3. Приобретение знаний от технолога-эксперта.
3.1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЗНАНИЙ.
Попытаемся наметить контуры багажа знаний, который поможет интенсифицировать долгий и неформальный процесс извлечения, концептуализации и формализации знаний.
Рассмотрим все формы знаний на рисунке 3.1.
Рис. 3.1.
Работа на уровне ЗНАНИЯ В ПАМЯТИ требует знакомства с элементами когнитивной психологии и способами репрезентации понятий и процессов в памяти человека, с двумя основными теориями мышления - логической и ассоциативной, со способами активизации мышления, с различными моделями рассуждений.
ЗНАНИЯ В КНИГАХ подразумевает широкую общенаучную подготовку инженера, знакомство с текстологическими методами извлечения знаний.
ПОЛЕ ЗНАНИЙ требует квалифицированного знакомства с методологией представления знаний, системным анализом, теорией познания, методами математического моделирования, кластерным и факторным анализом.
МОДЕЛЬ ЗНАНИЙ разрабатывается на основании результатов глубокого анализа инструментальных средств и имеющихся "оболочек", и требует предварительного изучения аппарата математической логики, современных языков представления знаний.
Разработка БАЗЫ ЗНАНИЙ (рис. 3.2) подразумевает владение практическими навыками работы с ЭВМ и, возможно, знания одного языка программирования (СИ, ПАСКАЛЬ, или т.п., т.к. языки ЛИСП и ПРОЛОГ требуют некоторой перестройки архаично-алгоритмического мышления).
Уровни ЗНАНИЯ В ПАМЯТИ, ЗНАНИЯ В КНИГАХ, ПОЛЕ ЗНАНИЙ представляют собой совокупность профессиональных знаний специалиста, в данном случае технолога-эксперта.
Рис. 3.2
Эти профессиональные знания, как правило, абстрактные, могут быть использованы в ТЭС только посредством модели знания предметной области.
В свою очередь разработка модели знания предметной области требует структурированного представления профессиональных знаний.
Поэтому вопросам приобретения, извлечения и формирования знаний уделяется значительное внимание при создании ТЭС.
Три стратегии получения знаний иллюстрирует рисунок 3.3.
Рис.3.3
Извлечение знаний - это процедура взаимодействия эксперта с источником знаний (уровни ЗНАНИЯ В ПАМЯТИ,ЗНАНИЯ В КНИГАХ, ПОЛЕ ЗНАНИЙ).
Процесс извлечения знаний - это длительный и трудоемкий процесс, в котором инженеру по знаниям, вооруженному специальными знаниями по психологии, системному анализу, логике и т.п., необходимо воссоздать модель предметной области, которой пользуются эксперты по сведениям, которые эксперт сообщил инженеру по знаниям.
Здесь при использовании тех или иных методов извлечения знаний возникают следующие трудности:
организационные неувязки;
неудачный способ извлечения, несовпадающий со структурой знаний в данной области;
неадекватная модель (язык) для представления знаний;
неумение наладить контакт с экспертом;
терминологический разнобой;
отсутствие целостной системы знаний у эксперта (фрагментарные знания).
Приобретение знаний – это передача потенциального опыта решения проблемы от некоторого источника знаний и преобразование его в вид, который позволяет использовать эти знания в программе.
Передача знаний выполняется в процессе достаточно длительных и пространных собеседований между специалистом по проектированию экспертной системы (инженером по знаниям) и экспертом в определенной предметной области, способным достаточно четко сформулировать имеющийся у него опыт. По существующим оценкам, таким методом можно сформировать от двух до пяти «элементов знания» (например, правил влияния) в день. Конечно, это очень низкая скорость, а потому многие исследователи рассматривают функцию приобретения знаний в качестве одного из главных «узких мест» технологии экспертных систем.
Причин такой низкой производительности предостаточно. Ниже перечислены некоторые из них.
Специалисты в узкой области, как правило, пользуются собственным жаргоном, который трудно перевести на обычный «человеческий» язык. Но смысл жаргонного «слова» отнюдь не очевиден, а потому требуется достаточно много дополнительных вопросов для уточнения его логического или математического значения. Например, специалисты по военной стратегии говорят об «агрессивной демонстрации» иностранной военной мощи, но при этом не могут объяснить, чем такая агрессивная демонстрация отличается от демонстрации, не несущей угрозы.
Факты и принципы, лежащие в основе многих специфических областей знания эксперта, не могут быть четко сформулированы в терминах математической теории или детерминированной модели, свойства которой хорошо понятны. Так, эксперту в финансовой области может быть известно, что определенные события могут стать причиной роста или снижения котировок на фондовой бирже, но он ничего вам не скажет точно о механизмах, которые приводят к такому эффекту, или о количественной оценке влияния этих факторов. Статистические модели могут помочь сделать общий долговременный прогноз, но, как правило, такие методы не работают в отношении курсов конкретных акций на коротких временных интервалах.
Для того чтобы решить проблему в определенной области, эксперту недостаточно просто обладать суммой знаний о фактах и принципах в этой области. Например, опытный специалист знает, какого рода информацией нужно располагать для формулировки того или иного суждения, насколько надежны различные источники информации и как можно расчленить сложную проблему на более простые, которые можно решать более или менее независимо. Выявить в процессе собеседования такого рода знания, основанные на личном опыте и плохо поддающиеся формализации, значительно сложнее, чем получить простой перечень каких-то фактов или общих принципов.
Экспертный анализ даже в очень узкой области, выполняемый человеком, очень часто нужно поместить в довольно обширный контекст, который включает и многие вещи, кажущиеся эксперту само собой разумеющимися, но для постороннего отнюдь таковыми не являющиеся. Возьмем для примера эксперта-юриста, который принимает участие в судебном процессе. Очень трудно очертить количество и природу знаний общего рода, которые оказываются вовлечены в расследование того или иного дела.
Диалог инженера по знаниям и эксперта - наиболее естественная форма "раскручивания" лабиринтов памяти эксперта, в которой хранятся знания, частью носящие невербальный характер, т.е. выраженные в форме размытых ассоциативных образов и на которые необходимо надеть четкие "словестные ярлыки", т.е. вербализовать знания.
Такие многочисленные причинно-следственные связи, глубина и необозримость информации приводят к значительным сложностям в создании искомой модели предметной области.
Таким образом можно выделить три аспекта извлечения знаний (рис.3.4).
Рис. 3.4
Из трех выделенных аспектов наиболее важным является психологический, поскольку он определяет успешность и эффективность взаимодействия инженера по знаниям и эксперта, тем более, что эксперт-технолог является типичным представителем консервативной части специалистов реального предприятия.
ПСИХОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ выделяется еще и потому, что извлечение знаний от эксперта происходит в процессе непосредственного общения инженера по знаниям с экспертом. А в ОБЩЕНИИ психология является доминантой.
Общение, или коммуникация, есть процесс выработки новой информации общей для общающихся. Можно выделить четыре основных уровня общения (табл. 3.1).
Таблица 3.1
|
1 |
Манипулирование |
|
2 |
Рефлексная игра |
|
3 |
Правовое общение |
|
4 |
Нравственное общение |
Уровень "манипулирования", когда один субъект рассматривает другого как средство или помеху по отношению к проекту своей деятельности.
Уровень "рефлексивной игры", когда субъект в проекте своей деятельности учитывает контрпроект другого субъекта, но не признает за ним самоценность и стремится к реализации своего проекта.
Уровень "правового общения", когда субъекты признают право на существование проекта деятельности друг друга и делают попытки их согласовать.
Уровень "нравственного общения",когда субъекты внутренне принимают общий проект взаимной деятельности.
Стремление и умение общаться на четвертом уровне может характеризовать степень профессионализма инженера по знаниям. Извлечение знаний - это особый вид общения, который можно отнести к духовно-информационному типу.
Искусство общения инженера по знаниям и эксперта заключаются в следующем:
в способности концентрировать внимание лишь на тех аспектах проблемы, которые необходимы для решения конкретной задачи;
в склонности к рассудительности, способности формирования понятий, приводящих к продуктивности стратегий решения задачи;
в способности к различению понятий и разбиению их на классы и подклассы, т.е. к классификации понятий;
в установлении атмосферы доверия и взаимопонимания.
Остановимся на общей процедуре процесса общения эксперта и инженера по знаниям. Процедуру процесса общения можно представить в виде табл. 3.2.
Таблица 3.2
|
Ситуация общения |
Выбор соответствующего помещения и обстановки, обеспечивающие дружескую атмосферу. Продолжительность 1.5-2 часа. |
|
Возраст |
Более молодой возраст инженера по знаниям обеспечивает большую гибкость и упрощает процесс адаптации. |
|
Использование наглядного материала |
Наличие зрительной информации в форме рисунков, схем, графиков и т.д. |
|
Мера разговорности речи |
Наилучшее восприятие информации, если использовать предложения глубиной 7+-2 слова (число Ингве-Миллера). |
|
Невербальная компонента общения |
Возможно использование таких средств общения, как интонация, жесты, мимика. Внешняя речь эксперта есть воспроизведение его внутреннего мышления. |
|
Протоколирование результатов |
Запись на бумагу непосредственно по ходу беседы, магнитофонная запись, запоминание с последующей записью после беседы. |
ЛИНГВИСТИЧЕСКИЙ АСПЕКТ - язык общения (профессиональный язык технолога).
Структуру лингвистического аспекта извлечения знаний можно проиллюстрировать рисунком 3.5.
Рис. 3.5
Отражением «внутреннего языка» эксперта и аналитика являются два языка: язык аналитика и язык эксперта.
Язык аналитика состоит из трех компонентов:
терминов предметной области, почерпнутые из специальной литературы;
общенаучной терминологии;
бытового разговорного языка.
Язык эксперта состоит также из трех компонентов:
из специальной терминологии, принятой в предметной области;
бытового языка;
профессиональный жаргон эксперта.
Схема получения общего кода (языка) отображена на рисунке 3.6.
Рис. 3.6
Если считать, что бытовой общенаучный язык у участников совпадает, то некоторый общий язык, который необходимо выработать партнерам для успешного взаимодействия складывается из потоков, представленных на рисунке 3.7.
Рис. 3.7
Далее общий код преобразуется в некоторую понятную, семантическую сеть, которая является прообразом поля знаний предметной области.
Путем выделения всех терминов, употребляемых экспертом, уточнения их смысла образуется словарь предметной области.
Таким путем удается избежать неоднозначности интерпретации терминов двумя специалистами.
ГНОСЕОЛОГИЧЕСКИЙ АСПЕКТ - связан с теорией отражения действительности в сознании человека. Инженерия знаний - дважды гносеологична:
действительность отражается в сознании эксперта;
деятельность и опыт эксперта интерпретируется сознанием инженера по знаниям.
Эти две составляющие служат основой для построения поля знаний ЭС.
Гносеологический аспект извлечения знаний представлен на рисунке 3.8.
Рис. 3.8
Методологическая структура познания представляется как последовательность этапов (рис.3.9).
Рис. 3.9