Лабораторна робота №2 на тему Представлення знань фреймами

Лабораторна робота №2 на тему Представлення знань фреймами

Мета: Навчитися використовувати фрейми для представлення знань в інтелектуальних системах.

1. Теоретична частина

Фрейми - один з поширених формалізмів представлення знань в ЕС. Його можна розглядати як фрагмент семантичної мережі, призначений для опису деякого об’єкта (події, ситуації) предметної області з усією сукупністю властивих йому (їй) властивостей. У цьому змісті фрейми – це підграфи семантичних мереж. Вони представляють блоки знань, кожним з який можна маніпулювати, як єдиним цілим, що дозволяє краще структурувати базу знань.

Фрейм можна уявити собі як структуру, що складається з набору осередків - слотів. Кожен слот складається з імені та асоційованих з ним значень. Значення можуть являти собою дані, процедури, посилання на інші фрейми або бути порожніми. Така побудова виявляється дуже зручним для моделювання аналогій, описи областей з родовими зв'язками понять і т.п.

Будь-який фрейм складається з деяких складових, імена і зміст яких описано нижче:

1. Ім'я фрейму. Це ідентифікатор, що присвоюється фрейму, фрейм повинен мати ім'я унікальне в даній фреймової системі.

2. Ім'я слота. Це ідентифікатор, що присвоюється слоту; слот повинен мати унікальне ім'я у фреймі, до якого він належить. Зазвичай ім'я слота не несе ніякого смислового навантаження і є лише ідентифікатором даного слота.

3. Покажчики успадкування. Ці покажчики стосуються тільки фреймових систем ієрархічного типу, засновані на відносинах "абстрактне-конкретне", вони показують, яку інформацію про атрибути слотів у фреймі верхнього рівня успадковують слоти з такими ж іменами у фреймі нижнього рівня. Типові покажчики успадкування Unique (U: - унікальний), Same (S: такий же), Range (R: встановлення меж), Override (O: ігнорувати) і т.п. U показує, що фрейм може мати слоти з різними значеннями: S - всі слоти повинні мати однакові значення, R - значення слотів фрейма нижнього рівня повинні знаходитися в межах, зазначених значеннями слотів фрейма верхнього рівня, О - при відсутності вказівки значення слота фрейма верхнього рівня стає значенням слота фрейма нижнього рівня, але у разі визначення нового значення слотів фреймів нижніх рівнів вказуються як значень слотів.

4. Вказівка типу даних.  Вказують на те, що слот має чисельне значення, або є вказівником іншого фрейму. До таких типів даних відносяться:

FRAME (покажчик), INTEGER (цілий), REAL (дійсний), BOOL (булеві), LISP (приєднана процедура), TEXT (текст), LIST (список), TABLE (таблиця), EXPRESSION (вираз) та ін.

5. Значення слота. Пункт введення значення слота. Значення слота має збігатися з вказаним типом даних цього слоту, крім того має виконуватися умова успадкування.

6. Демон. Демоном називається процедура, автоматично запускається при виконанні деякої умови. демони запускаються при зверненні до відповідного слоту. Крім того, демон є різновидом приєднаної процедури. Найчастіше використовуються три типи процедур-демонів: “якщо-додано”, “якщо-вилучено” і “якщо-потрібно”. Процедура “якщо-дабавлено” виконується, коли нові дані містяться в слоті. Процедура “якщо-вилучено” виконується, коли дані віддаляються зі слота. Процедура “треба” автоматично запускається, коли запитується інформація зі слота, а з ним не зв’язані ніякі значення. За допомогою зазначених процедур звичайно виконуються всі рутинні операції, що забезпечують підтримку бази знань в актуальному стані.

7. Приєднана процедура. Як значення слота можна використовувати програму процедурного типу. Коли ми говоримо, що в моделях представлення знань фреймами об'єднуються процедурні та декларативні знання, то вважаємо що демони і приєднані процедури є процедурними знаннями.

Особливістю ієрархічної структури є те, що інформація про атрибути фрейма на верхньому рівні спільно використовується всіма фреймами нижніх рівнів, пов'язаних з ним.

Наприклад, ліжко “Емілія”, встановлена в готельному номері, є конкретизацією узагальненого об’єкта “ліжко”. Це позначено за допомогою слота іs a, що вказує, що ліжко “Емілія” – екземпляр класу (фрейму-прототипу) “ліжко”. Слот аkо вказує, що одномісні номери є підкласом готельних номерів. 

Рис.1. Приклад фреймової моделі

Фреймові системи являють собою ієрархічно організовані структури, що реалізують принцип спадкування інформації. Спадкування значень відбувається в напрямку “суперклас – підклас”, “клас – екземпляр класу”. Наприклад, ліжко “Емілія” є екземпляром класу “ліжко”. Тому ліжко “Емілія” успадковує усі властивості свого суперкласу. Зокрема, значення слота “елементи” може бути успадковане від суперкласу. У ряді фреймових систем в склад слотів включають різні вказівники спадкування. Покажчик спадкування фіксує ту информацію, що передається від слотів фрейму верхнього рівня до відповідних слотів фрейму нижнього рівня. 

4. Варіанти завдань

6. інформаційна структура БД в машинобудуванні при складових: фізичні ефекти, технічні рішення, вироби, об'єкт поставки вироби, прилади та стенди, нормативи.

З повагою ІЦ "KURSOVIKS"!