Подводя итог всему сказанному выше об ассоциативных сетях и фреймах, отметим, что в большинстве предлагаемых структур сетей не удалось дать четкий ответ на два важных вопроса.

Что же действительно стоит за узлами и связями в сети?

Как можно эффективно обрабатывать информацию, хранящуюся в такой структуре?

В большинстве последних исследований, касающихся представления знаний, предпочтение отдается фреймам. Такой подход дает вполне удовлетворительные ответы на сформулированные выше вопросы. Семантика узлов и связей четко прослеживается благодаря разделению узлов на узлы-типа и узлы-лексемы и ограничению количества связей. Эффективность обработки обеспечивается подключением к узлам специфических процедур, на которые возлагается вычисление значений переменных в ответ на запросы или при обновлении значений других свойств узла.

Использование фреймов в качестве основной структуры данных, хранящей информацию о типичных объектах и событиях, в настоящее время широко распространено в практике создания приложений искусственного интеллекта (см. об этом в главах 13 и 16). Большинство программных инструментальных средств, предназначенных для построения экспертных систем, обеспечивает тем или иным способом организацию базы знаний на основе фреймов (см. об этом подробнее в главах 17 и 18). Во многих случаях желательно оценить, какими возможностями обладает механизм представления гипотез с помощью фреймов в части использования таких данных, как совокупность симптомов или результатов наблюдений за поведением объектов. Сопоставление этих данных с информацией, хранящейся в слотах фреймов, предоставляет свидетельство в пользу гипотез, представленных фреймом, а также позволяет формулировать определенные предположения относительно других данных, например предположить существование дополнительных симптомов, присутствие или отсутствие которых сможет подтвердить (или опровергнуть) анализируемую гипотезу (см. об этом подробнее в главе 13).

Естественно, для того чтобы реализовать систему фреймов в виде, пригодном для работы с конечным пользователем, требуется разработать программную оболочку и средства пользовательского интерфейса. Хотя к слотам отдельных фреймов и могут быть подключены специальные процедуры, эти локальные модули не способны взять на себя все заботы об организации вычислительного процесса в системе. Необходимо иметь в той или иной форме специальный интерпретатор, который будет формировать и обрабатывать запросы и принимать решение, при каких условиях можно считать достигнутой цель, сформулированную в запросе. Поэтому чаще всего фреймы используются в сочетании с другими средствами представления знаний, в частности в сочетании с порождающими правилами. В следующей главе мы рассмотрим стиль программирования, который в определенной степени избавляет структурированные объекты от необходимости пользоваться внешними средствами контроля, поскольку позволяет объектам пересылать сообщения друг другу и инициировать таким образом более сложные вычисления.

Рекомендуемая литература

В двух сборниках [Bobrow and Collins, 1975] и [Findler, 1979] содержится подборка статей, которые дают достаточно полное представление об исследованиях, выполненных в то время, когда проблематика ассоциативных сетей вызывала наибольший интерес. Начинать изучение концепции фреймов следует с пионерской статьи Минского, опубликованной в сборнике [Winston, 1975], в которой даны исходные формулировки базовых понятий, таких как "типичность" и "значения по умолчанию". Другие понятия, связанные с этой концепцией, рассматриваются в работе Шенка и Абельсона [Schank and Abelson, 1977].

Турецкий рассмотрел некоторые теоретические вопросы построения сетей с наследованием и предложил весьма интересную процедуру формирования суждений при наличии исключений [Touretzky, 1986]. Среди более поздних работ, посвященных этим проблемам, следует отметить [Touretzky et al, 1987], [Horty et al., 1987] и [Selman and Levesque, 1989]. В последней статье показано, что предложенная Турецким процедура относится к классу NP-hard, т.е. для обширных сетей с большим количеством связей становится "вычислительно необозримой".

Позднее Томасон опубликовал обзор современных работ по сетям с наследованием [Thomason, 1992], а в двух работах Йена описана методика интеграции концепции сетей с наследованием в экспертные системы, основанные на порождающих правилах [Yen et al., 1991,a], [Yen et al, 1991, b].

Упражнения

1. Прочитайте статью Хейеса в сборнике [Brachman and Levesque, 1985]. Как вы думаете, можно ли считать фреймы не более чем средством реализации подмножества логики предикатов, или они позволяют смоделировать экстралогические свойства, присущие человеку, формулирующему суждения?

2. Неоднозначность, которую мы обнаружили в "проблеме Никсона", можно распространить каскадно и получить еще более замысловатые примеры. Один из них взят из работы [Touretzky et al., 1987] (рис. 6.10). Познакомьтесь с этой работой, а затем ответьте на следующие вопросы.