Основные аспекты извлечения знаний

 

Процедура извлечения знаний включает психологический, лингвистический и гносеологический аспекты. Психологический является ведущим, поскольку определяет успешность и эффективность взаимодействия когнитолога с экспертом.

Извлечение знаний происходит через общение, которое является процессом выработки новой информации, общей для общающихся людей и рождающей их общность. Можно выделить следующие структурные компоненты модели общения при извлечении знаний: участники общения (партнеры); средства общения (процедура); предмет общения (знания). В соответствии с этой структурой выделяются три слоя психологических проблем, возникающих при извлечении знаний: контактный, процедурный и когнитивный.

Разработка проблематики контактного слоя позволила выявить параметры партнеров, влияющие на результаты извлечения знаний:

- пол, возраст – хотя и влияют на эффективность контакта, но не являются критическими;

- личность, под которой понимается устойчивая система психологических черт, характеризующая индивидуальность человека: доброжелательность, аналитичность, хорошая память, внимание, наблюдательность, воображение, впечатлительность, собранность, настойчивость, общительность, находчивость;

- темперамент (холерик, сангвиник, меланхолик, флегматик). Известно, что флегматики и меланхолики медленнее усваивают информацию. Их не надо торопить с ответом, задавать быстрый темп диалогу. Зато они гораздо лучше усваивают новое, в отличие от холериков, для которых свойственно поверхностное усваивание информации;

- мотивация, которая определяет стремление к успеху. Когнитолог должен изыскать различные стимулы для эксперта, в т.ч. и материальные. Знания – один из самых дорогих продуктов, и их отторжение от эксперта должно быть вознаграждено.

Параметры процедурного слоя описывают непосредственно процесс процедуры извлечения знаний и являются по сути профессиональными:

- ситуация общения определяется местом проведения бесед с экспертом, продолжительностью и временем их проведения. Желательно проводить беседы с экспертом наедине, продолжительностью не более двух часов в первой половине дня;

- оборудование включает вспомогательные средства (наглядный материал, средства протоколирования), освещенность, мебель;

- профессиональные приемы когнитолога (темп, стиль, методы). Учет индивидуального темпа эксперта позволяет когнитологу снизить напряженность процедуры извлечения знаний. Лучше всего человек воспринимает предложения из 5-9 слов. Это письмо получило название Ингве-Миллера (мера «разговорности» речи). Большая часть информации поступает к когнитологу в форме предложений на естественном языке. Однако внешняя речь эксперта есть воспроизведение его внутренней речи, которая гораздо богаче и многообразнее. При этом для передачи этой внутренней речи эксперт использует и невербальные средства (интонация, мимика, жесты). Методы извлечения знаний проанализированы ниже (п. 5.3).

Наименее исследованы в настоящее время проблемы когнитивного слоя, связанные с изучением семантического пространства памяти эксперта и реконструкцией его понятийной структуры и модели рассуждений. Основными факторами, влияющими на когнитивную адекватность, являются:

- когнитивный стиль, под которым понимается совокупность критериев предпочтения при решении задач и познании мира, специфическая для каждого человека (поленезависимость, импульсивность, ригидность, когнитивная эквивалентность). Поленезависимость позволяет человеку акцентировать внимание лишь на тех аспектах проблемы, которые необходимы для решения конкретной задачи. Под импульсивностью понимается быстрое принятие решения в противоположность рефлексивности. Эксперту и когнитологу желательно быть рефлексивными. Ригидные люди не склонны менять свои представления и структуру восприятия, что для когнитологов нежелательно. Когнитивная эквивалентность характеризует способность человека к различению понятий и разбиению их на классы и подклассы;

- семантическая репрезентативность P_z и концептуальной модели подразумевает подход, исключающий традиционное навязывание эксперту некой модели представления знаний, и заставляет когнитолога последовательно воссоздавать модель мира эксперта. Проблема семантической репрезентативности ориентирована на достижение адекватности P_z и концептуальной модели.Лингвистический аспект извлечения знаний касается исследований языковых проблем и включает 3 слоя:

- «общий код» решает проблему «языковых ножниц» между профессиональной терминологией эксперта и обычным языком когнитолога, включая компоненты: общенаучная терминология, элементы бытового языка, неологизмы, профессиональный жаргон (рис.5.2).

В дальнейшем «общий код» преобразуется в некоторую семантическую сеть, которая является прообразом P_z предметной области;

- понятийная структура предполагает построение иерархической сети понятий или «пирамиды знаний». Задача когнитолога на данном слое заключается в построении фрагментов БЗ «сшивания» терминов»;

- словарь пользователя обеспечивает «прозрачность» и доступность ЭС для конечных пользователей.

 

 

Рис. 5.2. Структура «общего кода»

 

 

Гносеология – это раздел философии, связанный с теорией познания, или теорией отражения действительности в сознании человека. Гносеологический аспект извлечения знаний объединяет методологические проблемы получения нового научного знания, поскольку при создании БЗ эксперт часто впервые формулирует некоторые закономерности из личного опыта. Инженерия знаний как наука дважды гносеологична – сначала действительность отражается в сознании эксперта, а затем опыт эксперта интерпретируется сознанием когнитолога в поле знаний, служащее основой построения ЭС. Гносеологическую цепочку можно представить в виде: факт обобщенный факт эмпирический закон теоретический закон. Основными методологическими критериями научности, позволяющими считать научным и само новое знание и способ его получения, являются:

- внутренняя согласованность, определяющая характеристики эмпирического знания (модальность, противоречивость, неполнота). Модальность знания означает возможность его существования в различных категориях, т.е. в конструкциях существования и долженствования – часть закономерностей возможна, часть обязательна. Кроме того, необходимо различать такие оттенки модальности, как: эксперт знает, что…; эксперт думает, что…; эксперт хочет, чтобы…; эксперт считает, что….Противоречивость эмпирического знания – естественное следствие из основных законов диалектики, и противоречия должны разрешаться P_z, а напротив именно противоречия служат чаще всего отправной точкой в рассуждениях эксперта. Неполнота знания связана с невозможностью полного описания предметной области;

- системность ориентирует эксперта на рассмотрение предметной области с позиций закономерностей системного целого и взаимодействия составляющих его частей. Современный структурализм исходит из многоуровневой иерархической организации любого объекта, т.е. все процессы и явления можно рассматривать как множество более мелких подмножеств (признаков), и, наоборот, любые объекты можно рассматривать как элементы более высоких классов обобщений;

- объективность является труднодостижимым методологическим критерием, поскольку процесс познания глубоко субъективен, т.е. существенно зависит от особенностей эксперта. Субъективность начинается уже с описания фактов и увеличивается по мере углубления идеализации объектов. Следовательно, более корректно говорить о глубине понимания, чем об объективности знания;

- историзм – этот критерий связан с развитием. Познание настоящего есть познание породившего его прошлого. Большинство ЭС дают «горизонтальный» срез знаний – без учета времени (в статике). Тем не менее когнитолог должен рассматривать изучаемые процессы с учетом временных изменений.

Методологическая структура познания может быть представлена как последовательность этапов: описание и обобщение фактов; установление логических и математических связей, дедукция и индукция законов; построение идеализированной модели; объяснение и предсказание явлений.

 

Методы извлечения знаний

 

По принципу источника знаний методы их извлечения делятся на коммуникативные и текстологические. Коммуникативные методы – это набор приемов и процедур, предпочитающих контакт когнитолога с непосредственным источником знаний – экспертом, а текстологические включают методы извлечения знаний из документов и специальной литературы.

В свою очередь коммуникативные методы делятся на пассивные и активные. Пассивные методы извлечения знаний включают такие методы, где ведущая роль фактически передается эксперту, а когнитолог только фиксирует рассуждения эксперта во время работы по принятию решений. К этим методам относятся наблюдения, анализ протоколов «мыслей вслух» и лекции.

В процессе наблюдений когнитолог находится рядом с экспертом во время его профессиональной деятельности и протоколирует все его действия. Эксперт максимально комментирует свои действия. Непременное условие этого метода – невмешательство когнитолога в работу эксперта. Наблюдения – один из распространенных методов извлечения знаний на начальных этапах разработки ЭС.

Протоколирование «мыслей вслух» отличается от наблюдений тем, что эксперт не просто комментирует, но и объясняет цепочку рассуждений при решении конкретной задачи. Основной трудностью при протоколировании «мыслей вслух» является принципиальная сложность для любого человека объяснить, как он думает, поскольку люди не всегда в состоянии достоверно описать мыслительные процессы. Кроме того, часть знаний, хранящихся в невербальной форме, слабо коррелируют с их словесным описанием (например, различные процедурные знания типа «Как завязать галстук»). Обычно «мысли вслух» дополняются одним из активных методов для реализации обратной связи с экспертом.

Лекция является самым старым способом передачи знаний. Использование лекции для извлечения знаний целесообразно, если эксперт обладает лекторским мастерством. В процессе лекции когнитолог может задавать уточняющие вопросы. Как и другие пассивные методы, лекции используются для извлечения знаний на начальных стадиях разработки ЭС.

В активных методах извлечения знаний ведущая роль принадлежит когнитологу. Активные методы подразделяются на индивидуальные и групповые. Активные индивидуальные методы извлечения знаний в настоящее время являются наиболее распространенными и включают анкетирование, интервью, свободный диалог, игры с экспертом.

Анкетирование – наиболее жесткий метод (стандартизированный). Когнитолог заранее составляет вопросник и осуществляет опрос нескольких экспертов. Существует несколько общих рекомендаций при составлении анкет:

- анкета не должна быть монотонной и однообразной;

- анкета не должна быть приспособлена к языку экспертов;

- поскольку вопросы влияют друг на друга, их последовательность должна быть строго продумана;

- желательно стремиться к оптимальной избыточности;

- язык анкеты должен быть ясным, понятным, предельно вежливым.

Под интервью понимается специфическая форма общения когнитолога с экспертом, в которой когнитолог задает эксперту серию заранее подготовленных вопросов. В интервью когнитолог имеет возможность в зависимости от ситуации ряд вопросов опускать или вставлять новые вопросы, изменять темп, разнообразить ситуацию общения. По форме вопросы подразделяются на открытые (для ответа предоставляют полную свободу) и закрытые (предполагают фиксированные ответы), личные и безличные, прямые и косвенные, вербальные и с использованием наглядного материала. По функции – на основные, зондирующие и контрольные, по воздействию вопросы подразделяются на нейтральные и наводящие.

Свободный диалог – это метод извлечения знаний в форме беседы когнитолога и эксперта. Диалог предполагает выбор правильного темпа и ритма беседы, поскольку при больших паузах эксперт отвлекается, а при высоком темпе быстро утомляются оба собеседника.

Игра с экспертом предполагает, что эксперт и когнитолог в моделируемой ситуации берут на себя некоторые роли, например «учитель» и «ученик». В процессе игры эксперт поправляет ошибки «ученика». Существуют следующие советы когнитологу по проведению индивидуальных игр: играть смело, нешаблонно; не навязывать игру эксперту, если он не расположен; в игре «не давить на эксперта» и не забывать цели игры.

К активным групповым методам извлечения знаний относятся «мозговой штурм», дискуссии за круглым столом и ролевые игры.

«Мозговой штурм», или «мозговая атака» – один из наиболее распространенных методов раскрепощения и активизации творческого мышления. Основная идея «штурма» – это отделение процедуры генерирования идей в замкнутой группе экспертов от процесса анализа и оценки высказанных идей. Как правило, «штурм» длится не более 40 минут с числом участников до 10 человек. Экспертам предлагается высказывать любые идеи на заданную тему (критика запрещена). Оценивает результаты группа экспертов, не участвовавшая в «штурме».

Метод круглого стола предусматривает обсуждение какой-либо проблемы из выбранной предметной области, в котором принимают участие с равными правами несколько экспертов. Задача дискуссии – коллективно, с разных точек зрения, под разными углами исследовать спорные гипотезы предметной области. По ходу дискуссии важно проследить, чтобы слишком эмоциональные и разговорчивые эксперты не подменили тему и чтобы критика позиций друг друга была обоснованной.

Ролевые игры предусматривают участие в экспертной игре нескольких экспертов. Роль – комплекс образцов поведения. Когнитолог является режиссером и сценаристом, и ему предоставляется полная свобода в выборе формы проведения игры. Из трех основных типов деловых игр (учебных, планово-производственных и исследовательских) к экспертам ближе всего исследовательские, которые используются для анализа систем, проверки правил принятия решений.

Группа текстологических методов объединяет методы извлечения знаний, основанные на изучении текстов. Задачу извлечения знаний из текстов можно сформулировать как задачу понимания и выделения смысла текста. Сам текст на естественном языке является лишь проводником смысла, а замысел и знания автора лежат во вторичной структуре (смысловой структуре, или макроструктуре текста), настраиваемой над естественным текстом. При этом можно выделить две смысловые структуры (рис. 5.3):

М₁ – смысл, который пытался заложить автор в текст, его модель мира;

М₂ – смысл, который постигает читатель, в данном случае когнитолог, в процессе интерпретации I (понимания) текста;

Т – результат вербализации V смысла М₁.

Сложность процесса извлечения знаний из текста заключается в принципиальной невозможности совпадения знаний, образующих М₁ и М₂. Таким образом, два когнитолога извлекут из одного текста Т две различные модели.

 

Рис. 5.3. Схема извлечения знаний из специальных текстов

 

Сложность интерпретации научных и специальных текстов заключается еще и в том, что любой текст приобретает смысл только в контексте, под ним понимается окружение, в которое «погружен» текст.

Методы извлечения знаний являются основой к структурированию знаний. Простейший прагматический подход к формированию Р_z включает этапы:

1. Определение входных и выходных данных.

2. Составление словаря терминов и набора ключевых слов.

3. Выявление объектов и понятий, т.е. формирование полного систематического набора терминов из области знаний.

4. Выявление связей между понятиями.

5. Выявление метапонятий и детализация понятий на более низком уровне.

6. Построение пирамиды знаний – иерархической лестницы понятий, подъем по которой означает углубление понимания и повышение уровня обобщенности понятий.

7. Определение отношений между понятиями как внутри каждого из уровней пирамиды, так и между уровнями.

8. Определение стратегий принятия решений, т.е. выявление цепочек рассуждений, связывающих все сформированные ранее понятия и отношения.

9. Структурирование Р_z.

Глава 6. Нейронные сети

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: