Семиотическая модель поля знаний

Поле знаний Pz является некоторой семиотической моделью, которая может быть представлена как граф, рисунок, таблица, диаграмма, формула или текст в зависимости от вкуса инженера по знаниям и особенностей предметной области.

Особенности ПО могут оказать существенное влияние на форму и содержание компонентов структуры Pz.

Рассмотрим соответствующие компоненты Pz (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Структура поля знаний

Синтаксис. Обобщенно синтаксическую структуру поля знаний можно предста­вить как

П = (I, O, М),

где I - структура исходных данных, подлежащих обработке и интерпретации в экспертной системе;

О - структура выходных данных, то есть результата работы системы; М - операциональная модель предметной области, на основании которой про­исходит модификация I в О.

Включение компонентов I и О в Р обусловлено тем, что составляющие и структу­ра этих интерфейсных компонентов имплицитно (то есть неявно) присутствуют в модели репрезентации в памяти эксперта. Операциональная модель М может быть представлена как совокупность концептуальной структуры S_k, отражающей понятийную структуру предметной области, и функциональной структуры S_f, мо­делирующей схему рассуждений эксперта:

М = (S_k, S_f).

S_k выступает как статическая, неизменная составляющая Р, в то время как S_f пред­ставляет динамическую, изменяемую составляющую.

Формирование S_k основано на выявлении понятийной структуры предметной области. Параграф 3.4. описывает достаточно универсальный алгоритм проведе­ния концептуального анализа на основе модификации парадигмы структурного анализа [Yourdon, 1989] и построения иерархии понятий (так называемая «пира­мида знаний»). Пример S_k и S_f представлен на рис. 3.3 и 3.4.

Рис. 3.3. Концептуальная составляющая поля знаний

Рис. 3.4. Функциональная составляющая поля знаний

Структура S_f включает понятия предметной области А и моделирует основные функциональные связи R_A или отношения между понятиями, образующими S_k. Эти связи отражают модель или стратегию принятия решения в выбранной ПО. Таким образом, S_f образует стратегическую составляющую М.

Семантика. Семантика, придающая определенное значение предложениям любо­го формального языка, определяется на некоторой области. Фактически это на­бор правил интерпретации предложений и формул языка. Семантика L должна быть композиционной, то есть значение предложения определяется как функция значений его составляющих.

Семантика языка L зависит от особенностей предметной области, она обладает свойством полиморфизма, то есть одни и те же операторы языка в разных зада­чах могут иметь свои особенности.

Семантику поля знаний Pz можно рассматривать на двух уровнях. На первом уровне Pⁱzg есть семантическая модель знаний эксперта i о некоторой предметной области Og. На втором уровне любое поле знаний Pz является моделью некоторых знаний, и, следовательно, можно говорить о смысле его как некоторого зеркала действительности. Рассматривать первый уровень в отрыве от конкретной облас­ти нецелесообразно, поэтому остановимся подробнее на втором.

Схему, отображающую отношения между реальной действительностью и полем знаний, можно представить так, как показано на рис. 3.5.

Рис. 3.5. « Испорченныйтелефон» при формировании поля знаний

Как следует из рисунка, поле P^ijzg - это результат, полученный «после 4-й транс­ляции» (если говорить на языке информатики).

• 1-я трансляция (I_i,) - это восприятие и интерпретация действительности О предметной области gi-м экспертом. В результате I_i, в памяти эксперта образу­ется модель Мgiкак семантическая репрезентация действительности и его лич­ного опыта по работе с ней.

• 2-я трансляция (Vi) - это вербализация опыта i-гo эксперта, когда он пытается объяснить свои рассуждения Si, и передать свои знания Zi инженеру по зна­ниям. В результате Vi образуется либо текст Ti, либо речевое сообщение Сi.

• 3-я трансляция (Ij) - это восприятие и интерпретация сообщений Tiили Сi, j-м

инженером по знаниям. В результате в памяти инженера по знаниям образует­ся модель мира Мgj.

• 4-я трансляция (Кj) - это кодирование и вербализация модели Мgiв форме

поля знаний P^ij_Zg.

Более всего эта схема напоминает детскую игру в «испорченный телефон»; перед инженером по знаниям стоит труднейшая задача - добиться максимального соответствия Mgi и P^ijzg. У читателей не должно возникать иллюзий, что Pzg отображает Og. Ни в коем случае, ведь знания - вещь сугубо авторизованная, следовало бы на каждой ЭС ставить четкий ярлык i-j, то есть «база знаний эксперта i в понимании инженера по знаниям j». Стоит заменить, например, инженера по знаниям j на h, и получится совсем другая картина.

Пример 3.1

Приведем пример влияния субъективных взглядов эксперта на Mgiи Vi. Реаль­ность (Оg): два человека прибегают на вокзал за 2 минуты до отхода поезда. В кассы - очередь. В автоматических кассах свободно, но ни у того, ни у другого нет мелочи. Следующий поезд через 40 минут. Оба опаздывают на важную встречу.

Интерпретация 1-го эксперта (I₁,): нельзя приходить на вокзал менее чем за 10 минут.

Интерпретация 2-го эксперта ( I₂ ): надо всегда иметь мелочь в кармане.

Вербализация 1-го эксперта (V₁): опоздал к нужному поезду, так как не рассчитал время.

Вербализация 2-го эксперта (V₂): опоздал, так как на вокзале неразбериха, в кассах толпа.

Последующие трансляции еще больше будут искажать, и видоизменять модель, но те­перь уже с учетом субъективного восприятия инженеров по знаниям.

Таким образом, если считать поле знаний смысловой (семантической) моделью предметной области, то эта модель дважды субъективна. И если модель Mgi(см рис. 3.5) - это усеченное отображение Og, то само Pz - лишь отблеск Mgiчерез призму Vi, и Мgi.

Прагматика. В качестве прагматической составляющей семиотической модели следует рассматривать технологии проведения структурного анализа ПО, пользуясь которым инженер по знаниям может сформировать Pz по результатам стадии извлечения знаний.

Таким образом, под прагматикой будем понимать практические аспекты разработки и использования поля, то есть как от хаоса черновиков и стенограмм сеансов извлечения знаний перейти к стройной или хотя бы ясной модели.

Подробнее эти вопросы освещены в параграфах 3.4. и 4.4. Однако поле знаний, несмотря на все старания инженера по знаниям и эксперта, всегда будут лишь бледным отпечатком реально существующей предметной области, ведь окружающий нас мир так изменчив, сложен и многообразен, а то, что хранится в нашем сознании, так плохо поддается вербализации. Тем не менее, с точки зрения научной методологии без продуманного, четкого и красивого поля знаний не может идти и речи о создании базы знаний промышленной ЭС.

3.1.3. «Пирамида» знаний

Иерархичность понятийной структуры сознания подчеркивается в работах мно­гих психологов [Брунер, 1971; Веккер, 1976]. Поле знаний можно стратифициро­вать, то есть рассматривать на различных уровнях абстракции понятий. В «пира­миде знаний» каждый следующий уровень служит для восхождения на новую ступень обобщения и углубления знаний в предметной области. Таким образом, возможно наличие нескольких уровней понятийной структуры S_k

Представляется целесообразным связать это с глубиной профессионального опы­та (например, как в системе АВТАНТЕСТ [Гаврилова, Червинская, 1992]) или с уровнем иерархии в структурной лестнице организации (рис. 4.12 главы 4).

Естественно, что и стратегии принятия решений, то есть функциональные струк­туры S_f, на различных уровнях будут существенно отличаться.

Если попытаться дать математическую интерпретацию уровней пирамиды зна­ний U = (U₁, U₂, U₃,..., U_n), то наиболее прозрачным является понятие гомомор­физма - отображения некоторой системы Е, сохраняющего основные операции и основные отношения этой системы. Пусть

некоторая система с основными понятиями , и основными отношениями ; .

Гомоморфизмом системы Е в однотипную ей систему Е':

называется отображение

удовлетворяющее следующим двум условиям:

Для всех элементов из E и всех , .

Согласно введенным обозначениям уровни пирамиды суть гомоморфизмы моделей (то есть понятий и отношений) предметной области

где М = (A, R, S); М' =-(A', R', S'), А' - мета-понятия, или понятия более высокого уровня абстракции; R' - мета-отношения; S' - мета-стратегии. Восходя по ступеням пирамиды, мы получаем систему гомоморфизмов, что со­ответствует результатам, полученным в когнитивной психологии об уменьше­нии размерности семантического пространства памяти с увеличением опыта эк­спертов.

Дата добавления: 2015-07-02