Фреймы для представления знаний - Марвин Минский

если данные удовлетворяют верхним уровням и не удовлетворяют некоторым терминалам более низких уровней, то на входе - бессмысленное предложение; если же картина обратная, то высказывание может иметь смысл, но оно облечено в грамматически неправильную форму.

Я не собираюсь утверждать, что восприятие предложений обязательно должно сопровождаться зрительными образами. Некоторые люди не пытаются представить себе цвет мяча в предложении "он ударил по мячу". Но, в конечном итоге, все согласятся, что в рамках вызванного из памяти сценария используются, если не такие характеристики, как цвет или размер, то цели, отношения и другие существенные элементы. Вне рамок зрительного восприятия терминалы и их задания отсутствия могут представлять цели и функции, а не только цвета, размеры и формы.

2.2. Рассуждение

Лингвистическая деятельность человека требует от него использования образований более крупных, чем те, которые могут быть описаны с помощью грамматических правил, а это в еще большей степени затрудняет понимание вопросов, связанных с разграничением синтаксиса и семантики. Рассмотрим следующую басню (У.Чейф, 1972):

"Жили-были волк и ягненок. Однажды увидел волк, что ягненок пьет воду из реки, и появилось у него желание съесть ягненка. Решил он найти себе хоть какое-то оправдание и, несмотря на то, что сам находился выше по течению, обвинил ягненка в том, что тот взбалтывает воду и не дает ему пить…"

Чтобы понять этот отрывок, надо ясно представить себе, что волк лжет! Чтобы понять ключевую фразу "несмотря на то, что...", надо знать, что жидкость не может двигаться вверх по течению, а это, в свою очередь, требует от нас понимания самих слов "вверх по течению". В рамках декларативной, основанной на исчислении предикатов логической системы фразу "выше по течению" можно задать в виде некоторой формулы, например:

[А находится выше по течению, чем В] / [Событие Т.B А поток мутный] => [Существует [Событие U.В В поток мутный]] / [U позже Т].

Однако более полное определение было бы гораздо сложнее. Например, как записать тот факт, что потоки воды, перемещая какие-либо предметы, обычно не изменяют их расположения относительно друг друга? Логик мог бы попытаться доказать его, исходя из достаточно сложной совокупности "локальных" аксиом и соответствующих правил индуктивного вывода. Представим эти знания с помощью особой структуры данных, которая автоматически переориентирует связи пространственных описаний с терминалов одного фрейма на терминалы другого в рамках одной и той же системы фреймов. И хотя это может рассматриваться как некоторый вид логики, здесь используются определенные механизмы такие же, как и для пространственного мышления.

Во многих случаях нам приходится иметь дело с изменяющимися во времени ситуациями или причинно следственными отношениями. Так, концепции "течение реки" может соответствовать система фреймов, аналогичная той, что показана на рис.2-1, где S1, S2 и S3 обозначают отдельные абстрактные участки реки. Если волк в соответствии с ранее рассмотренной схемой находится слева, а ягненок от него - справа, то S1, S2 и S3 "двигаются" мимо них также слева направо. Наше воображение именно так представляет себе эту картину, а для ее изменения требуются некоторые умственные усилия. Допустим, что участки реки S1, S2 или S3 видны только тогда, когда они располагаются прямо против волка или ягненка. Если последний взбалтывал воду на участке S3, то система фреймов укажет на то, что, поскольку этот участок перестанет быть видимым и не будет находиться вблизи волка, его претензии к ягненку безосновательны. Более подробная система могла бы иметь промежуточные фреймы, но ни для одного из них участок реки возле волка не был бы загрязнен.

Существует еще много нюансов, в которых следует разобраться. Что означает слово "взбалтывал" и почему это мешало волку пить? В обычных условиях с помощью элементов S могут быть представлены просто какие-то плавающие предметы, однако здесь S3 взаимодействует со словом "взбалтывал" и в результате получается нечто противоречащее действию "пить". Или такой вопрос: было ли доказано, что взбалтывание воды в реке обусловливает присутствие грязи в воде на участке S3, или же это указывается в одном из заранее заготовленных значений данного действия?

Почти любое событие, действие, изменение, перемещение объектов или даже передача информации в первом приближении могут быть представлены обобщенным событием в виде системы, состоящей из двух фреймов. Система фреймов может иметь пробелы для действующих лиц (агентов), инструментов, побочных явлений, предварительных условий, обобщенных траекторий, но, в отличие от переходных глаголов в теориях формальных грамматик, здесь имеется дополнительная возможность в явном виде представлять возможные изменения. Чтобы проверить, понял ли кто-либо то или иное событие "ли действие, можно построить соответствующую ему пару фреймов типа "до-после".

Однако использование подобных пар фреймов для представления ситуационных изменений совсем небезошибочно, поскольку ссылки на эти пары фреймов не адекватны описанию различий между ними. Это вызывает неудобства при таких видах деятельности, как планирование или проведение абстрактных рассуждений, поскольку не существует явных точек включения в подобные структуры информации о трансформациях. В развитие этого варианта можно ввести пары узлов, указывающие на соответствующие терминалы: в этом случае мы получили бы структуры, подобные "записям сходства" П.Уинстона(1970). Кроме того, можно поместить на верхний уровень системы фреймов данные, несущие в себе информацию о различиях между фреймами в парах "до-после", выраженных в более общем виде.

В своей работе по теории "семантической зависимости" Р.Шенк(1972) пытается найти смысловое представление для сложных утверждений, таких, например, как "Сэм верит в то, что Джон дурак". В этих предложениях предмет, на который направлено действие, не может быть представлен как реальный физический объект. Это, однако, не снимает вопроса о "концептуализации" этого предмета и представлении его с помощью ситуаций подобно тому, как это выглядит при разборе следующего диалога:

- Не хотите ли Вы кусочек шоколада?

- Нет, я только что съел трубочку с мороженым.

Р.Шенк считает достаточным наличие ограниченного набора "основных концептуализации" и типов связей между ними для того, чтобы с их помощью представлять смысл сложных высказываний. Я затрудняюсь сказать, насколько правилен этот подход, например, можно ли с его помощью описать такое явление, как "поток".

Теория Р.Шенка включает в себя идею "концептуальных атрибутов", которые напоминают некоторые из наших терминалов фреймов, однако в ней сделана попытка представить результаты действий не с помощью отношений между парами фреймов, а в виде явных абстракций. Это порождает свои проблемы; например, было бы интересно узнать, достаточно ли одной (или даже нескольких) абстрактной концепции "причинам для работы системы "убеждений" или нет. Явно недостаточной выглядит попытка представить причинную связь с помощью некоторого условия или действия, необходимого для того, чтобы произошло какое-то событие. Не вдаваясь более в детали, я полагаю, что как только в рамках теории Р.Шенка будут разработаны некоторые проверки выполнимости действий, она станет мощным средством для представления знаний.

Работа Дж.Уилкса(1973а) по "семантике предпочтений" тоже, видимо богата идеями относительно того, как создавать структуры, подобные фреймам, из более простых элементов. Его предложения в отношении предпочтений объединяют в себе особые пути, при помощи которых можно было бы представлять задания отсутствия и процедуры, согласованные с более крупными фрагментами рассуждений. Я полагаю, что система Дж.Уилкса интересна еще и тем, что она отчетливо показывает нам способы, с помощью которых можно проводить некоторые полезные неформальные рассуждения, а также раскрывает механизм псевдодедукции, основанный на шаблонном принципе построения всей системы и на текущих процессах без привлечения тщательно разработанной формальной логической системы или без излишней заботы о непротиворечивости в рассуждениях.

Р.Абельсон(1973) работает над проблемами представления еще более сложных видов деятельности. Основываясь на элементах, подобных элементам Р.Шенка, он разрабатывает схемы, в которых взаимодействие различных понятий ведет к образованию сложных "предписаний" (scripts), т. е. ажурных или решетчатых сценариев в тщательно разработанных системах "убеждений". С их помощью он пытается отразить даже такие взаимодействия, как представление одного человека о той роли, которую он играет в планах другого действующего лица.