Фреймы для представления знаний: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Приведенный выше фрейм-сценарий ресторана легко можно изобразить в виде такой графовой структуры И/ИЛИ (рис.П4). Номера сцен и действий сценария присвоены вершинам графа, представляющим соответствующие действия. Заголовок фрейма-сценария соответствует вершине графа. Каждая из четырех сцен соответствует вершине И, т.е. терминалу фрейма.

Две первые И вершины, соответствующие входу в ресторан и заказу обеда, имеют по две вершины ИЛИ, остальные две — по одной. Первые вершины ИЛИ первых двух вершин И соответствуют действию, совершаемому при утвердительном ответе на вопросы «а что если посетитель уже в ресторане», «а что если заказ сделан другом». Очевидно, в этом случае действия не нужны и вершины пусты. Все остальные ИЛИ вершины так же, как и их материнские вершины, соответствуют входу, заказу, еде, уходу.

Каждая из этих вершин имеет вершины И, соответствующие действиям, помеченным в сценарии арабскими цифрами. Наконец, вершины И 9 и 16 имеют по три дочерних вершины ИЛИ, соответствующие вариантам заказа и уплаты денег.

Другой иллюстрацией представления фрейма-сценария в виде графа И/ИЛИ является фрейм-сценарий (рис.П5), взятый из работы И. Ригера (1975).

Вершина этого графа соответствует названию сценария «кража». Она имеет две дочерние вершины И, одна из которых представляет собой схему действия вора X, вторая — потерпевшего Z после кражи.

Дочерние вершины ИЛИ представляют собой более конкретные схемы действий потерпевшего. В данном случае имеет место шесть вариантов действия вора и девять вариантов действий потерпевшего. Всего имеется пятнадцать вершин ИЛИ. Выбор каждой из них зависит от значения теста, который представляется списком вопросов. Функция выбора осуществляется с помощью так называемой тернарной сети переходов (рис.П6). Каждый узел этой сети представляет собой вопрос, входящий в тест, а каждая из трех дуг, исходящих из узла, соответствует трем возможным ответам на вопросы: «да», «нет», «не известно».

В зависимости от ответа на вопрос выбирается тот или иной узел сети, определяющий очередной вопрос теста. В результате имеет место продвижение по сети по тому или иному пути в зависимости от характера ответов. Оно заканчивается попаданием в один из заключительных узлов, каждый из которых соответствует рекомендуемому действию.

Дочерние вершины И еще более конкретизируют действия, представляемые вершинами ИЛИ. На рис.П5 раскрыты лишь две из вершин ИЛИ. Первая соответствует схеме действий: «потерпевший Z отбирает вещь Y у вора X». Эта схема предполагает три обязательных последовательно совершаемых действия, представляемых изображенными на рис.П5 тремя вершинами типа И. Каждая из этих вершин имеет дочерние вершины типа ИЛИ. На рис.П5 представлено несколько вершин типа ИЛИ, относящихся к первой из вершин типа И, представляющих собой уточненные варианты схемы действия «потерпевший Z прибывает к X». Уточнение происходит за счет конкретизации средства действия, в данном случае — перемещения (лошадь, машина, пешком). Далее на рис.П5 раскрыта одна из вершин ИЛИ, соответствующая передвижению на лошади.

Вторая вершина ИЛИ соответствует схеме действия «потерпевший Z сообщает властям о краже». Эта схема имеет две обязательные схемы действия, первая из которых совпадает со схемой действия, представляемой дочерней вершиной вышерассмотренной вершины ИЛИ. Однако если в первой схеме под Х понимается вор, то во второй — власти.

3.2. Механизмы «приспособления» фрейма к реальной ситуации

Рассмотрим теперь возможные механизмы выбора из памяти фрейма и приспособления его к реальной ситуации. Как отмечено у М.Минского, именно этот процесс лежит в основе понимания человеком реальной ситуации. В случае же машинной базы знаний этот процесс открывает доступ к знаниям, материализированным в памяти ЭВМ в виде совокупности систем фреймов.

Этот механизм приводится в действие двумя дополняющими друг друга потребностями. Первая — состоит в необходимости нахождения заданий терминалам фрейма, удовлетворяющим маркерам этих терминалов. Вторая — обусловлена требованием, чтобы рассматриваемый фрейм удовлетворял маркерам терминала более общего фрейма, объемлющего первый. Иными словами, каждый фрейм считается приспособленным к ситуации, если он включен в более крупный фрейм в качестве задания его терминалу и если его терминалы заполнены заданиями, удовлетворяющими маркерам.

В процессе понимания рассуждения, рассказа, точно так же, как и восприятия образа, ключевые слова, идеи рассуждения, элементы образа вызывают из памяти различные совокупности фреймов, большинство терминалов которых еще не согласовано с реальностью, а заполнено заданиями отсутствия. По мере поступления новой информации выясняется, что некоторые из первоначально выбранных из памяти субфреймов не согласуются с реальностью. Они заменяются другими более подходящими субфреймами, удовлетворяющими двум вышеприведенным условиям.

В простейшем случае такая замена осуществляется путем так называемой операции согласования. Она имеет место, когда отсутствуют особые знания относительно того, как поступать при смене фрейма, кроме некоторой общей стратегии. Эта стратегия состоит в выборе после поступления очередной порции входной информации такого фрейма, для которого вся ранее поступившая информация, например текст в случае понимания языка, и порция новой удовлетворяют маркерам его терминалов.

Проиллюстрируем эту стратегию на простом примере. Пусть в базу знаний входят два фрейма А и В, представленные в виде графовой структуры И/ИЛИ (рис.П7а). Первая порция входной информации соответствует заданию 1 (зачерненный круг). Оно удовлетворяет одному из трех T1, Т2, Т3 терминалов фрейма А — Т2. Это задание является субфреймом фрейма А; субфрейм вызывается из памяти со своими терминалами T'1 и T'2, заполненными заданиями отсутствия 1 и 2.

На рис.П7б структура активизированного субфрейма показана жирными линиями. Новая порция информации соответствует заданию 2. Она удовлетворяет одному из терминалов активизированного субфрейма и вытесняет задание отсутствия 2, ранее занимавшее этот терминал, так как оно не совпадает с воспринятым заданием 2. В результате происходит уточнение активизированного субфрейма, структура которого изображена на рисунке П7в. Следующая порция информации — задание 3, как видно из графовой структуры И/ИЛИ, не может быть заданием ни одного из терминалов Т'₁, T'₂ субфрейма задания 1, а является заданием одного из терминалов Т"₁, Т"₂ субфрейма а (рис.П7г).

В соответствии с используемой стратегией все три порции воспринятой информации должны удовлетворять терминалам одного фрейма. Очевидно, этим фреймом может быть только фрейм А, так как субфрейм а является заданием одного из трёх его терминалов, задание же 1 является заданием другого терминала Т₂ и в качестве субфрейма объемлет задание 2, так как последнее является заданием этого субфрейма. В результате фрейм А вызывается из памяти в виде структуры, изображенной на рисунке П7г жирными линиями. Два из трёх его терминалов заполнены субфреймами: задание 1 и а, третий терминал — заданием отсутствия 3.

Возможным содержательным примером описанной стратегии, взятым из работы Ч.Ригера(1975), является процесс интерпретации текста: «Пит украл скот Джейка. Джейк оседлал свою лошадь. Наутро скот был снова у Джейка». Предположим, что имеется специальная программа, которая осуществляет отбор предложений входного текста путем сопоставления их с субфреймами.

Предположим, что в памяти ЭВМ содержатся знания в виде графовой структуры фреймов И/ИЛИ, один из которых описан выше и показан на рис.П5, и существует программа выбора субфреймов, реализующая рассматриваемую стратегию. Она сравнивает каждое предложение входного текста с субфреймами графоподобной структуры знаний и отбирает те субфреймы, смысл которых соответствует анализируемым предложениям. Затем она выбирает фреймы, объемлющие все отобранные в результате анализа интерпретируемого текста предложения. Очевидно, эта программа отбора — один из вариантов рассматриваемой стратегии приспособления фрейма к реальности.

В данном примере первое предложение с помощью программы отбора активирует фрейм «кража». Далее, после ввода второго предложения программа активирует субфрейм, представляющий собой схему действия «Z кладет седло на лошадь», и отбирает субфреймы более высокого уровня, охватывающие активизированный субфрейм. В данном случае после анализа второго предложения образуются два набора вложенных друг в друга субфреймов, охватываемых субфреймом «действия потерпевшего». На рис.П5 они помечены пунктиром. В результате на этом этапе возникают две возможные интерпретации текста «Джейк отобрал скот у Пита» и «Джейк сообщил властям о краже». Последняя фраза текста активизирует субфрейм «Z берет Y у X» и с помощью программы отбора устанавливается ее принадлежность к субфрейму «Джек отбирает скот у Пита», что, очевидно, и является интерпретацией данного отрывка.

На этом мы заканчиваем краткое изложение способа представления знаний с помощью фреймов. По нашему мнению, оно облегчит восприятие основного материала книги.

Список литературы

Абельсон (Abelson R.). The Structure of Belief Systems, in «Computer Models of Thought and Language» in R. Shank K. Colby, San Francisco, 1973.

Андервуд, Гейтс (Underwood S., Gates C.). Visual Learning and Recognition by Computer, TR-123, Elect. Res. Center University of Texas, 1972.

Бартлетт (Bartlett F.). Remembering: A Study in Experimental and Social Psychology, The University Press, Cambridge, England, 1932.

Берлин (Berlin I.). The Hedgehog and the Fox: an Essay on Tolstoy’s vies of History, New York, 1953.