Глава 6. Ментальная репрезентация

Репрезентация и знание в искусственном интеллекте'

В искусственном интеллекте, где переход от использования данных к ра- боте со знаниями знаменовал собой новый этап, приведший к появлению современных интеллектуальных систем, характеристике знаний было уде- лено особое внимание. В работах Д.А. Поспелова знания описываются сле- дующим образом.

• Внутренняя интерпретируемость знаний, т.е. понятность знания са- мому его носителю.

Каждая информационная единица должна иметь уникальное имя, по ко- торому информационная система находит ее, а также отвечает на запросы, в которых это имя упомянуто. Когда данные, хранящиеся в памяти, были ли- шены имени, отсутствовала возможность их идентификации системой. Дан- ные могла идентифицировать лишь программа, извлекающая их из памяти по указанию написавшего ее программиста. Что скрывается за тем или иным дво- ичным кодом машинного слова, системе было неизвестно. При переходе к знаниям в память ЭВМ вводится информация о некоторой протоструктуре информационных единиц. Она может быть представлена, например, как таб- лица; тогда каждая строка таблицы будет экземпляром протоструктуры.

• Структурированность знаний — знания устроены так, что представляют собой некоторую иерархическую (точнее, гетерархическую) структуру.

Информационные единицы должны обладать гибкой структурой. Для них должен выполняться принцип «матрешки», т.е. рекурсивная вложи- мость одних информационных единиц в другие. Каждая информационная единица может быть включена в состав любой другой, и из каждой инфор- мационной единицы можно выделить некоторые составляющие ее инфор- мационные единицы. Другими словами, должна существовать возможность произвольного установления между отдельными информационными еди- ницами отношений типа «часть—целое», «род—вид», «элемент—класс».

• Связность— знания находятся между собой в определенных отноше- ниях (например, каузальных, функциональных и т.д.).

В информационной базе между элементами должна быть предусмотре- на возможность установления связей различного типа. Прежде всего эти связи могут характеризовать отношения между элементами. Семантика отношений может носить декларативный или процедурный характер. На- пример, две или более информационные единицы могут быть связаны от- ношением «одновременно», две единицы — отношением «причина—след- ствие» или отношением «быть рядом». Приведенные отношения характе-

' Данный раздел написан Н.И. Чудовой.

138

Репрезентация и знание в искусственном интеллекте

ризуют декларативные знания. Если между двумя элементами установле- но отношение «аргумент—функция», то оно характеризует процедурное знание, связанное с вычислением определенных функций. Различают от- ношения структуризации, функциональные, каузальные и семантические. С помошью первых задаются иерархии информационных единиц; вторые несут процедурную информацию, позволяющую находить одни элементы через другие; третьи задают причинно-следственные связи; четвертые со- ответствуют всем остальным отношениям.

Между элементами могут устанавливаться и иные связи, например, определяющие порядок выбора элемента из памяти или указывающие на то, что две информационные единицы несовместимы друг с другом в од- ном описании.

• Ассоциативность знаний или наличие семантической метрики в сфе- ре знаний.

На множестве информационных единиц в некоторых случаях полезно задавать отношение, характеризующее ситуационную близость элементов, т.е. силу ассоциативной связи между ними. Это отношение можно было бы назвать отношением релевантности. Такое отношение дает возможность выделять в информационной базе некоторые типовые ситуации (например, «покупка», «регулирование движения на перекрестке»). Отношение реле- вантности при работе с информационными единицами позволяет находить знания, близкие к уже найденным.

• Активность знаний, т.е. наличие побуждающей и направляющей фун- кции у знаний, что фактически делает их квазипотребностями.

Как и у человека, в интеллектуальных системах актуализации тех или иных действий способствуют знания, имеющиеся в системе. Таким обра- зом, выполнение программ в информационной системе должно иниции- роваться текущим состоянием информационной базы. Появление в базе фактов или описаний событий, установление связей может стать источни- ком активности системы.

Общая структура знаний и аффекты

В ряде работ авторы уделяют преимущественное внимание особенностям структуры и функционирования индивидуального знания, стремясь опре- делить принципы взаимного влияния мотивационно-потребностной сфе- ры и сферы знаний, а также выявить связи знаний с другими компонента- ми познавательной сферы индивида. Первые работы в этом направлении были проведены Ф. Хайдером и Л. Фестингером.

Ф. Хайдер попытался создать такую модель функционирования индиви- дуального знания, которая могла бы описать одно из важнейших свойств знания — активность. Знания человека — это не библиотека, чьими ресур-

139

Глава б. Ментальная репрезентация

сами можно пользоваться, а можно и оставить их лежать без движения; ско- рее, детская песочница, где каждый новый участник должен вписаться в уже существующую систему владения и пользования игрушками, территорией, объемами песка. Ф. Хайдер предположил, что знания подчиняются законам гештальта, и их взаимоотношения стремятся к «хорошей форме». Теория когнитивного баланса Ф. Хайдера связана преимущественно с конфигура- циями, состоящими из ряда элементов, между которыми существуют опре- деленные отношения. В качестве элементов могут выступать люди, веши, ситуации и т.д. Отношения между элементами бывают двоякого рода: уста- новка симпатии или антипатии и связи по принадлежности. Главная идея заключается в том, что определенным конфигурациям оказывается предпоч- тение, а также в том, что они в той мере, в какой позволяют обстоятельства, создаются субъектом либо чисто умозрительным переструктурированием (как это бывает при подмене действительного желаемым), либо реальным изменением через деятельность. К предпочитаемым, сбалансированнным и гармоничным конфигурациям принадлежат, например, те, в которых зафик- сировано: «наши друзья дружат между собой»; «нашим друзьям нравится все связанное с нами»; нам «нравится то, что нравится нашим друзьям» и т.п. Конфигурации, противоречащие этим гармоничным отношениям, вызыва- ют напряженность, например, ссора между двумя симпатичными нам людь- ми. Такую ситуацию мы пытаемся разрешить, т.е. привести ее к сбаланси- рованному виду. Теория Ф. Хайдера сформулирована для триад элементов из так называемой 5-0-А'-системы, включающей субъект (S), другого чело- века (О) и еще один элемент (X), представляющий собой предмет или убеж- дения. Например, молодой человек, любитель собак, влюбляется в девуш- ку, которая любит свою кошку. Его знания мешают ему наслаждаться сло- жившимися отношениями и требуют их окончательной гармонизации: нуж- но либо полюбить кошек, чтобы в треугольнике «я — она — кошка» всех свя- зывали отношения симпатии, либо охладеть к девушке, чтобы симпатия су- ществовала уже только в диаде «девушка — кошка».

Основным постулатом теории Л. Фестингера является стремление к гар- монии, согласованности и конгруэнтности когнитивных репрезентаций внешнего мира и себя. Рассматриваются отношения только между парой элементов, которые могут быть трех видов: иррелевантные (элементы не связаны друг с другом), консонантные (один элемент следует из другого), диссонантные (из одного элемента следует нечто противоположное дру- гому элементу). Диссонанс можно редуцировать трояким образом: изме- нив один или несколько элементов в диссонансных отношениях; добавив новые элементы, согласующиеся с уже имеющимися; уменьшив значи- мость диссонансных элементов. Некоторые исследования в рамках теории когнитивного диссонанса описаны в главе «Оценочные суждения».

Другое направление исследований индивидуального знания — изучение влияния личностных особенностей и аффективных состояний на парамет- ры сферы знаний.

Важные результаты, свидетельствующие о зависимости организации индивидуальных знаний от эмоционального состояния человека, приведе- но

Репрезентация и знание в искусственном интеллекте

ны в работах В.Ф. Петренко. Обнаружено, что картина мира может суще- ственно и закономерно меняться под влиянием эмоций разного вида, а так- же то, что под влиянием сильного аффективного переживания поверхно- стный слой образа мира может редуцироваться, и человек как бы теряет большую часть своих знаний, воспринимая окружающий мир уже только сквозь призму оценочной шкалы «хорошо — плохо».

В работах Д.А. Поспелова показано, что пребывание человека в каждом из эго-состояний, описанных Э. Берном, характеризуется определенным состоянием сферы знаний. Э. Берн ввел в психологию представление о трех ипостасях нашего Я — Родитель, Взрослый, Ребенок; каждый человек в любой момент времени пребывает в одном из этих состояний. С точки зре- ния содержания знаний, Родитель— это сумма накопленных знаний, ко- торые восприняты и усвоены без какой-либо критики их справедливости и практической значимости. Так усваивается почти весь комплекс знаний, связанных с морально-этическими нормами, а также огромное количество практических сведений («не свисти в доме — денег не будет»). В ипостаси Взрослого знания усваиваются критически. Мы соглашаемся их включить в сферу личных знаний только в том случае, когда мы можем быть увере- ны в их достоверности. В ипостаси Ребенка знания тесно связаны с эмо- циями («темнота в пустой квартире — это страшно»).

Знания, как уже говорилось, могут быть представлены в виде продук- ции, центральная часть которой выглядит как утверждение вида «Если А, то В». Ее использование определяется выполнением некоторых положе- ний, содержащихся в Предусловиях и Условиях. Именно в них дается обо- снование для индивида ценностного смысла центральной части продук- ции. В знаниях Родителя эта часть продукции либо отсутствует, либо со- держит неполную информацию. Так, уходя на экзамен, мы просим родных ругать нас. Здесь нет никакого объяснения, кроме «говорят, что помога- ет», — давно уже нет ни Предусловия, ни Условия, в которых содержалось бы обоснование продукции. Для ипостаси Ребенка характерно, что сам факт или действие В, входящее в правую часть продукции, может быть эмо- ционально окрашено столь сильно, что наличие А или положений, выска- занных в Предусловиях и Условиях, может постулироваться, когда их фак- тически нет. «Если будешь хорошо себя вести, купим собаку» — и ребенок твердо верит, что уже ведет себя хорошо.

Еще одно направление работ в этой области — изучение структуры ин- дивидуального знания, проводимое И.О. Александровым и его сотрудника- ми. Структура индивидуального знания определяется как множество ком- понентов, представляющих совершившиеся взаимодействия субъекта с ми- ром, и взаимоотношения между этими компонентами. Выделено множество параметров, с помощью которых можно описывать структуру знания. При этом обнаружено, что часть этих параметров характеризует структуру зна- ния субъекта с точки зрения связности се компонентов, множества симуль- танных противопоставлений, включая конкретный компонент структуры знания. Другая — непересекающаяся — часть описывает преемственность последовательных состояний структуры знания, логические отношения

141