Frames(documento)

FRAMES
FERNANDO PEREZ TORRES
ELKIN YAMIT BARRERA
JULIÁN RICARDO CÁRDENAS PALACIOS
INGENIERO LEONARDO BERNAL ZAMORA
UNIVERSIDAD DE BOYACÁ
FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA
INGENIERÍA DE SISTEMAS
TUNJA
2010
TABLA DE CONTENIDO
Introducción
1. Objetivos
1.1 Objetivo General
1.2 Objetivos Específicos
2. Definición FRAMES
2.1 POR QUE USAR FRAME?
2.2 Componentes de FRAMES
2.3 Componentes de un Slot
2.4 Ejemplo de FRAME
3. Relaciones
4. Métodos
5. Herencia
5.1 Herencia múltiple
6. Búsquedas
7. Ejercicios
Conclusiones
Bibliografía
INTRODUCCIÓN
Una representación es algo que significa o quiere decir algo. Es un modelo de lo
que se desea representar.
Existen dos espacios el representativo y el representado; el representativo debe
de algún modo, reflejar algunos aspectos del espacio representado.
Las mismas características en el espacio representado pueden ser representadas
de forma desigual en espacios representativos diferentes.
El problema de la representación es aquel que consiste en determinar un mapeo
entre los conceptos y relaciones del espacio representado y de los conceptos y
relaciones del espacio representativo.
Una representación nos permite llegar a conclusiones sobre lo que es
representado mirando el espacio representativo.
Para representar el conocimiento se emplean distintos métodos o estructuras,
dentro de ellos se encuentra “Frames”; esta estructura de RC fue introducida por
Minsky en 1975 como una forma de representación del conocimiento
Los Frames Son una estructura del conocimiento que describe un objeto
especifico y
contiene múltiples ranuras (slots) las cuales contienen hechos,
características o especificaciones acerca del objeto.
1. OBJETIVOS
1.1 GENERAL

Realizar un estudio sobre Frames
1.2 ESPECÍFICOS


Definición de Frames
Características y usos
2. Definición FRAMES
Marcos (Frames)
Fueron propuestos por Minski para superar las dificultades que tanto la
Inteligencia Artificial como en Psicología a la hora de simular el sentido común en
la medida que los conceptos que usan son demasiado pequeños, locales y
carentes de estructura. Por ello introduce la idea de marco en el que los conceptos
y procedimientos son más grandes y estructurados "Un marco es una especie de
esqueleto, algo así como un formulario con muchos espacios en blanco para
llenar. A estos espacios en blanco los llamaremos terminales: los usamos como
puntos de conexión a los que podemos ligar otras clases de información. El
esqueleto es un conjunto de datos que representa una unidad concreta. Los
espacios en blanco son denominadas ranuras y pueden rellanarse mediante
valores o direcciones a otros marcos. Las ranuras suelen designarse por una
faceta con el nombre de la ranuras. De una manera más rigurosa lo define como
una estructura de datos que sirve para representar una situación estereotipada,
como estar en algún tipo especial de salón o ir a la fiesta de cumpleaños de un
niño. Añadido a cada marco hay varios tipos de información. Parte de esta
información se refiere a la forma de utilizar el marco; otra a lo que uno puede
esperar que suceda en segundo lugar. Y otra a su vez indica que hacer si tales
esperanzas no son confirmadas.
Los marcos de referencia ("frames") permiten representar un tipo de conocimiento
habitualmente utilizado por los seres humanos pero que es difícil de expresar en
forma de reglas. Un marco es una estructura o grupo de atributos que describen
un determinado objeto. Cada uno de los atributos se denomina "slot' y puede
contener valores iniciales o reglas y procedimientos para cambiar los valores de
esos atributos. Los "slots" pueden contener también relaciones que los ligan con
otros marcos y permiten "heredar" atributos en el sentido expuesto para las redes
semánticas. Por ejemplo, en el marco mostrado en la figura 1.2., el ''slot" 'dirección
del propietario' tiene un procedimiento asociado para obtenerla, que corresponde
a una consulta a una base de datos
SILLA
SLOT
Valores
PROPIETARIO
PARTES
NUMERO DE PATAS
Luisa López
Asiento, respaldo, brazos, patas
4
NUMERO DE BRAZOS
2
COLOR
Marrón
ESTILO
Luis XV
DIRECCIÓN
PROLPIETARIO
DEL
Si se necesita, obtener la dirección
de la base de datos "direcciones"
FUENTE: "Introducción a la Inteligencia Artificial"
FIGURA 1.2. Ejemplo de Marco de Referencia.
Estos tipos de representaciones del conocimiento permiten efectuar distintas
clases de razonamiento para resolver el problema que se haya planteado, lo cual
constituye un bloque importante de trabajos de la IA.
•
Los marcos incorporan la representación de entidades complejas cuyas
propiedades se incluyen en ranuras como en las redes semánticas pero
también incorporan punteros a otros marcos y procedimientos por defecto
para obtener conceptos cuando se especifican.
•
En los marcos los elementos se presentan convencionalmente en la
descripción de un objeto o de un suceso. Se agrupan de modo que se
puedan procesar o accederse a ellos como una unidad.
•
Las relaciones serán las que conecten los FRAMES entre si.
•
Un conjunto de FRAMES que representa el conocimiento de un dominio de
interés es organizada jerárquicamente en lo que es llamado una taxonomía
(asociada a un método de razonamiento automático llamado herencia).
2.1 Por que usar frame?
•
Los atributos pueden ser acensados de manera rápida y sin necesidad de
ser computados constantemente.
•
Las propiedades de las relaciones son fáciles de describir.
•
Abrazan aspectos de la programación orientada a objetos.
2.2 Características FRAME
 Precisión (Explicitness): los objetos, las relaciones entre objetos y sus
propiedades se describen de forma precisa; en ausencia de evidencia
contraria se usan valores por omisión.
 Activación dinámica de procesos (Triggering): es posible adjuntar
procedimientos a un frame o alguno de sus componentes de forma que se
llamen y ejecuten automáticamente tras la comprobación de cambio de
alguna propiedad o valor (p.ej. IF-NEEDED, IF-ADDED).
 Herencia por defecto no-monotónica: los marcos están conceptualmente
relacionados, permitiendo que los atributos de los objetos sean heredados
de otros objetos predecesores en la jerarquía.
 Modularidad: la base de conocimiento está organizada en componentes
claramente diferenciados.
2.3 Componentes de FRAMES
Un Frames consta de:
•
Nombre: debe ser único para diferenciarlo de los demás.
•
Padre o Naturaleza: equivale a la clase superior a la cual pertenece y es la
que le permite el mecanismo de herencia: El “frame” raíz no tiene padre y
normalmente se identifica su tipo con algún atributo, en nuestro caso con
superior.
•
Slots o Atributos: Constituye el cuerpo y cada uno representa una
propiedad estándar o atributo del elemento representado.
2.3.1 Componentes de un Slot
•
Nombre: cada “slot” debe tener un nombre único dentro del “frame”, pero
son locales a este y por tanto dos frames diferentes pueden coincidir en
nombres de slots.
•
Valor del slot: puede ser asignado inicialmente o estar vacio para añadirle el
valor en procesos de búsqueda y razonamiento.
•
Información procedimental (DEMONS)
a. Se activan cuando se accede al slot
b. Permiten: uniones procedimentales entre frames, interacción mundo
exterior
c.
•
Aportan carácter dinámico
Los demons pueden ser:
a. If-needed (al consultar el slot)
b. if-added (al asignar valor al slot),
c. if-removed (al borrar el valor)
d. if-modified (al modificar el valor)
•
Los demons no poseen parámetros
•
Podemos declarar como les afecta el mecanismo de herencia.
2.4 Ejemplo de FRAME

Los animales son seres irracionales y se clasifican en vertebrados e
invertebrados

Los vertebrados poseen componente óseo y los invertebrados no

los animales tienen movimiento propio y tiene nivel de inteligencia inferior
3. Relaciones
Relaciones: permiten conectar los frames entre sí para expresar su relación.
Una relación poseerá una descripción que establecerá su semántica y su
funcionamiento. Las relaciones serán la base del mecanismo de inferencia: la
herencia de propiedades
Dividiremos las relaciones en dos clases:


Taxonómicas: es-un (clase/subclase), instancia-de (instancia/clase)
De usuario: El resto de relaciones
4. Métodos
Métodos: son acciones o funciones que permiten obtener información sobre el
FRAME .Estos métodos pueden invocarse desde frames abstractos (clases) o
frames concretos (instancias)
Pueden ser:

Heredables (permitimos invocarlos en los descendientes)

No heredables (exclusivos del frame)
Pueden ser invocados con parámetros
5. Herencia
La herencia es el mecanismo básico de deducción en los frames. Permite obtener
en un frame el valor o valores de un atributo o su definición a través de otro frame
con el que está relacionado. En el caso de las relaciones taxonómicas la herencia
se da por omisión (se hereda la definición de los slots). En el resto de las
relaciones se ha de establecer de manera explícita(se hereda el valor de los slots).
Dado un frame es posible que la representación permita heredar un valor o
definición a través de múltiples relaciones o frames (Herencia múltiple)
5.1 Herencia múltiple
La herencia múltiple tiene sentido dependiendo de la semántica del slot heredado.
6. Búsquedas
•
Obtención de valores de los Slots
1. Encontrar el frame referenciado y dentro de el, el slot especifico. Si
no se encuentra el frame no habrá proceso. Si lo encuentra con el
slot sigue al paso 3 y no al paso 2.
2. Chequear si el frame padre o un antepasado posee el respectivo
slot. Si lo encuentra, por herencia se le añade el slot y/o valor, al
frame de la consulta.
Si no hay éxito, se informa la imposibilidad de obtener un valor y si lo hay se sigue
con el paso 3.
1. Si el slot del frame referenciado o el del padre, tiene adjunto el
procedimiento If-needed, se ejecuta su procedimiento asociado y si
tiene éxito, se recupera el valor del slot, de otra manera no se
obtendrá valor. Si el slot no tiene o no hereda el procedimiento Ifneeded sencillamente se recupera su valor.
4. Añadir valores a los slot:
1. Encontrar el frame referenciado y el slot respectivo. Si no encuentra
el frame no habrá respuesta y si lo encuentra con el slot sigue al
paso (3), si no continua al paso (2).
2. Chequear si el frame padre o un antepasado posee el respectivo
slot. Si lo encuentra, por herencia se le añade el slot solamente y va
al paso (3) sino el frame no hereda el slot y termina el proceso.
3. Verificar si el slot del frame referenciado o el del padre, tiene adjunto
el procedimiento if-added, si lo tiene se ejecuta el procedimiento
adjunto y si tiene éxito se le asigna el valor al slot, de otra manera no
se modifica el valor. Si el slot no tiene o no hereda el procedimiento
sencillamente se asigna el valor respectivo al slot.
5. Borrar valores a los slots: es semejante al procedimiento añadir valores a
los slots, salvo el paso 3.
Verificar si el slot del frame referenciado o el del padre, tiene adjunto el
procedimiento If-deleted, se ejecuta su procedimiento adjunto y si tiene éxito se
borra, el valor del slot, de otra manera no se hará. Si el slot tiene o hereda este
procedimiento, sencillamente se borra el valor
7. Ejercicios
Organicemos utilizando los frames, la siguiente información
 Los animales son irracionales y se clasifican en vertebrados e
invertebrados.
 Los vertebrados poseen componente óseo y los invertebrados no.
 Los animales tienen movimiento propio y tienen nivel de inteligencia inferior.
 Los mamíferos son vertebrados con reproducción vivípara, sobreviven en
tierra y tiene la piel cubierta de pelo.

Los reptiles son vertebrados de vida terrestre, cuerpo con escamas y se
arrastran.

Las aves son vertebrados, vuelan y son cuerpos cubiertos de plumas.

Los peces son vertebrados con respiración branquial, cuerpo con escamas
y medio de vida el agua.

Los insectos son invertebrados, vuelan y su medio es terrestre.

La ballena es un mamífero, con piel lisa y vive en el agua.
CONCLUSIONES


Los marcos de referencia ("frames") permiten representar un tipo de
conocimiento habitualmente utilizado por los seres humanos pero que es
difícil de expresar en forma de reglas
Estos tipos de representaciones del conocimiento permiten efectuar
distintas clases de razonamiento para resolver el problema que se haya
planteado, lo cual constituye un bloque importante de trabajos de la IA.
BIBLIOGRAFÍA
Pino, Raúl. Gómez, Alberto. Martínez, Nicolás. Introducción a la Inteligencia
Artificial. Universidad de Oviedo. Pág. 7. ISBN 84-8317-249-6
Álvarez Munárriz, Luis. Fundamentos de inteligencia artificial. Universidad de
Murcia.1994 Pág. 155 ISBN 84-7684-563-4
CURSO
DE
INTELIGENCIA
ARTIFICIAL
alejandro313.googlepages.com/cursoia33.pdf
www.lsi.upc.es/~bejar/ia/.../3-RC2-Representacion_Frames.pdf
ccia.ei.uvigo.es/docencia/IA/0910/transparencias/Tema3-3.pdf
personales.upv.es/ccarrasc/extdoc/tema_redes_frames.pdf
Y
ROBOTICA: