FRAMES

1. FRAMES Fernando Pérez Elkin Barrera Julián Cárdenas

2. FRAMESDefinición • 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. • Un FRAME es una colección de atributos y la descripción de las características de estos. • Creados en 1975 por MINSKY, un marco es similar a una lista de propiedades con valor. La diferencia principal es que los FRAMES pueden encadenarse a otras estructuras.

3. FRAMESDefinición • 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). • Los FRAMES incorporan la representación de entidades complejas cuyas propiedades se incluyen en ranuras como en las REDES SEMÁNTICAS pero también incorporan punteros a otros FRAMES y procedimientos por defecto para obtener conceptos cuando se especifican. • En los FRAMES los elementos se presentan convencionalmente en la descripción de un objeto o de un suceso.

4. FRAMESTipos • Frames Clase, o Frames Genéricas, que representan conocimiento de clases de objetos. • Frames Instancia, representan conocimiento de objetos individuales.

5. POR QUE USAR FRAME? • Los atributos pueden ser accesado 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.

6. FRAMECaracterísticas • 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.

7. FRAMESComponentes Un Frame 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.

8. FRAMESSlot • 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) • Se activan cuando se accede al slot • Permiten: uniones procedimentales entre frames, interacción mundo exterior • Aportan carácter dinámico • Los demons pueden ser: • If-needed (al consultar el slot) • if-added(al asignar valor al slot), • if-removed (al borrar el valor) • if-modified (al modificar el valor) • Los demons no poseen parámetros • Podemos declarar como les afecta el mecanismo de herencia.

9. FRAME Ejemplo • 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 NOMBRE NATURALEZA SLOTS

10. FRAMESRelaciones • Relaciones: permiten conectar los frames entre si 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

11. FRAMESMétodos 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

12. FRAMESHerencia • 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 definicion a través de múltiples relaciones o frames (Herencia múltiple)

13. FRAMESHerencia múltiple • La herencia múltiple tiene sentido dependiendo de la semántica del slot heredado.

14. FRAMESBúsquedas • Obtención de valores de los Slots • 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. • 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. • 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 If-needed sencillamente se recupera su valor.

15. FRAMESBúsquedas • Añadir valores a los slot: • 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). • 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. • 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.

16. FRAMESBúsquedas • Borrar valores a los slots: es semejante al procedimiento añadir valores a los slots, salvo el paso 3. 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.

17. RED SEMÁNTICA

18. RED SEMÁNTICA ANTERIOR DEMONS

19. 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.

22. Referencias • 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 Y ROBOTICA: 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