什么是“框架”

• 比如我们要描述关于“上课”的知识。我们上过许多课，在这些课中，我们可抽象出许多上课的要素：

– 首先是上课的时间、地点、班级、科目、教师。

– 然后还能想到，上课还涉及到讲台、课桌、投影仪、音响设备。

– 还有可能涉及到教学活动，比如回答问题、交作业等等。

• 最终这些知识相互关联，形成对上课的“整体认识”，这就是框架。

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什么是“框架”

• 有了关于上课的框架，我们可以写一张表，如：

• 当我们面临一门新的课程时候，我们就可以直接调用这个框架，将新课程的要素填充到框架中，就形成对新课程的认知。

XXX课程

课程属性：时间：

                教室

                科目

                 教师

设备要求：话筒

                 投影

                 计算机

教学活动：提问

                 交作业

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框架的概念

• 可以看出，框架理论是一种结构化的知识表示方法，可以描述关于实体、概念、事件的属性。

• 框架理论使用层次化结构表达知识：

– 框架（frame）的顶层是固定的，表示固定的概念、对象或事件。

– 每个框架由若干槽（slot）组成，其中可填入具体值，以描述具体事物特征。

– 每个槽可有若干侧面（faces），对槽补充说明。

– 约束条件：对每个槽、侧面的属性值做约束说明

– 框架间关联：当前框架与知识库中其他框架的关联，如“自行车”框架是属于“交通工具”框架的。

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框架的结构

• 我们把框架的结构一般化，如下图： <框架名> 槽名1： 侧面名 11： 值111，值112 约束条件… 侧面名 12： 值121，值122 侧面名 13： 值131，值132 侧面名 14： … 槽名2： 侧面名 21： 值211，值212 侧面名 22： … 侧面名 23： … 槽名3： 侧面名 31： 值311，值312 侧面名 32： … 侧面名 33： … … … … 关联框架： <框架名1, 关系>,<框架名2，关系> …

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例2.7 建立教师框架

• 下面我们通过一些例子来说明框架表示知识的过程。

• 比如我们要建立关于教师的框架

• 首先设计描述教师的属性，如姓名、年龄、单位等

• 然后设计各个属性的约束条件

• 然后设计教师与其他框架之间的关联，

• 最后可以得到如下框架：

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例2.7 建立教师框架

• 最后可以得到如下框架：
      <教师> 姓名： 王兵 字符串
                  年龄： 34 数字
                   性别： 男 男/女
                  工作单位： 计算机系 字符串
                   职称 讲师 助教/讲师/副教授/教授
                  学历 博士 本科/硕士/博士
                  关联框架： <教职工，属于>

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例2.8 建立框架库

• 一个完整的框架库，往往包含许多框架，框架之间存在从属关系，如下面的自然灾害框架库：

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典型的框架知识库:FrameNet

• FrameNet（https://framenet.icsi.berkeley.edu/fndrupal）

• 是目前最著名的语义知识框架库，由加州大学伯克利分校主持构建，旨在建立通用的语义知识库。目前该框架库中包括了1200多个语义框架，设计13000多个语义单元，并提供超过200万个标注框架的例句，广泛应用于信息提取，机器翻译，事件识别，情感分析等应用。

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小结

• 至此，我们介绍了框架的基本概念和例子。

• 回顾一下本章的主题：知识表示。我们首先介绍了一阶谓词逻辑的知识表示形式，针对一阶谓词中的问题，进行扩展，我们得到了基于产生式的知识表示形式。

• 进一步，针对产生式的关联性弱的问题，我们介绍了基于框架的知识表示。

• 上述三种方法，从形式上来说，都依赖于人工编写知识，而且多是条目性、规则性的，因此统称为基于规则的知识表示方法。

• 在人工智能研究的早期，这种人工建立的规则知识库配合自动推理方法，在求解许多问题上取得了卓越的成绩。知识库与推理机，也成为当时研究的主流问题。下一章，我们将介绍几种经典的推理方法。