная процедура

В этом представлении первые три столбца описывают одиночный фрейм, а четвертый предназначен для описания некоторой системы взаимосвязанных фреймов. В этом случае значения ряда слотов данного фрейма равны или выводятся по определенной процедуре из некоторых выходных значений (слотов) другого фрейма.

В целом концепция фреймов использует целый ряд понятий объектно-ориентированного программирования, таких как описание объекта с помощью набора свойств, наследование свойств и др., что облегчило ее восприятие специалистами в области информационных технологий и обусловило широкое распространение.