Социальный фрейм. Теория реляционных фреймов: обзор полемики

где Ki – имена атрибутов, характерных для данного слота; Li – значение этих атрибутов, характерных для данного слота; Rj – различные ссылки на другие слоты.

Каждый фрейм, как структура хранит знания о предметной области (фрейм–прототип), а при заполнении слотов знаниями превращается в конкретный фрейм события или явления.

Фреймы можно разделить на две группы: фреймы-описания; ролевые фреймы.

Рассмотрим пример.

Фрейм описание: [<программное обеспечение>, <программа 1С бухгалтерия, версия 7.5>, <программа 1С торговля, версия 7.5>, <правовая программа “Консультант +” проф.>].

Ролевой фрейм: [<заявка на продажу>, <что, установка и покупка программы 1С торговля, версия 7.5>, <откуда, фирма ВМИ>, <куда, фирма “Лукойл”>, <кто, курьер Иванова>, <когда, 27 октября 1998г.>].

Во фрейме-описании в качестве имен слотов задан вид программного обеспечения, а значение слота характеризует массу и производителя конкретного вида продукции. В ролевом фрейме в качестве имен слотов выступают вопросительные слова, ответы на которые являются значениями слотов. Для данного примера представлены уже описания конкретных фреймов, которые могут называться либо фреймами – примерами, либо фреймами – экземплярами. Если в приведенном примере убрать значения слотов, оставив только имена, то получим так называемый фрейм – прототип.

Достоинство фрейма – представления во многом основываются на включении в него предположений и ожиданий. Это достигается за счет присвоения по умолчанию слотам фрейма стандартных ситуаций. В процессе поиска решений эти значения могут быть заменены более достоверными. Некоторые переменные выделены таким образом, что об их значениях система должна спросить пользователя. Часть переменных определяется посредством встроенных процедур, называемых внутренними. По мере присвоения переменным определенных значений осуществляется вызов других процедур. Этот тип представления комбинирует декларативные и процедурные знания.

Фреймовые модели обеспечивают требования структурированности и связанности. Это достигается за счет свойств наследования и вложенности, которыми обладают фреймы, т.е. в качестве слотов может выступать система имен слотов более низкого уровня, а также слоты могут быть использованы как вызовы каких-либо процедур для выполнения.

Для многих предметных областей фреймовые модели являются основным способом формализации знаний.

2. Пример разработки экспертной системы.

Рассмотрим на конкретном примере организацию взаимодействия пользователя с экспертной системой. Предметная область этой экспертной системы – продажи бухгалтерских и правовых систем (режим диалога с пользователем для правильного выбора программного обеспечения). Предположим, что фрагмент базы знаний содержит следующий набор правил:

ТО лучше всего для вас подходит бухгалтерская программа 1С версия 6.0.

ЕСЛИ класс – бухгалтерские программы

И программа разработана под оболочку DOS.

ТО лучше всего для вас подходит система бухгалтерских программ “Бест”.

ЕСЛИ класс – бухгалтерские программы

И форма конфигурирования системы должна быть лояльной (т.е. пользователь может сам конфигурировать какие-либо входные или выходные документы)

И программа одноуровневая.

ТО лучше всего вам подходит бухгалтерская программа “Инфо Бухгалтер”.

ЕСЛИ класс – бухгалтерские программы

И форма конфигурирования системы должна быть лояльной (т.е. пользователь может сам конфигурировать какие-либо входные или выходные документы).

И программа разработана под оболочку Windows95.

И программа не одноуровневая.

ТО лучше всего для вас подходит система бухгалтерских программ “Турбо Бухгалтер”.

ЕСЛИ тип – правовые системы.

И пополнение информационной базы происходит еженедельно (минимум), посредством курьера.

ТО лучше всего вам подходит правовая программа “Гарант”.

ЕСЛИ тип – правовые системы

И пополнение информационной базы происходит ежемесячно (минимум), через покупку нового CD-ROM.

ТО лучше всего вам подходит правовая программа “Кодекс”.

ЕСЛИ тип – правовые системы.

И пополнение информационной базы происходит ежемесячно (минимум), через покупку нового CD-ROM или еженедельно (минимум), посредством курьера.

ТО лучше всего вам подходит правовая программа “Эталон”.

И форма конфигурирования системы должна быть жесткой (пользователь не будет иметь возможности сам конфигурировать какие-либо входные или выходные документы)

ТО лучше всего вам подходит правовая складская программа “Фолио”.

ЕСЛИ тип – складские программы.

И форма конфигурирования системы должна быть лояльной (т.е. пользователь может сам конфигурировать какие-либо входные или выходные документы)

ТО лучше всего вам подходит правовая программа склад “1С версия 7.5”.

Предположим, что перед пользователем стоит задача узнать какое обеспечение, из широкого спектра предлагаемого сейчас программного обеспечения ему наиболее подойдет, учитывая специфику ПК на который предполагается установить это ПО. С помощь некоторых базовых правил фирмы “Элком- Информ”, составлена некоторая экспертная система, которая поможет пользователю в его нелегком выборе. Сеанс диалога может иметь следующий вид:

ЭС: Какое программное обеспечение вы хотели бы приобрести? (правовое, бухгалтерское, складское).

Пользователь: Бухгалтерское

ЭС: Форма конфигурирования системы должна быть жесткой (пользователь не будет иметь возможности сам конфигурировать какие-либо входные или выходные документы)? (да, нет).

Пользователь: Нет.

ЭС: Форма конфигурирования системы должна быть лояльной (т.е. пользователь может сам конфигурировать какие-либо входные или выходные документы)?

Пользователь: Да

ЭС: Программа должна быть разработана под оболочку Windows95?

Пользователь: Да.

ЭС: Программа должна быть одноуровневая? (да, нет).

Пользователь: Нет.

ЭС: Программа должна быть не одноуровневая?

Пользователь: Да

ЭС: Лучше всего для вас подходит система бухгалтерских программ “Турбо Бухгалтер”.

Если пользователь заинтересуется, почему сделаны такие выводы, то экспертная система выдаст эти правила и укажет соответствие между ответами пользователя, правилами и ответом экспертной системы.

Мир Гофмана - это мир повседневности, т.е. мир привычных и регулярных взаимодействий лицом к лицу. Очевидно, что большую часть нашей жизни мы проводим именно в этом мире (еще у нас, если верить Альфреду Шюцу, есть миры художественной фантазии, религиозной веры, науки и душевной болезни).
Всякий раз, когда возникает ситуация физического присутствия двух или нескольких лиц в одном месте, ее участники неизбежно должны решить три основные задачи: 1) понять, что здесь происходит, т.е. определить текущую ситуацию; 2) принять на себя определенную роль; 3) поддержать формат текущей ситуации или перенастроить его на иной лад, как вариант - прервать развитие ситуации (разойтись).
Как человек понимает, что здесь происходит? Обычно ситуация считывается и определяется автоматически. Бывает, что человек не сразу понимает, куда он попал. Случается, что, определив ситуацию как А , через некоторое время человек понимает, что его просто обдурили - здесь происходит В , а вовсе не А . Ситуации второго и третьего типа Гофман просто обожает, так как именно они делают видимой обыкновенно незаметную работу нашего сознания по сканированию и идентификации текущей ситуации, точнее - формальной структуры текущей ситуации или, если использовать драматургическую метафору - жанра исполняемой сценки. Это уточнение очень важно, поскольку, согласно Гофману, смысл ситуации задается не ее содержанием, но формальной структурой ситуации. Иначе говоря, неважно, что сделано, важно как это сделано, точнее - как это представлено. Если один человек стреляет в другого из пистолета и тот падает замертво, но перед обоими горят огни рампы, им обоим рукоплещет зрительный зал и их обоих затем закрывает занавес, то это не убийство, это театральное действие (скорее всего уже после антракта выяснится, что злодей использовал спектакль как прикрытие для своего преступления, исполнение пьесы будет остановлено, зрители превратятся в свидетелей, но это будет уже другая ситуация). Короче говоря, распознание формальных структур текущей ситуации позволяет нам понять, что именно здесь происходит.
Для обозначения формальной структуры ситуации Гофман использует термин фрейм. Концепция фрейма (в ее социологической версии) восходит к трудам Грегори Бейтсона по теории коммуникации. Основная идея Бейтсона может быть выражена следующим образом: каждая коммуникация состоит из двух планов - буквального и метакоммуникативного. Метакоммуникативное сообщение - это сообщение о сообщении, иначе - набор сигналов, маркирующих буквальное действие. Бейтсон наблюдал за животными (одни говорят - за выдрами, другие - за обезьянами). Он заметил, что буквальное действие (например, укус) всегда предваряется и сопровождается специальными знаками, посредством которых одна особь сообщает другой, что собирается укусить ее понарошку (ситуация игры) или взаправду (ситуация драки). Фрейм - это метакоммуникативная оболочка буквального действия.
В процессе социализации человек учится распознавать метакоммуникативные сообщения, формируемые ими типовые житейские ситуации, присущие им ролевые позиции и правила игры. Таким образом, фреймы укоренены в равной степени и в сознании индивида, и в его деятельности. Вопрос о том, какие с этой точки зрения фреймы являются первичными, имеет не больше смысла, чем вопрос о курице и яйце.
«Моя цель, - писал И.Гофман, - заключается в том, чтобы выделить некоторые базовые системы фреймов, которые используются в нашем обществе для понимания происходящего, и проанализировать трудности использования фреймов». В самом деле, жить в мире фреймов непросто. Опасность попасть впросак в случае неверного распознания фрейма текущей ситуации (не понять шутку или намек, стать объектом невинного или, того хуже злонамеренного розыгрыша и т.п.) держит индивида в постоянном напряжении. «Подозрение и сомнение в таком случае следует рассматривать как две основные эмоции, возникающие в процессе выбора фрейма для интерпретации происходящего. Насколько трудно себе представить граждан без подозрений или сомнений, настолько трудно представить и жизненный опыт, не организованный в системе фреймов». Реальность оказывается лишь таким пониманием вещей, которое доминирует над всеми остальными их интерпретациями. В условиях вечного конфликта интерпретаций наибольшее значение для поддержания социального порядка приобретают «стражи когнитивного порядка» - инстанции, выступающие в известном смысле гарантами реальности. «Друзья и любовники, представители правосудия, в определенной степени врачи и священники - все они символизируют общественную поддержку истины и справедливости. Высший политический пост в государстве, по-видимому, ставит своего обладателя в особое отношение к реальности. Он воспринимается как представитель реальности. Будучи обманутым или обманывая сам, он наносит ущерб не только собственной репутации — страдает "репутация" самой реальности».
С другой стороны, именно благодаря сцеплению фреймов достигается слаженность мира. По Гофману, ее обеспечивают такие свойства фреймов как репрезентативность (каждый фрейм связан отношениями репрезентации с другими фреймами) и переключаемость (основной способ преобразования деятельности, модель пошагового перехода от одного фрейма к другому). Фреймы не создаются сознательно . Напротив, они неосознанно применяются и/или развиваются участниками взаимодействия в процессе коммуникации. Текущие ситуации постоянно (пере)определяются их участниками (фреймируются), деятельность переключается в нисходящем (усиливается буквальный план) или восходящем (усиливается метакоммуникативный план) ключе, меняются ролевые позиции участников события. В повседневной жизни мы чаще всего оказываемся вовлеченными именно в переключенные (т.е. перенесенные в иной, изначально несвойственный им контекст) коммуникации. Переключенная деятельность - еще один предмет пристального внимания Гофмана - это всегда пародия, т.е. подражание некоему хорошо известному образцу, « но таким образом, что подражание касается только внешней стороны "образца" - его ритмики, синтаксиса, сюжетных положений и т.п., - имея совершенно иную внутреннюю направленность ».
В синхроническом срезе любого события практически всегда можно наблюдать наложение различных фреймов друг на друга либо в виде наслоений контекстов взаимодействия, результатом чего становится усложнение структурной контекстуализации события, либо в виде интерференции зон интеракций, приводящей к мисфреймингу - утрате определённости и ясности ситуации, когда и участники, и наблюдатели события оказываются не в состоянии ответить на вопрос: «Что здесь происходит?» (мисфрейминг всегда скоротечен, он завершается восстановлением прежнего порядка коммуникации или возникновением нового). Коротко говоря, повседневные ситуации подвержены постоянным преобразованиям (что, как замечает Гофман, оправдывает существование анализа фреймов).
Мир Гофмана похож на калейдоскоп, в котором узоры-фреймы образуются и разрушаются ежесекундно. Он похож на буддистский универсум постоянно возникающих и исчезающих дхарм. Оба потока (непрерывного преобразования фреймов и дхарм) континуальны и дискретны в одно и то же время. Оба процесса лучше всего сравнить с кинопленкой: она состоит из отдельных кадров, которые, однако, мы не видим, когда смотрим фильм, и воспринимаем его как чистый континуум. Кинопленка и отдельный кадр - ключевая метафора микросоциологии, исследующей мельчайшие события повседневной жизни, потому как «даже малейший эпизод повседневного опыта укоренен в окружающем мире и, следовательно, обнаруживает природу этого мира. Центральной здесь является мысль, что истинное положение дел можно установить на основе тщательного прослеживания более или менее продолжительных отрезков деятельности».

Литература:
Гофман И. Анализ фреймов. Эссе об организации повседневного опыта. М., 2004.

Вахштайн В.С. Социология повседневности и теория фреймов. СПб., 2011.
Гидденс Э. Устроение общества: Очерк теории структурации. М., 2005
Зунделович Я. Пародия // Литературная энциклопедия: Словарь литературных терминов: В 2-х т. М.-Л., 1925.
Торчинов Е.А. Введение в буддологию. Курс лекций. СПб., 2000

Несколько цитат из «Анализа фреймов»

Центральная социологическая проблема связана с правом человека быть нерешительным и колебаться, а также с тем, какую роль он при этом играет

Заметьте, что мои доводы совпадают с обыденным мнением: повседневная жизнь — это одно, а вымысел — другое. Тем не менее предложены термины, приоткрывающие завесу неизвестности над тем, как изучать это разделение.

Подчинение всех социологических интересов проблеме определения фрейма кажется немного излишним. Методологически полезно предположить, что социальное исследование не имеет дела с физическим или биологическим событием «в себе», — интересно, что делают из него члены общества. Необходимо также поставить вопрос, какое событие заставляет общество что-то делать с физическим или биологическим событием и как оно может влиять на социальную жизнь помимо сознания людей.

Поскольку фрейм включает в себя как восприятие реальности, так и саму воспринимаемую реальность, всякий трезвый взгляд на события непременно должен содержать рефлексию.

Было бы слишком самонадеянно говорить о правильных и неправильных фреймах или без особых оговорок различать иллюзию и самообман.

Пролог одновременно есть часть следующего за ним драматического мира и внешний комментарий к нему

Одно из отношений, которое мы имеем к нашему непосредственному окружению, заключается в том, что некоторые его элементы не имеют к нам никакого отношения.

При ближайшем рассмотрении становится ясно, что при достаточно сложной организации дезорганизация может возникать сама по себе.

Творческий акт всегда оперирует несколькими мыслительными планами.

[Мы часто наблюдаем] превращение политических или трагических фактов в сырье для сценариев, благодаря которым повторное проигрывание жизненных реалий обеспечивает зрителям необременительную возможность поучаствовать в них. События, которые ничего не привносят в нашу текущую жизнь или вообще не так уж важны для нее, легко можно использовать как материал для новых сюжетов. Видимо, чтобы окутать туманом реальные события, надо включить их в прямую телепередачу.

Я не думаю, будто бы все мы превратились в пассивных наблюдателей, требующих от мира захватывающего нас зрелища, за которым стоят рекламщики и политики, занятые выгодной поставкой на рынок вымышленного опыта, так сказать опыта из вторых рук. Я полагаю, что мы сами готовы увлечься чем угодно. Все это происходит потому, что [и в повседневной жизни] существует нечто похожее на те напряженные часы, которые мы проводим у телевизора. Это время, которое мы готовы потратить на рассказ о нашем собственном опыте или на ожидание подходящего момента для такого рассказа. Правда, теперь мы, по-видимому, частично отказались от такого увлечения, передоверившись работе профессионалов. Но тем самым мы отказались не от мира, а лишь от более традиционного пути соединения с ним.

Мужчины часто считают женщин неприспособленными, имея в виду некоторые «нормальные» способности к выполнению физических действий. Женщины же нередко отвечают тем, что подтверждают мужское отношение к ним. И та, и другая стороны придерживаются незыблемого убеждения [в правильности такого распределения способностей] и сохраняют способность действовать в соответствии с этой схемой без какого-либо притворства и саморефлексии. Тем не менее нельзя ли поставить вопрос о том, где здесь «реальные» способности, а где лишь институционально поддерживаемый предрассудок?

Теория фреймов относится к психологическим понятиям, касающимся понимания того, что мы видим и слышим. Эти способы восприятия трактуются с последовательной точки зрения, на их основании осуществляется концептуальное моделирование.

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.

Теория фреймов, скорее, теория постановки задач, чем результативная теория.

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

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.

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.

Рис. 2. Связь фрейма с дополнительной информацией

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 каждою 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.

Данное изложение может показаться трудным для понимания, поэтому поясним его на простом примере.

На рис. 2 показана связь фрейма с дополнительной информацией. Фрейм этою типа описывает только одни концептуальный объект, а дополнительная информация - это специфичная конкретная информация для каждого фрейма. Важным в данном примере является то, что имеется некоторый физический объект, называемый комнатой, некоторый концептуальный объект, называемый состоянием внутри этой комнаты, а также то, что дополнительная информация касается не только этих объектов, но и специфического управления ими.

На рис. 3 показан пример фреймового представления составной арки. В данном случае фрейм представлен в виде семантической сети. Однако, поскольку фрейм состоит из множества терминальных слотов, то отношения между ними описываются с помощью их значений. Условия, ограничивающие значения, также добавляются к соответствующему слоту. Кроме итого, поскольку детали А, В и С представлены другими фреймами, то слот фрейма арки дополнен указателями этих фреймов.

На рис. 3 показан пример фреймовой системы, касающейся углов зрения арки. В данном случае за первый угол зрения принят вид спереди на арку. Если повернуть ее на 90° по часовой стрелке, как показано на позиции 2, будут видны только детали А и В. Когда мы рассматриваем некоторый объект, например под углом зрения 2, то вызвав из памяти фрейм угла зрения 1, можно предположить, что данный объект является аркой. Таким способом компенсируется тот факт, что деталь С не видна, если при повороте на 90 о этого объекта против часовой стрелки его вид совпадает с фреймом угла зрения 1, предположение было правильным. В противном случае вызывается другой фрейм и проводится его сопоставление. В данном случае может быть использован указатель сходства.

Ниже рассмотрены основные свойства фреймов.

(1) Базовый тип. При эффективном использовании фреймовой системы, подобной показанной на рис. 4, можно добиться быстрого понимания сущности данного предмета и его состояния, однако для запоминания различных позиций в виде фреймов необходима память. Поэтому только наиболее важные объекты данного предмета запоминаются в виде базовых фреймов, на основании которых строятся фреймы для новых состояний. При этом каждый фрейм содержит слот, оснащенный указателем подструктуры, который позволяет различным фреймам совместно использовать одинаковые части. Такая подструктура не изменяется при изменении угла зрения. Благодаря этому свойству возможно представление и использование информации, полученной и различное время и с различных участков, в качестве независимой информации, связанной с данным углом зрения (т.е. в качестве знаний).

(2) Процесс сопоставления. Процесс, в ходе которого проверяется правильность выбора фрейма, называется процессом сопоставления. Обычно этот процесс осуществляется в соответствии с текущей целью и информацией (значениями), содержащейся в данном фрейме. Другими словами, фрейм содержит условия, ограничивающие значения слота, а цель используется для определения, какое из этих условий, имея отношение к данной ситуации, является релевантным.

В итоге процесс сопоставления фрейма осуществляется следующим образом:

1) сначала с помощью предположения и интуиции выбирается некоторый базовый фрейм; с помощью знаний, основанных на выявленных особенностях, релевантности или с помощью подфреймов, предполагаемых наиболее релевантными, данный фрейм сам подтверждает или не подтверждает свою релевантность. При этом в соответствии с текущей целью определяется, какое ограничение слота следует использовать при сопоставлении. При подтверждении процесс сопоставления завершается.

В противном случае:

2) если в данном фрейме имеется слот, в котором возникла ошибка, касающаяся, например, условия согласованности с информацией, заданной по умолчанию, то необходима информация, обеспечивающая присваивание надлежащего значения данному слоту. Например, если в процессе сопоставления фрейма “угол зрения 1”, показанного на рис. 4, в качестве информации задаются только детали А, В, то для данною фрейма необходима информация, касающаяся детали С. Присваивание требуемой информации данному слоту должно не противоречить ограничениям слота и ожиданиям. Если сопоставление оканчивается неуспехом даже при следующих обстоятельствах (в качестве примера):

Поле зрения справа,

Должна быть видна деталь С; если не видно, повернуть вправо на 90 о,

Деталь А подпирается деталью В,

Нет соединения В с А, то

3) в качестве последнего шага управление передаётся другому надлежащему фрейму из этой системы. Если и этот фрейм не подходит, то управление передаётся соответствующему фрейму из другой фреймовой системы. В таком процессе используется информация о преобразовании (например о перемене угла зрения, изменении места и т. п.). Если и это сопоставление оканчивается неуспехом, то это означает, что задача не имеет решения.

Рассмотренный выше процесс сопоставления касался только одного фрейма, но и в сложных визуальных или текстовых объектах аналогичный процесс следует вводить в полный процесс обработки.

(3) Иерархическая структура. Фрейм обычно соответствует представлению общего понятия с классификационной иерархической структурой; как показано на рис. 5. Особенность такой иерархической структуры заключается в том, что информация об атрибутах, которую содержит фрейм верхнего уровня, совместно используется всеми фреймами нижних уровней, связанных с ним. Например, атрибут “животное передвигается” является общим и для птиц, и для канарейки, которая находится на самом нижнем уровне.

Если бы человеческая память имела подобную структуру, то можно было бы систематизировать и запоминать схожие понятия, избегать лишних сложностей, касающихся информации об атрибутах, и добавлять новые понятия или знания в соответствующие позиции в этой иерархии (обучение). При этом упрощалось бы обнаружение противоречий в знаниях и управление последовательностью, и если можно было бы понять, что это птица даже без использования конкретных знаний (например, что это “курица”), то заметно повысилась бы гибкость системы, например, появилась бы возможность получения выводов на основании знании о птицах и животных. (Следует отметить, что такая иерархическая структура свойственна не только для представления знаний фреймами. Например, в языке представления знаний, объединяющем фреймы и продукционные системы, иногда используется часть такой структуры в качестве базы данных продукционной системы. В данном случае такую систему также можно назвать фреймовой, однако, хотя она значительно мощнее продукционной системы, по своей универсальности она уступает универсальной фреймовой системе.)

(4) Межфреймовые сети. Запоминание концептуального объекта, имеющего классификационную иерархическую структуру, легко поясняется фреймовой моделью, однако, как уже было сказано выше, если “процесс сопоставления” окончился неуспехом, возникает необходимость поиска фрейма, подобного предыдущему. Такой поиск, осуществляемый с использованием указателей различия, возможен благодаря соединению фреймов, описывающих объекты с небольшими различиями, с данными указателями и образованию сети подобных фреймов.

На рис. 6 показан пример так называемой сети Уинстона. Если при сопоставлении фрейма “стул” выяснилось, что объект слишком велик и у него отсутствует спинка, то с помощью указателя различия ищется фрейм “стол”. Если окажется, что объект слишком широк и отсутствует спинка, можно выполнить эффективный поиск фрейма “скамейка” с помощью другого указателя различия.

В данном примере были рассмотрены указатели различия, однако семантические сети можно строить с помощью всевозможных других указателей и с их помощью с высокой эффективностью выполнять различные выводы. (В таких случаях следует считать, что фреймовая система включает семантическую сеть.)

(5) Значение по умолчанию. Когда человек рассматривает нечто и думает о том, что бы это значило, или мысленно представляет себе что-то и думает, что бы это значило, то данный процесс можно представить как распределение конкретных значений между терминальными слотами фрейма. При этом в случай мысленного представления пределы, касающиеся распределения этих значений, широки. В таких случаях предполагаемое значение называется значением по умолчанию. Например, при чтении предложения “Таро взял мяч” воображение читателя рисует не абстрактный мяч, а вполне конкретный, например мяч для игры в теннис или гольф. Кроме того, этот мяч должен в его сознании обладать определенными атрибутами, например, размером, цветом и массой, значения которых подразумеваются по умолчанию. Несомненно эти значения вызываются ассоциативно па основании личного опыта читателя. Подобные значения по умолчанию слабо связаны со слотами и далее они постепенно заменяются на достоверную информацию.

Это основывается на следующем предположении: “Пока не распределены терминальные значения, решение о занесении в долговременную намять не принимается. До этого момента во фрейме хранится значение по умолчанию, хотя и слабо связанное с ним”. Выводы, получаемые на основании значений по умолчанию, называются выводами по умолчанию. По этим выводам можно продолжить получение вывода и восполнить недостатки заданной информации. Эта функция обычно расширяет возможности системы, в то же время существует опасность получения неправильных выводов на основе ошибочных представлений.

Вывод по умолчанию выполняет весьма важную функцию при распознавании образов или речи. Например, если видна только часть образа, то, заменив оставшиеся части значениями по умолчанию, можно обрисовать полный образ. Точно также, используя значение по умолчанию, можно восстановить смысл контекста, из которого выхвачены отдельные предложения. В качестве примера рассмотрим следующий текст:

Ханако приглашена на день рождения Таро.

Она полагала, что он любит заводить юлу.

Она направилась в свою комнату и потрясла копилку.

Копилка не издала никакого звука.

Из подобного текста мы можем без труда восстановить полное содержание. Для этого необходимо понять в целом, о чем говорится в приведенных предложениях. Можно легко понять, что главной темой первого предложения является некий день рождения. Сосредоточившись вокруг фрейма, касающегося дня рождения, и действуя далее подобным образом, можно подходящим способом присваивать значение слотам и выстроить цепочку фреймов:

день рождения ® подарок ® юла ® юлы нет ® купить ® деньги ® копилка ®

® потрясти ® звука нет ® денег нет ® обратиться к матери ® и т. д.

Здесь выделенные места или значения по умолчанию устанавливают связь между фреймами, в приведенных предложениях они отсутствуют. Когда используется такой способ вывода, предполагается, что кроме значений по умолчанию, существуют эффективно действующие межфреймовая сеть и демоны.

(6) Отношения “абстрактное - конкретное” и “целое - часть”. Рассмотренная выше иерархическая структура основывается на отношениях “абстрактное-конкретное”, однако помимо такого типа структур существуют и другие, основанные на отношениях “целое - часть”.

Отношения “абстрактное-конкретное” характерны тем. что на верхних уровнях, как показано на рис. 5, расположены абстрактные объекты (концепты), а на нижних уровнях-конкретные объекты, причем объекты нижних уровней наследуют атрибуты объектов верхних уровней. Эти отношения еще называют отношениями типа IS-A или KIND-OF . Такие названия объясняются формами записи “канарейка IS-A птица” (канарейка есть птица) и “канарейка KIND-OF птица” (канарейка - это разновидность птиц).

Ещё одно отношение “целое- часть” касается структурированных объектов и показывает, что объект нижнего уровня является частью объекта верхнего уровня. Например стена является структурным элементом аудитории, однако она не является аудиторией, поэтому объект “стена” не наследует атрибут “аудитория”, являющийся объектом верхнего уровня. Скорее наследование атрибутов выполняется на основании отношения IS-A типа “тело – стена - стена аудитории - стена аудитории А”. Заметим, что в теории фреймов Минского рассматривались оба типа этих отношений, однако разделения их, подобно приведенному здесь, сделано не было.

Практическое применение во фреймовых системах получили лишь отношения “абстрактное - конкретное”. Тем не менее иногда требуется описывать и управлять структурированным объектом, например в САПР, поэтому в таких случаях не обойтись без обработки отношений типа “целое - часть”. При этом составляющие системы описываются отношениями IS-A, а структура - отношениями PART-OF. Однако в отношениях тина PART-OF нельзя использовать наследование атрибутов, из-за чего не видны преимущества модели представления знаний фреймами. В таких случаях необходимы другие методы.