Fernando Pérez Elkin Barrera Julián Cárdenas FRAMES Fernando Pérez Elkin Barrera Julián Cárdenas

FRAMES Definición 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.

FRAMES Definición 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.

FRAMES Tipos Frames Clase, o Frames Genéricas, que representan conocimiento de clases de objetos. Frames Instancia, representan conocimiento de objetos individuales.

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.

FRAME Características 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.

FRAMES Componentes 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.

FRAMES 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) 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.

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 FRAME ANIMAL TIPO SUPERIOR RAZONAN NO MOVIMIENTO PROPIO INTELIGENCIA INFERIOR NOMBRE NATURALEZA SLOTS

FRAMES Relaciones 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

FRAMES 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

FRAMES 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 definicion a través de múltiples relaciones o frames (Herencia múltiple)

FRAMES Herencia múltiple La herencia múltiple tiene sentido dependiendo de la semántica del slot heredado.

FRAMES Búsquedas 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.

FRAMES Búsquedas 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.

FRAMES Búsquedas 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.

RED SEMÁNTICA

RED SEMÁNTICA ANTERIOR DEMONS

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.

FRAME ANIMAL TIPO SUPERIOR RAZONAN NO MOVIMIENTO PROPIO INTELIGENCIA INFERIOR FRAME REPTIL TIPO VERTEBRADO LOCOMOCION ARRASTRA MEDIO TIERRA PIEL CON ESCAMAS FRAME AVE TIPO VERTEBRADO LOCOMOCION VUELO PIEL CON PLUMAS FRAME VERTEBRADO TIPO ANIMAL ESQUELETO_ OSEO SI FRAME PEZ TIPO VERTEBRADO RESPIRACION BRANQUIAL VIDA AGUA PIEL CON ESCAMAS FRAME INVERTEBRADO TIPO ANIMAL ESQUELETO_ OSEO NO FRAME BALLENA TIPO MAMIFERO MEDIO AGUA PIEL LISA FRAME MAMIFERO TIPO VERTEBRADO REPRODUCCION VIVIPARO MEDIO TIERRA PIEL CON PELOS FRAME INSECTO TIPO INVERTEBRADO LOCOMOCION VUELO MEDIO TIERRA

FRAME REPTIL LOCOMOCION ARRASTRA MEDIO TIERRA PIEL CON ESCAMAS FRAME ANIMAL RAZONAN NO MOVIMIENTO PROPIO INTELIGENCIA INFERIOR FRAME PEZ RESPIRACION BRANQUIAL VIDA AGUA PIEL CON ESCAMAS FRAME VERTEBRADO TIPO ANIMAL ESQUELETO_ OSEO SI FRAME INVERTEBRADO TIPO ANIMAL ESQUELETO_ OSEO NO FRAME REPTIL LOCOMOCION ARRASTRA MEDIO TIERRA PIEL CON ESCAMAS FRAME MAMIFERO REPRODUCCION VIVIPARO MEDIO TIERRA PIEL CON PELOS FRAME INSECTO LOCOMOCION VUELO MEDIO TIERRA PIEL CON PELOS FRAME AVE LOCOMOCION VUELO PIEL CON PLUMAS FRAME BALLENA MEDIO AGUA PIEL LISA

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