1. Фреймы и сценарии
Муромцев Д.И.
муромцевди.рф dimour.spb.ru
mouromsev@mail.ifmo.ru

2. Марвин Ли Минский
• Автор первых работ по
нейронным сетям,
персептронам (1954).
• Изобретатель графического
дисплея (1963)
• Автор многочисленных
абота по ИИ и философии.
• Обладатель премии
Тьюринга и премии http://web.media.mit.edu/~minsky/
Японии.

3. Фреймы (frames)
• Впервые термин «фрейм» был предложен
Минским (Minsky) в 1974* как результат
исследований по восприятию трехмерных сцен.
• Обозначает определенным образом
структурированные данные, представляющие
некий абстрактный образ или стереотип.
• В основе теории Минского лежат исследования
по восприятию и запоминанию стереотипных
ситуаций и прототипному сравнению образов и
гештальт-психологии.
* — перевод на http://www.myai.narod.ru/Minsky/sod.htm

4. Определение Минского
• «Фрейм — это структура данных, представляющая
стереотипную ситуацию, вроде нахождения внутри
некоторого рода жилой комнаты или сбора на вечеринку по
поводу дня рождения ребенка. К каждому фрейму
присоединяется несколько видов информации. Часть этой
информации — о том, как использовать фрейм. Часть о
том, чего можно ожидать далее. Часть о том, что следует
делать, если эти ожидания не подтвердятся».
Эта структура представляет собой некий шаблон, извлекаемый
из памяти при возникновении новой или изменении
содержания существующей ситуации, который может быть
адаптирован под сложившуюся реальность.

5. Прототипное сравнение
образов
• В психологии предполагается, что в долговременной памяти
человека хранятся не конкретные эталоны образов и тем более
не детальные признаки этих образов, а некоторое их
абстрактное представление в виде прототипов.
• Прототипы содержат не только наиболее общее представление
какого-либо образа, но и детальное описание его
отличительных особенностей. Это подтверждается тем, что мы
редко путаем буквы O и Q или B, R и P, несмотря на то, что
сходство между ними весьма велико.
• В теории прототипов рассматриваются две модели
формирования: центральная тенденция и частота признаков.
• Благодаря этому, если новый образ состоит из большого
количества известных признаков, у человека возникает
уверенность, что этот он уже видел ранее.

6. Пример влияния памяти
на восприятие формы
Влияние ориентации образа на его восприятие
— одна из форм кажется трехмерной.

7. Понятие прототипа
Представление понятий человека не требует четкого
определения набора свойств, а базируется на понятии типа или
класса.
Прототип — это уже не абстрактный образ, а наиболее
типичный представитель своего класса, с обобщенными, но
вполне конкретными значениями своих свойств.
«Менее» и «более» типичные четырехугольники

8. Структура фрейма
!"#$"%&' ()%*+&* (&,* -.'/,")
0(&5)6 5$*#"%%27
01)+2 3%"4'%&*
(.)8'9:.
!"# $%&'( 1 )*(+,*-, 1 ./&0,12/( 1
./&0,12/( 2.1,
!"# $%&'( 2 )*(+,*-, 2
./&0,12/( 2.2
… … …
!"# $%&'( N )*(+,*-, N ./&0,12/( N

9. Пример описания знаний
с помощью фреймов

10. Фреймы визуальных
образов
• Проблемы восприятия и распознавания пространственных сцен
рассматриваются в работах Минского, в частности в [Minsky, Marvin. A
framework for representing knowledge. MIT AI Laboratory Memo 306, June,
1974.].
• Исследуя одни из аспектов восприятия сцены при движении робота по
комнате, он решал задачу определения соответствия различных проекций
одному и тому же объекту.
• Минский ввел упрощенную систему фреймов для пространственного
описания куба в виде графа, одни узлы которого соответствовали более
высокой степени абстракции и описывали понятия, постоянно
присутствующие на данной сцене (куб). На более низких уровнях
содержались узлы, соответствующие текущему состоянию сцены,
состоящей из проекций видимых сторон.
• Для вершин указаны прототипы соответствующих фреймов, а для дуг —
отношения между фреймами.

11. Пространственное представление куба
в виде сети фреймов
E Куб
A B
Проекция сторон
Взаимное
расположение Принадлежность
(левее, выше и др.) к вертикальному
типу
Параллелограмм,
трапеция и т.д.
A B E

12. Пространственные и аксонометрические
фреймы при изменении проекции
Перемещение Перемещение
вправо вправо
E E E
Пространственный
A B B C фрейм
B
Аксонометрические
фреймы
Маркеры отношений
E A B C для представления
Влево Влево Влево пространственных
свойств
Влево
.2*3'-/*4, %-*-- 5&3(647(8' *,7-1-"4, 7 1(**&9 5/&,30-- 5%&$3&$'-.

13. Фреймы-сценарии
• Сценарий (script) — один из видов фрейма, предложенных в [Schank R.,
Abelson R. Scripts Plans and Knowledge, Advance Papers of Fourth Intern. Joint
Conf. on Artif. Intell., 1975, № 2, p. 151 - 157.] как средство представления
стереотипной последовательности действий в частном контексте.
• Изначально сценарии применялись для организации структур данных,
удобных для представления концептуальной зависимости (conceptual
dependency) в описании типовых ситуаций и причинно-следственных
отношений.
• Позднее сценарии начали использовать и в обработке естественного языка
для описания стереотипной смены событий в привычных ситуациях.
• В психологии предполагается, что большинство сценариев поведения
усваивается в детстве в результате либо прямого опыта, либо при
наблюдении за окружающим миром.

14. Roger Schank
• PhD in linguistics at the University
of Texas
• In 1969 Schank introduced the
conceptual dependency theory for
natural language understanding.
• Case-based reasoning (CBR) is
based on Schank's model of
dynamic memory.
• Schank was a leading pioneer of
artificial intelligence and cognitive
psychology in the 1970s and 1980s.
http://www.rogerschank.com/
• In 1989, Schank was granted $30
million in a 10-year commitment to My new goal is not to build intelligent
his research and set up the machines but rather to build an
Institute for the Learning Sciences intelligently organized and indexed
(ILS) knowledge base that is easily accessible
and gets smarter over time.

15. Сценарий «Ресторан»
Компонентами сценария являются Сценарий:
Аналог:
РЕСТОРАН
Кафе
Сцена 1: Вход
S PTRANS S в ресторан
следующие элементы:
Реквизиты: Столы S ATTEND выбирает стол
Меню S MBUILD куда сесть
F=Пища(Food) S PTRANS S за стол
Чек S MOVE S в сидячее положение
Деньги
• Начальные условия (Entry conditions). Сцена 2: Заказ
Roles: S=Клиент (меню на столе)
• Результаты, или факты (Results).
W=Официант (W приносит меню) (S спрашивает меню)
C= Повар S PTRANS меню S S MTRANS сигнал W
M=Кассир W PTRANS W к столу
O=Владелец S MTRANS ’меню’ W
W PTRANS W к меню
• Реквизиты (Props). W PTRANS W к столу
W ATRANS меню S
• Роли (Roles). S MTRANS список блюд S
*S MBUILD выбор F
S MTRANS сигнал W
W PTRANS W к столу
• Сцены (Scene). S MTRANS ’Я буду есть F’ W
W PTRANS W к C
W MTRANS (ATRANS F) к C
Смысл выражений определяется с Нач. условия: S голоден
у S есть
C MTRANS ’нет F’ W
W PTRANS W к S
помощью четырех примитивов: Деньги W MTRANS ’нет F’ S
вернуться к (*) или
перейти к Сцене 4 на
C выполняет
(сценарий ‘приготовить F’)
(уход без оплаты) к Сцене 3
• ACT — действия (actions); Результаты: S потратил
деньги Сцена 3: Прием пищи
C ATRANS F to W
O заработал
деньги W ATRANS F to S (вариант: вернуться к Сцене 2
• PP — объекты (picture procedures); S сыт
S доволен
S INGEST F Чтобы сделать еще заказ;; иначе,
Перейти к Сцене 4)
(optional)
• AA — модификаторы действий (action
Сцена 4: Выход
S MTRANS к W
(W ATRANS чек S)
aiders); W MOVE выписывать чек
W PTRANS W к S
W ATRANS чек S
• PA — модификаторы объектов (picture
S ATRANS чаевые W
S PTRANS S к M
S ATRANS деньги M
aiders). S PTRANS S к выходу ресторана
(уход без оплаты)

16. Примитивы действия ACT
Основными компонентами действий являются следующие примитивы:
•
ATRANS — передавать отношение (давать);
•
PTRANS — передавать физическое расположение объекта (идти);
•
PROPEL — прикладывать физическую силу к объекта (толкать);
•
MOVE — перемещать часть или все тело (владельцем);
•
GRASP — захватывать объект (исполнителем);
•
INGEST — поглощать объект (есть);
•
EXPEL — издавать звуки (кричать);
•
MTRANS — передавать ментальную информацию (сказать);
•
MBUILD — создавать новую ментальную информацию (решать);
•
CONC — осмысливать идею (думать);
•
SPEAK — произносить звуки (говорить);
•
ATTEND — воспринимать звуки (слушать).

17. Отношения концептуальной
зависимости
Отношения концептуальной зависимости — это
концептуальные синтаксические правила, выражающие
семантические связи в соответствии с грамматикой
языка.
Выражение «Клиент направляется в ресторан» будет
выглядеть следующим образом: «S PTRANS S в
ресторан».
Другое выражение «Официант дает меню клиенту»
можно представить, например, так: «W ATRANS меню S».

18. Пример сценария на основе
И/ИЛИ графа
e x i s t s , and if so, to discover i t s range. That discovered, two other context-related operations
i s , on the average, how f a r do we have to search become possible. F i r s t , a l l steps " t o the l e f t "
to connect each thought in with the context? Too of the i d e n t i f i e d step, S, in algorithm A -
short and we become r e d , too long and we be- those steps which must l o g i c a l l y have preceded
come l o s t . S in A - can be generated as inferences. That
i s , if we know that Jake has already saddled his
Uses of I(T,K) horse, and t h i s has been Interpreted as part of
a physical get-back, then Jake must already know
An i n t e r p r e t a t i o n is a useful thing in i t - who and what X and Y were, have decided on some
s e l f . However, once an i n t e r p r e t a t i o n path is plan of a c t i o n , perhaps qotten his gun, and
gone to the barn. Such inferences relate to the
CONCEPTUAL OVERLAYS: A
MECHANISM FOR THE
INTERPRETATION
OF SENTENCE MEANING IN
CONTEXT
Chuck Rieger Department of
Computer Science University of
Maryland
College Park, Maryland 20742