Марвин Минский - Фреймы для представления знаний

• Название: Фреймы для представления знаний
• Автор: Марвин Минский
• Жанр: Прочая околокомпьтерная литература

В книге описывается новый подход к решению проблемы представления знаний в системах искусственного интеллекта. В основе его лежит система фреймов — особых структур данных для понятийного представления стереотипных ситуаций в рамках общего контекста знаний о мире. С этих позиций дается описание механизмов человеческого мышления, распознавания образов, восприятия зрительной м слуховой информации, а также проблемы лингвистики, обучения и методы решения задач. Автор книги — известный американский ученый, специалист по искусственному интеллекту.

Книга предназначена для широкого круга научных и инженерно-технических работников, интересующихся созданием искусственного интеллекта. Она может служить хорошим пособием для студентов, специализирующихся в этой области.

---

Одни читатели могут возразить, что не следовало бы всё настолько усложнять, поскольку мы хотим объяснить лишь то, каким образом люди могут так быстро понимать предложения, другие - утверждать, что нам нужна более простая теория. Важно, однако, помнить следующее: на то, чтобы что-то понять, часто требуются минуты, часы или даже столетия.

2.6. Сценарии

"Мышление... в биологическом плане возникает вслед за развитием процессов формирования образов. Оно возможно только тогда, когда будет найден способ разрушить "массированное" влияние прежних стимулов и ситуаций, когда будет познан механизм подавления тирании прежних реакций. Но хотя мышление является более сложной формой умственной деятельности, оно не заменяет собой метода восприятия образов. Мышлению присущ ряд недостатков. По сравнению с воображением оно несколько теряет в живости и разнообразии. Основным инструментом мышления выступают слова, и не только потому, что они социальны, но и потому, что при употреблении они обязательно выстраиваются в цепочки и входит в привычные действия даже более легко, нежели образы. Благодаря мышлению мы подвергаемся риску оказаться все более и более втянутыми в поиск утверждений общего характера, имеющих мало общего с реальным и конкретным опытом. Если нам не удается придерживаться методов мышления, то реальна опасность ограничить себя частными примерами и стать игрушкой воли случая".

Ф.Бартлетт (1932)

В языке и мышлении мы кратко выражаем или условно представляем сложные ситуации и целые эпизоды с помощью слов и символов. Далеко не все слова, видимо, могут "определяться" с помощью простых и изящных структур; например, лишь весьма незначительный в своей полноте смысл понятия "торговля" может быть установлен исходя из следующих выражений:

Первый фрейм Второй фрейм А имеет X, В имеет Y ---> В имеет X, А имеет Y

Торговые сделки производятся на основании определенных социальных законов, в обстановке доверия и обоюдного согласия. Если эти факты не получат должного отражения, то многочисленные торговые операции будут почти бессмысленными- Важно знать, что стороны, участвующие в сделке, обычно не против иметь обе обмениваемые вещи, но вынуждены пойти на компромисс. Счастливым, но необычным является такой вариант, когда каждый из торговцев стремится избавиться от своего товара. Чтобы представить стратегию торговли, можно включить в вышеприведенный сценарий, который состоит из двух фреймов, основное правило торговли; для того, чтобы А смог заставить В пожелать приобрести больше Х (или отдать больше Y), ему следует придерживаться одной из следующих тактик:

Предложить больше за Y.

Объяснить, почему Х очень полезен для В.

Cоздать благоприятный для В побочный эффект от наличия у него X.

Демонстрировать свое пренебрежение конкурирующими с Х товарами.

Заставить В думать, что С хочет получить X.

В этом, однако, заключается только лишь поверхностное рассмотрение проблемы. Торговля обычно производится в рамках сценария, действия которого связаны друг с другом значительно сложнее, нежели просто последовательной цепью событий. Одного из таких сценариев будет явно недостаточно; когда возникает мысль о торговле, важно знать, какой из имеющихся сценариев будет, по всей вероятности, наиболее полезен.

Е.Чарняк(1974) рассмотрел вопросы, связанные со сделками: сделки на первый взгляд достаточно просты для понимания, тем не менее, они могут быть представлены только с помощью структур, богатых, заданиями отсутствия. В учебниках для младших школьников можно найти такие рассказы, как, например:

Джейн была приглашена к Джеку на день рождения.

Она подумала, понравится ли ему воздушный змей.

Она пошла в свою комнату и потрясла копилку.

Из копилки не донеслось ни звука.

Большинство читателей понимает, что Джейн нужны деньги, чтобы купить Джеку в подарок воздушный змей, что в ее копилке нет для этого денег. Е.Чарняк предлагает ряд способов для облегчения вывода подобных фактов, например: использовать "демон" подарок с помощью которого может выполняться поиск вещей приобретаемых за деньги, или демон, связанный с копикой, который "знает", что если ее трясут и из нее не доносится никаких звуков, то она пуста, и т.д. Демон (Е.Чарняк, 1974) - это утверждение процедурального типа, ассоциируемое с некоторым понятием семантической сети. Например, демон "дерево" может быть связан с понятием весна н отражать следующую причинно-следственную связь: "Когда весна полностью вступает в свои права, начинают цвести плодовые деревья ". Несмотря на то что теперь слово подарок активирует понятие деньги, сами они в рассказе не фигурируют и это может вызвать удивление. Подарок определенно связан с днем рождения, а деньги - с копилкой, но каким образом строятся эти длинные цепочки рассуждении? Это еще одна из проблем, затронутых в работе Е. Чарняка. Приятель говорит Джейн:

У него уже есть воздушный змей

Он заставит тебя отнести его обратно.

Какой воздушный змей надо будет отнести обратно?! Мы не хотели бы, чтобы Джейн вернула старый змей Джека. Чтобы разобраться в том, какое слово заменено здесь местоимением "его", нужно, в рамках предполагаемого сценария понять очень многие вещи. Ясно, что слово "его" относится к новому воздушному змею, который должна купить Джейн. Но каким образом мы об этом узнаем? (Заметьте, что совсем не обязательно требовать единственного объяснения). Обычно местоимения относятся к последнему из упомянутых ранее объектов, но, как показывает данный пример, это отношение не определяется просто лишь локальным синтаксисом.

Предположим, что мы пытаемся заполнить конкретными заданиями пробелы в субфрейме "покупка подарка". Само по себе слово "его" недостаточно информативно, но группа слов "взять его обратно" вполне подошла бы для согласования соответствующего терминала сценария покупка. Поскольку задания этого терминала должны одновременно удовлетворять маркерам терминала "подарок", мы убеждаемся в правильности вхождения слова "его" (подарок) в словосочетание "отнести Х обратно". Таким образом, тот факт, что отнести следует новый воздушный змей. устанавливается автоматически. Конечно, так же, как и у всех других, у искомого терминала имеются свои собственные ограничения. Субфрейму "покупка подарка" для идиомы "отнести его обратно" должно быть известно, что действие "отнести Х обратно" предполагает следующее:

X куплен недавно.

Возврат производится по месту покупки.

У вас должен быть товарный чек и т.д.

Если текущий сценарий не содержит терминала "отнести его обратно", следует найти и использовать другой сценарий, сохранив по возможности наибольшее числе прежних заданий. Отметим, что при нормальном выполнении процесса согласования вопрос о старом воздушное змее здесь попросту не возникнет. Ощущение двусмысленности появляется только тогда, когда рассматриваются отклонения, близкие к неправдоподобным.

Е. Чарняк предложил аналогичное решение; он, однако, подчеркивает важность понимания того факта, что поскольку у Джека уже есть воздушный змей, ему вряд ли нужен будет еще один. Е. Чарняк предлагает использовать следующие правила, связанные со словом "подарок":

(A) Если мы видим, что подарок Х не нравится лицу Р, то следует ожидать возврата Х в магазин, где он был куплен.

(B) Если возврат Х в магазин предполагается или является установленным фактом, то причина этого в том, что Х не нравится Р.

Автор этих правил считает, что подобные "советы" процедурального типа должны реализовываться как дополнение к сведениям декларативного характера, хранящимся в базах данных, и вызываться в ситуациях, соответствующих определенным контекстам. Если все предшествующие условия для таких "советов" выполнены, то включенные в них действия привнесут то количество информации (о Джеке, о воздушном змее), которое достаточно, например, для правильного разрешения вопроса с местоимением "его".

Е.Чарняк придерживается того мнения, что система должна следить за определенными типами событий и ситуаций и использовать в своей работе сведения о возможных причинах, мотивах и объяснениях происходящего. Он предполагает, что дополнительные взаимосвязи между фрагментами рассказа должны помочь процессу согласования в тех случаях, когда "правдоподобные" предположения заводят в тупик формальные логические процедуры. Допуская, например, что утверждение "X не нравится" является следствием того, что "X возвращён назад". Чарняк надеется таким путем получить возможность имитации понимания обычных или повседневных событий. Пока еще не ясно, насколько должны быть сложны и разнообразны механизмы выработки правдоподобных заключений для понимания действий заданного уровня общности, работа Е.Чарняка(1974) также не дает ответа на этот вопрос, поскольку в ней рассматриваются лишь относительно простые вопросы моделирования мыслительных процессов. Е.Чарняк в большинстве случаев предлагает ограничиваться установлением причины или мотива поведения и не проводить более углубленный анализ, если в том нет необходимости. К примеру, если надо установить, почему Джек может возвратить второй воздушный змей, достаточно выяснить то, что он ему не нравится. В то же время более глубокий анализ мог бы показать, что Джек хотел бы получить в подарок разные вещи, поскольку их ценность в данном случае (когда предполагается только один подарок - от Джейн) значительно выше ценности одинаковых вещей.