Фреймы используются в системах искусственного интеллекта (например, в экспертных системах) как одна из распространенных форм представления знаний.

Фрейм — это минимально возможное описание сущности какого-либо явления, события, ситуации, процесса или объекта. Минимально возможное означает, что при дальнейшем упрощении описания теряется его полнота, оно перестает определять ту единицу знаний, для которой оно предназначено.

Другими словами, фрейм – это структура, описывающая фрагмент базы знаний, который в какой-то степени рассматривается и обрабатывается обособленно от других фрагментов. Другие фрагменты, с которыми он связан, во фрейме представлены только их именами (идентификаторами) так же как и он в них.

В виде фрейма может описываться некоторый объект, ситуация, абстрактной понятие, формула, закон, правило, визуальная сцена и т.п. Понятие фрейма неразрывно связано с абстрагированием и построением иерархии понятий.

Фрейм имеет почти однородную структуру и состоит из стандартных единиц, называемых слотами. Каждая такая единица — слот — содержит название и свое значение. Изображается фрейм в виде цепочки:

Фрейм = <слот 1>, <слот 2>, ... , <слот N>.

Фреймы подразделяются на два типа:

- фреймы-прототипы (или классы),

- фреймы-примеры (или экземпляры).

Фреймы-прототипы используются для порождения фреймов-примеров.

В качестве примера рассмотрим фрейм для понятия «взятие»:

В этом фрейме указаны имена слотов (субъект, объект и т.д.), но вместо их значений стоят переменные (X1, Х2 и т.д.). Такой фрейм называется фреймом-прототипом, или протофреймом.

Протофреймы хранят знания о самом понятии. Например, понятие «взять» связано с наличием слотов с указанными именами. Взятие осуществляет X1 в месте Х3 во время Х4, если выполнено условие Х5. Берет X1 нечто, обозначенное как Х2. Подставляя вместо всех переменных конкретные значения, получим конкретный факт-описание:

В нашем примере, наверное, основными для фрейма «взятие» можно считать слоты с именами «субъект» и «объект».

Фреймы, в которых обозначены все основные слоты (они каким-либо образом помечаются в описании фрейма), называются фреймами- экземплярами, или экзофреймами.

Поскольку в состав фрейма могут входить слоты с именами действий, фреймы годятся для представления как декларативных, так и процедурных знаний.

Чтобы представить семантическую сеть в виде совокупности фреймов, надо уметь представлять отношения между вершинами сети. Для этого также используются слоты фреймов. Эти слоты могут иметь имена вида «Связь Y», где Y — имя того отношения (его тип), которое устанавливает данный фрейм-вершина с другим фреймом-вершиной.

В качестве значения слота может выступать новый фрейм, что позволяет на множестве фреймов осуществлять иерархическую классификацию. Это очень удобное свойство фреймов, так как человеческие знания, как правило, упорядочены по общности.