9. Базові поняття менеджменту знань.

10. Видобування знань.

11. Системи пізнання.

12. Організація доступу до знань.

13. Що таке онтологічний інжиніринґ?

14. Інновації в області автоматизації менеджменту знань.

РОЗДІЛ 2

ТЕОРЕТИЧНІ АСПЕКТИ менеджменту та ІНЖЕНЕРІЇ ЗНАНЬ

• Поле знань

• Стратегії одержання знань

• Теоретичні аспекти видобування знань

• Теоретичні аспекти структурування знань

Цей розділ цілком присвячений теоретичним пробле­мам інженерії знань, іншими словами — проектуванню баз знань — одержанню і структуризації знань фахівців для по­дальшого розроблення баз знань. Центральним поняттям на стадіях одержання і структуризації є так зване поле знань.

Поле знань — це умовний неформальний опис основних по­нять і взаємозв'язків між поняттями предметної області, ви­явлених із системи знань експерта, у вигляді графа, діаграми, таб­лиці або тексту.

2.1. Поле знань

Інженерія знань — досить молодий напрям штучного інте­лекту (ШІ), який з'явився тоді, коли практичні розробники зіткнулися з досить нетривіальними проблемами труднощів «видобування» і формалізації знань. У перших книгах зі ШІ ці факти зазвичай тільки постулювалися, надалі почалися серйозні дослідження з виявлення оптимальних стратегій ви­добування знань.

Цей розділ цілком присвячений теоретичним пробле­мам менеджменту та інженерії знань, іншими словами — проектуванню баз знань — одержанню і структуризації знань фахівців для по­дальшого розроблення баз знань та систем менеджменту знань. Центральним поняттям на стадіях одержання і структуризації є так зване поле знань.

Поле знань — це умовний неформальний опис основних по­нять і взаємозв'язків між поняттями предметної області, ви­явлених із системи експерта, у вигляді графа, діаграми, таб­лиці або тексту.

2.1.1. Мова опису поля знань

Поле знань Рz формується на третій стадії розроблення інтелектуальних систем — стадії структурування.

Поля знань як перший крок до формалізації подає модель знань про предметну область у тому вигляді, в якому її зумів виразити аналітик на деякій «своїй» мові. Що це за мова? Відомо, що словник мови конкретної науки формується шля­хом поповнення загальновживаної мови спеціальними тер­мінами і знаками, які або запозичуються з повсякденної мови, або винаходяться. Назвемо цю мову L і розглянемо її влас­тивості, враховуючи, що стандарту цієї мови наразі не існує, а кожен інженер зі знань змушений сам її винаходити.

По-перше, як і в мові будь-якої науки, в ній має бути яко­мога менше неточностей, властивих повсякденним мовам. Частково точність досягається строгішим визначенням по­нять. Ідеалом точності, зазвичай, є мова математики. Мова L, мабуть, займає проміжне місце між природною мовою та мо­вою математики.

По-друге, бажано не використовувати в ній термінів інших наук в іншому, тобто новому, сенсі. Це викликає непоро­зуміння.

По-третє, мова L, мабуть, буде або символьною мовою, або графічною (схеми, малюнки, піктограми).

Під час вибору мови опису поля знань не слід забувати, що на стадії формалізації необхідно замінити її на машинно-реалізовану мову подання знань (МПЗ), вибір якої залежить від структури поля знань. Існує ряд мов, досить універсаль­них, щоб претендувати на роль мови інженерії знань, — це структурно-логічна мова SLL, що включає апарат лямбда-конверсії, мова K-систем тощо. Однак вони не знайшли широкого застосування. У деякому розумінні ство­рення мови L дуже близьке до ідей розроблення універсальних мов науки. До XVII століття утворилося два підходи в роз­робленні універсальних мов: створення мов-класифікацій і логіко-конструктивних мов. До першої відносять проекти, висхідні до ідеї Ф. Бекона, — це мови Вілкінса і Далгарно. Дру­гий підхід пов'язаний з дослідженнями в рамках пошуку універсального методу пізнання, найчіткіше висловленого Р. Декартом, а потім у проекті універсальної характеристики Г. Лейбніца. Саме Лейбніц позначив основні контури вчення про символи, які відповідно до його задумів у XVIII столітті розвивав Г. Ламберт, який дав ім'я науці «семіотика». Семіотика, в основному, знайшла своїх адептів у сфері гу­манітарних наук. Останнім часом утворилася також нова га­лузь семіотики — прикладна семіотика.

Рис. 2.1. Структура семіотики

Представники природничих наук ще не до кінця усвідоми­ли позитивні якості семіотики тільки через те, що мають спра­ву з досить простими і «жорсткими» предметними областями. Їм вистачає апарату традиційної математики. Проте, в інже­нерії знань ми маємо справу з «м'якими» предметними облас­тями, де явно не вистачає виразної адекватності класичного математичного апарату і де велике значення має ефективність дотації (її компактність, простота модифікації, зрозумілість інтерпретації, наочність тощо).

Мови семіотичного моделювання як природний розвиток мов ситуаційного керування є, як нам здається, першим наближенням до мови інженерії знань. Саме мін­ливість і умовність знаків роблять семіотичну модель присто­сованою до складних сфер реальної людської діяльності. Тому головне на стадії концептуалізації — збереження природної структури поля знаннями, а не виразні можливості мови. Традиційно семіотика включає (рис. 2.1):

• синтаксис (сукупність правил побудови мови або відно­шення між знаками);

• семантику (зв'язок між елементами мови та їх значень або відношення між знаками і реальністю);

• прагматику (відношення між знаками та їх користува­чами).

2.1.2. Семіотична модель поля знань

Поле знань Рz є деякою семіотичною моделлю, що може бути зображена як граф, малюнок, таблиця, діаграма, формула або текст залежно від смаку інженера зі знань і особливостей предметної області.

Особливості ПО можуть вплинути на форму і зміст компонентів структури Рz.

Розглянемо відповідні компоненти Рz (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Структура поля знань.

Синтаксис. Узагальнено синтаксичну структуру поля знань можна подати як

П = (I, О, М),

де I — структура початкових даних, які підлягають опрацюванню та інтерпретації в експертній системі; О — структура вихідних даних, тобто результату роботи системи; М — операційна модель предметної області, на підставі якої відбувається модифікація I в О.

Віднесення компонентів I та О в Р обумовлене тим, що складові і структура цих інтерфейсних компонентів імпліцитно (тобто неявно) присутні в моделі репрезентації в пам'яті експерта. Операційна модель М може бути подана як сукупність концептуальної структури S_k, що відображає понятійну структуру предметної області, і функціональної структури S_f, що моделює схему міркувань експерта:

M=(S_k,S_f).

S_k, виступає як статична, незмінна складова Р, у той час як S_f відображає динамічну, змінювану складову.

Формування S_f засноване на виявленні понятійної структури предметної області. Далі описується досить універсальний алгоритм здійснення концептуального аналізу на основі модифікації парадигми структурного аналізу і побудови ієрархії понять (так звана «піраміда знань»).

Структура S_f включає поняття предметної області А і моделює основні функціональні зв'язки R_A або відношення між поняттями, що утворять S_k. Ці зв'язки відображають модель або стратегію ухвалення рішення у вибраній ПО. У такий спосіб S_f утворить стратегічну складову М.

Семантика. Семантика, що надає певне значення пропозиціям будь-якої формальної мови, визначається на деякій області. Фактично це набір правил інтерпретації пропозицій і формул мови. Семантика L повинна бути композиційною, тобто значення пропозиції визначається як функція значень його складових.

Семантика мови L залежить від особливостей предметної області, вона має властивість поліморфізму, тобто ті самі оператори мови в різних завданнях можуть мати свої особливості.

Семантику поля знань Рz можна розглядати на двох рівнях. На першому рівні Pⁱ_Zg, є семантична модель знань експерта 1 про деяку предметну область О_g. На другому рівні будь-яке поле знань Рz є моделлю деяких знань, і, отже, можна говорити про зміст його як деякого дзеркала дійсності. Розглядати перший рівень у відриві від конкретної області недоцільно, тому зупинимося докладніше на другому.

Поле P^ij_Zg— це результат, отриманий «після 4-ї трансляції» (якщо говорити мовою інформатики).

• 1-ша трансляція (I_i) — це сприйняття та інтерпретація дійсності О предметної області g i-м експертом. У результаті у пам'яті експерта утвориться модель М_gi як семантична репрезентація дійсності і його особистого досвіду по роботі з нею.

• 2-га трансляція (V_i) — це вербалізація досвіду i-го експерта, коли він намагається пояснити свої міркування S_i, і передати свої знання Z_i інженерові зі знань. У результаті V_i утвориться або текст Т_i , або мовне повідомлення С.

• 3-тя трансляція (I_j) — це сприйняття й інтерпретація повідомлень Т_i , або C_i j-м інженером зі знань. У результаті в пам'яті інженера по знаннях утвориться модель світу M_gj.

• 4-та трансляція (К_j ) — це кодування й вербалізація моделі М_gj у формі поля знань Р^ij_Zg.

Найбільше ця схема нагадує дитячу гру в «зіпсований телефон»; перед інженером по знаннях стоїть важке завдання — добитися максимальної відповідності M_gj і V_i. У читачів не повинно виникати ілюзій, що Р_Zg відображає О_g. У жодному разі, адже знання — річ авторизована, варто було б на кожній ЕС ставити чіткий ярлик i-j, тобто «база знань експерта i в розумінні інженера зі знань.)». Варто замінити, наприклад, інженера зі знань j на h, і вийде зовсім інша картина.

Наведемо приклад впливу суб'єктивних поглядів експерта на M_gj і V_i. Реальність (О_g): два чоловіки прибігають на вокзал за 2 хвилини до відходу поїзда. Біля каси — черга. В автоматичних касах вільно, але ні одного, ні в другого немає дрібних грошей. Наступний поїзд через 40 хвилин. Обоє спізнюються на важливу зустріч.

Інтерпретація 1-го експерта (I₁,): не можна приходити на вокзал пізніше ніж за 10 хвилин. Інтерпретація 2-го експерта (I₂): треба завжди мати дрібні гроші у кишені.

Вербалізація 1-го експерта (V₁,): спізнився на потрібний поїзд, тому що не розрахував час.

Вербалізація 2-го експерта (V₂): спізнився, тому що на вокзалі плутанина, біля кас черги.

Наступні трансляції ще більше будуть спотворювати й видозмінювати модель, але тепер вже з урахуванням суб'єктивного сприйняття інженерів зі знань.

Отже, якщо вважати поле знань змістовою (семантичною) моделлю предметної області, то ця модель двічі суб'єктивна. І якщо модель М_gi — це усічене відображення О_g, то саме Рz — лише відблиск М_gi через призму V_i і М_gi.

Прагматика. Як прагматичну складову семіотичної моделі варто розглядати технології здійснення структурного аналізу ПО, користуючись яким інженер зі знань може сформувати Рz за результатами стадії здобуття знань.

Отже, під прагматикою будемо розуміти практичні аспекти розроблення й використання поля, тобто як від хаосу чернеток і стенограм сеансів здобуття знань перейти до стрункої або хоча б зрозумілої моделі.

Докладніше ці питання висвітлені нижче. Однак поле знань, незважаючи на всі старання інженера зі знань і експерта, завжди будуть лише блідим відбитком реально існуючої предметної області, адже світ, що нас оточує, такий мінливий, складний і різноманітний, а те, що зберігається в нашій свідомості, так погано піддається вербалізації. Проте, з погляду наукової методології, без продуманого, чіткого й гарного поля знань не може йти й мови про створення бази знань промислової інтелектуальної системи.