Noțiuni de Teoria Informației

Reprezentarea cunoaşterii prin cadre şi scenarii

Reprezentarea cunoaşterii prin cadre

Se ştie că oamenii nu interpretează noile situaţii construind de fiecare dată o structură nouă de cunoştinţe, ci folosesc structuri memorate, derivate din experienţele anterioare. Pentru a analiza, aşadar, o experienţă nouă, se utilizează o structură deja existentă, care se particularizează cu detaliile situaţiei curente.

Marvin Minsky (1975) a încercat să reunească unele din conceptele de bază ale metodelor de reprezentare a cunoaşterii într-o teorie unitară – teoria cadrelor (engl. frame theory), o generalizare a gramaticii de cazuri din lingvistică, în care e cuprinsă atât informaţie declarativă, cât şi procedurală, acestea fiind captate sub forma unor relaţii predefinite. Reprezentare prin cadre favorizează prelucrarea bazată pe aşteptare, deoarece nu contrazice orizontul de aşteptare.

Un cadru este un şablon general, în care datele noi sunt interpretate în termenii sau conceptele experienţei dobândite anterior.

Teoria cadrelor presupune câteva categorii sintactice:

identificatorul cadrului – i se asignează un nume care specifică structura cadrului;

forma (engl. slot, fantă) – categoriile de caracteristici cărora li se asignează simboluri specifice conceptului prin care se reprezintă cadrul respectiv;

faţetele (engl. faces) – perechi de forma {simbol, valoare}, cu ajutorul cărora sunt descrise obiectele din relaţiile specificate de diferitele forme.

Un cadru descrie un concept asociat unei clase de obiecte şi constă dintr-o mulţime de faţete, corespunzătoare diferitelor aspecte ale obiectului. Aceste faţete sunt completate cu elemente ce descriu cunoştinţele asociate cadrului respectiv.

Unui cadru i se asociază un arbore. Conceptul de cadru, ca instrument de reprezentare, e o structură arborescentă de locuri în care piesa de cunoaştere ce se reprezintă îşi va plasa simbolurile purtătoare de semnificaţie ce o definesc. În cazul descrierii libere, nestructurate, sunt necesare cuvinte cheie, cu sintactici definite.

Simbolurile pot reprezenta nu numai proprietăţi ale obiectelor sau relaţii puse în evidenţă în structura acestora, ci şi nume ale altor cadre sau identificatori de proceduri ataşate. În acest mod, pe structura sintactică arborescentă se realizează conexiuni care permit descrierea unei piese de cunoaştere mult mai ample.

Operaţia prin care locurile structurii cadru, formele şi faţetele sunt completate cu simboluri, respectiv valori, se numeşte umplere (engl. filling-in). Descrierea efectivă a unei piese de cunoaştere revine la aceeaşi problemă de dificultate cu care suntem confruntaţi şi în alte cazuri: asocierea de semnificaţie simbolurilor şi sistematizarea acestora în categorii semantice.

Analizând conceptul de formă ca fiind un loc pentru introducerea primitivelor semantice astfel încât cunoaşterea să se plaseze în contextul mai larg oferit de structura cadrului, putem pune în evidenţă umătoarele categorii semantice de formă:

forme ce servesc pentru descrierea piesei de cunoaştere;

forme ce exprimă reglementări legate de utilizarea cadrului;

forme ce exprimă unele ipoteze ce pot fi presupuse ca adevărate, ipoteze cu probabilitatea cea

mai mare;

forme ce exprimă speranţa ca după utilizarea cadrului să urmeze în mod necesar utilizarea

altor cadre specifice;

forme care se referă la reorientarea continuării reprezentării în cazul în care intervine eşecul

la interpretarea formelor din categoria speranţei.

La stabilirea formelor concrete pentru descrierea unei piese de cunoaştere C sunt avute în

vedere următoarele tipuri principale de relaţii care caracterizează piesa de cunoaştere şi conexiunile

sale în universul discursului:

generalizarea – exprimă prin diferitele sale faţete alte concepte care au definiţii mai puţin

restrictive decât C;

specializarea – indică alte concepte ale căror descrieri satisfac şi definiţia dată pentru C;

apartenenţa – arată clasa din care face parte piesa de cunoaştere, deci din definiţia căreia sunt

preluate proprietăţi care se moştenesc;

compoziţia – arată obiectele sau substanţele ce intră în alcătuirea obiectului prezentat prin

piesa de cunoaştere C;

proprietăţile – proprietăţile obiectului reprezentat.

Formele prin care se specifică reglementările privind utilizarea cadrului au în vedere relaţiile

acestuia cu descrierea de operaţii, acţiuni, procese astfel încât să permită utilizarea adecvată a piesei

de cunoaştere respectivă. Să considerăm un exemplu în acest sens:

CADRU: INSTITUTUL DE INFORMATICĂ TEORETICĂ FORMA: GENERALIZARE FAŢETA: UNITATE BUGETARĂ FORMA: SPECIALIZARE FAŢETA: INSTITUT DE CERCETARE FORMA: APARTENENŢĂ FAŢETA: INSTITUŢII ACADEMIA ROMÂNĂ FORMA: ADRESA (adresa poate fi un alt cadru) FAŢETA: STRADA VALOAREA: CAROL I FAŢETA: NUMĂR VALOAREA: 22A FAŢETA: COD POŞTAL VALOAREA: 6600 FAŢETA: ORAŞ VALOAREA: IAŞI FAŢETA: ŢARĂ VALOAREA: ROMÂNIA FORMA: COMPOZIŢIA FAŢETA: CONDUCERE VALOAREA: DIRECTOR

FAŢETA: COMPARTIMENTE VALOAREA: LABORATOR DE CERCETARE 1 VALOAREA: LABORATOR DE CERCETARE 2

FORMA: PROPRIETĂŢI

FAŢETA: CERCETARE FUNDAMENTALĂ VALOAREA: LUCRĂRI ŞTIINŢIFICE VALOAREA: TEORII

FORMA: CREAŢIE ŞTIINŢIFICĂŞI TEHNICĂ VALOAREA: PRODUSE

VALOAREA: TEHNOLOGII VALOAREA: PROIECTE VALOAREA: METODE

Adecvarea la anumite necesităţi de utilizare se poate realiza prin forme ale căror semnificaţii pot fi incluse în două mari categorii:

forma domeniu;

forma codomeniu.

Forma domeniu arată care sunt operaţiile ce pot fi efectuate asupra piesei de cunoaştere C (domeniul sau domeniile în care se găseşte această piesă de cunoaştere). Forma codomeniu indică operaţiile care au ca rezultat obiecte printre care se aflăşi piesa de cunoaştere C (în codomeniul cărora se va găsi şi această piesă de cunoaştere).

De exemplu:

CADRU: PÂINE FORMA: DOMENIU (ce se poate face cu pâinea)

FAŢETA: TĂIERE FAŢETA: MÂNCARE FAŢETA: VÂNZARE FAŢETA: TRANSPORT

FORMA: CODOMENIU (din ce acţiuni rezultă pâinea) FAŢETA: COACERE FAŢETA: FABRICAŢIE

Cadrele pot fi considerate o extindere a reţelelor semantice, cu o serie de avantaje:

sunt mai clare în ceea ce priveşte scena descrisă: reţelele semantice reprezintă o colecţie de noduri, în interpretarea cărora trebuie să ne bazăm pe cunoştinţe subiective, care depind de experienţele anterioare;

uşurează organizarea ierarhică a cunoaşterii;

există posibilitatea includerii sau ataşării de proceduri, deoarece unele cunoştinţe nu se adaptează bine

reprezentării declarative; suportă moştenirea claselor în ierarhie; permit ca obiecte complexe să fie reprezentate ca un singur cadru şi nu ca o structură-reţea de mari dimensiuni.