4.1.3. Фреймовые представления

Особый класс реляционных описаний представляют так называемые фреймовые представления.

Определение: Фрейм – это абстрактный образ для представления некоего стереотипа восприятия.

Термин фрейм (каркас или рамка) был предложен М. Минским для определения абстрактного образа. Например, образ дома (рис.). Фрейм – это "минимально необходимое", без чего не существует объект, явление, процесс, о котором идет речь. То есть – это минимальное описание образа, из которого нельзя убрать хотя бы одного свойства. В фрейме могут быть «дырки» или «слоты» - это незаполненные значения некоторых атрибутов (например, количество окон, цвет дома и т.п.).

Различают фреймы-образцы и фреймы – экземпляры. Фреймы-образцы, или прототипы, хранятся в базе знаний. Фреймы – экземпляры создаются для отображения реальных фактических ситуаций на основе поступающих данных.

Фреймы, с помощью которых описываются знания о мире, можно разделить на:

• фреймы – структуры (или структурные фреймы) используются для обозначения объектов и понятий (оборудование, технологический процесс). Например, структурный фрейм технологической системы:

оборудование основное;

приспособление;

инструмент изготовления;

заготовка или изделие;

вспомогательный инструмент;

измерительный инструмент;

вспомогательный материал.

Можно исключить приспособление, инструмент вспомогательный и измерительный, вспомогательный материал. Все что осталось (уже ничего выбросить нельзя без потери смысла) можно отождествить со структурным фреймом;

• фреймы – роли, или ролевые фреймы, (например, инструментальный переход). Например, ролевой фрейм понятия "переход" имеет следующую структуру:

ПЕРЕХОД [<что><как><где><откуда><куда><зачем>]

В этой записи зафиксированы некоторые позиции, связанные с понятием переход. Рассмотрим фразу "точить проходным резцом поверхность i с подачей S и глубиной резания t"

ПЕРЕХОД [<проходной резец><с подачей S и глубиной резания t><поверхность i><><точить>]

- обозначает, что соответствующая роль остается незаполненной;

Между ролевыми фреймами и RX-кодами имеется определенная аналогия: всякий RX-код можно рассматривать как некоторый ролевой фрейм.

• фреймы – сценарии (например, описание установки);

• фреймы – ситуации ( режимы работы оборудования) и др.

Система фреймовых описаний используется при хранении обобщенной информацией об объекте и технологии управления им и при организации плана по управлению объектом.

Структура фрейма может быть описана:

• традиционным способом, как список свойств, например:

(ИМЯ ФРЕЙМА:

(имя 1-го слота: значение 1-го слота),

(имя 2-го слота: значение 2-го слота),

…

(имя N-го слота: значение N-го слота)).

• в виде таблицы, например:

Имя фрейма
Имя слота	Значение слота	Способ получения значения	Присоединенная процедура

В таблице можно вводить дополнительные столбцы, что допускается в теории фреймов.

В качестве значения слота может выступать имя другого фрейма, что позволяет построить сети фреймов.

Существует несколько способов получения слотом значений во фрейме – экземпляре:

• по умолчанию от фрейма – образца;

• через наследование свойств от фрейма, указанного в слоте АКО (= это);

• по формуле, указанной в слоте;

• через присоединенную процедуру;

• явно из диалога с пользователем;

• из базы данных.

Важнейшим свойством теории фреймов является заимствование из теории семантических сетей, так называемое наследование свойств. Слот АКО указывает на фрейм более высокого уровня иерархии, откуда неявно наследуются значения аналогичных слотов. Достоинство – это наглядность и гибкость. Существуют языки представления знаний в сетях фреймов: FRL (Frame Representation Language), KRL (Knowledge Representation Language), фреймовая «оболочка», Kappa и др., которые позволяют строить ЭС. К фреймо-ориентированным ЭС относятся ANALIST, МОДИС, TRISTAN, ALTERID.