Фреймы и семантические сети

В 1974 г. М. Минский предложил концепцию фреймов для представления знаний. Любопытно, что оригинальная работа Минского называется «А Framework for Representing Knowledge» («Система представления знаний»), и в ней рассматривается не только конкретная структура данных, удобная для представления знаний, но развивается сама концепция представления знаний, причем совместного представления знаний разной природы.

Несколько упрощая, исходную идею Минского можно изложить следующим образом. Обычно знания представляются в виде набора фактов или логических утверждений относительно объектов некоторой предметной области. Рассмотрим, например, утверждения: «Новиков — автор книги “Искусственный интеллект”», «Новиков родился в 1951 г.», «Книга “Искусственный интеллект” вышла в 2016 г.». Логические утверждения принято записывать с использованием языка исчисления предикатов первого порядка, например, так:

Автор (Новиков, Искусственный интеллект)

Год рождения (Новиков, 1951)

Год рождения (Искусственный интеллект, 2016).

Такие утверждения нетрудно записать в память компьютера. Минский заметил, что при этом записываемые атомарные формулы нс имеют прямой связи

1

друге другом, и знания оказываются представлены не полностью. Он предложил ввести особые структуры — фреймы - и сгруппировать имеющиеся факты в эти структры так, чтобы представить в компютере знания о взаимосвязях фактов. В данном примере целесообразно ввести фреймы ЧЕЛОВЕК и КНИГА. Тогда ситуация может быть описана следующим образом:

ЧЕЛОВЕК 1 ИМЯ = Новиков ГР =1951

АВТОР = (ссылка_на КНИГА 1)

КНИГА 1

ИМЯ = Искусственный интеллект ГР = 2016

АВТОР = (ссылка_на ЧЕЛОВЕК 1)

Каждый фрейм имеет тип, уникальное имя и набор слотов, или полей, характерных для фреймов данного типа, т.е. фрейм описывает некоторый класс однотипных объектов (например, ЧЕЛОВЕК, КНИГА), имеющих конкретные экземпляры (1, 2). Заметим, что слоты могут быть заполнены или незаполнены (знак ?). Заполненный слот может содержать конкретное значение (или список значений) или ссылку на другой фрейм. Так, ссылаясь друг на друга, фреймы образуют семантическую сеть. В сети можно хранить не только факты, но и процедуры, или правила, накладывающие ограничения на связи или значения слотов, например: КНИГА . ГР > КНИГА . АВТОР . ГР, говорящее о том, что авторы всегда старше своих книг. Было предложено и реализовано множество дополнений и расширений основной идеи, которые здесь не упоминаются.

Этот прием имеет несколько очевидных преимуществ. Семантическую сеть можно наглядно представить в виде диаграммы графа, в котором узлами являются экземпляры фреймов, а дугами — связи между фреймами. На семантических сетях можно определить процедуры, эквивалентные процедурам логического вывода, и таким образом реализовать методы поиска решения. Экземпляры фреймов можно эффективно представить записями реляционных БД и использовать обычное промышленное программное обеспечение для решения задач ИИ.

Концепция фреймов и семантических сетей была значительно развита в последующие годы и используется в настоящее время во множестве случаев, например в популярном направлении создания онтологий.

Марвин Минский (Marvin Lee Minsky), 1927—2016 — американский ученый, соосиователь Лаборатории искусственного интеллекта в Массачусетском технологическом институте.

Лауреат премии Тыоринга 1969 г.

<<Мы, люди, не конец эволюции, так что, если нам удастся построить машины, умные, как человек, мы можем, вероятно, также сделать машины, которые будут намного более умными и которые будут делать вещи, которые мы сделать не можем. Нет никакого смысла в создании только подобия человека».

Практически весь запас идей и концепций, которыми оперируют в ИИ сейчас, был предложен или обозначен в период становления и развития. Перечислить все идеи невозможно, и в этом нет необходимости, если ясна общая схема развития (рис. 1.12).

логи, математики. Принято считать, что именно в эго время родился искусственный интеллект в России. Как и за рубежом, выделились направления бионики и кибернетики «черного ящика».

Алексей Андреевич Ляпунов. 1911 — 1973 — выдающийся советский математик, член-корреспондент Академии наук (АН) СССР.

Научные интересы А. А. Ляпунова простирались от теории множеств до математической теории эволюции, от землеведения до кибернетики, от генетики до математической лингвистики.

Многими считается основоположником отечественной кибернетики, и первым шагом в международном признании его заслуг было присуждение в 1996 г. Алексею Андреевичу медали Computer Pioneer. На обратной стороне медали надпись:

«Компьютерное общество признаю Алексея Андреевича Ляпунова основателем советской кибернетики и программирования».

Среди наиболее значимых результатов, полученных отечественными учеными, следует отметить алгоритм «Кора» М. М. Бонгарда, моделирующий деятельность человеческого мозга при распознавании образов (1961).

В 1945—1964 гг. создаются отдельные программы и исследуется поиск решения логических задач. В Ленинграде (ЛОМИ — Ленинградское отделение математического института им. В. А. Стеклова) создается программа, автоматически доказывающая теоремы (АЛИЕВ ЛОМИ). Она основана на оригинальном «обратном методе» С. Ю. Маслова, сопоставимом с методом резолюций Робинсона.

В 1965—1980 гг. получает развитие новая наука — ситуационное управление (соответствует представлению знаний в западной терминологии). Основоположник этой научной школы — профессор Д. А. Поспелов.

В 1980—1990 гг. проводятся активные исследования в области представления знаний, разрабатываются языки представления знаний, экспертные системы (более 300). В МГУ создается язык РЕФАЛ (см. дополнение в гл. 2).

В 1988 г. создается АИИ — Ассоциация искусственного интеллекта. Ее членами являются более 300 российских исследователей. Президент Ассоциации — Д. А. Поспелов. Крупнейшие центры — в Москве, Санкт-Петербурге, Переславле-Залес- ском, Новосибирске.

В рамках Ассоциации проводится большое количество исследований, собираются конференции, издается журнал.

Сергеевич Поспелов Гермоген, 1914—1998 — советский ученый, член-корреспондент АН СССР, генерал-майор-инженер. Начинал работу с автоматического управления полетами, теоретически и опытно решил задачу автоматической посадки самолета в сложных метеоусловиях.

Считается основоположником отечественной школы методов искусственного интеллекта.

«В словосочетании “искусственный интеллект" делают ударение на слове “интеллект”, а следовало бы делать на слове “искусственный”».

«Посидишь в нашей “башне из слоновой кости ” и убедишься, что искусственный интеллект не способен одолеть тупость человеческого».

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >