Страница 54

4.4. Простейшие методы структурирования

Методы извлечения знаний, рассмотренные выше, являются непосредственной подготовкой к структурированию знаний. Данный параграф посвящен изучению практических методов структурирования знаний.

4.4.1. Алгоритм для «чайников»

В качестве простейшего прагматического подхода к формированию поля знаний начинающему инженеру по знаниям можно предложить следующий алгоритм для «чайников» (рис. 4.10).

1. Определение входных {X} и выходных {Y} данных. Этот шаг совершенно необходим, так как он определяет направление движения в поле знаний — от X к Y. Кроме того, структура входных и выходных данных существенно влияет на форму и содержание поля знаний. На этом шаге определение может быть достаточно размытым, в дальнейшем оно будет уточняться.

2. Составление словаря терминов и наборов ключевых слов N. На этом шаге проводится текстуальный анализ всех протоколов сеансов извлечения знаний и выписываются все значимые слова, обозначающие понятия, явления, процессы, предметы, действия, признаки и т. п. При этом следует попытаться разобраться в значении терминов. Важен осмысленный словарь.

3. Выявление объектов и понятий {А}. Производится «просеивание» словаря N и выбор значимых для принятия решения понятий и их признаков. В идеале на этом шаге образуется полный систематический набор терминов из какой-либо области знаний.

4. Выявление связей между понятиями. Все в мире связано. Но определить, как направлены связи, что ближе, а что дальше, необходимо на этом этапе. Таким образом, строится сеть ассоциаций, где связи только намечены, но пока не поименованы. Например, понятия «день», «ночь», «утро» и «вечер» явно как-то связаны, связаны также и понятия «красный флаг» и «красный галстук», но характер связи тут существенно отличен.

5. Выявление метапонятий и детализации понятий. Связи, полученные на предыдущем шаге, позволяют инженеру по знаниям структурировать понятия и как выявлять понятия более высокого уровня обобщения (метапонятия), так и детализировать на более низком уровне.

6. Построение пирамиды знаний. Под пирамидой знаний мы понимаем иерархическую лестницу понятий, подъем по которой означает углубление понимания и повышения уровня абстракции (обобщенности) понятий. Количество уровней в пирамиде зависит от особенностей предметной области, профессионализма экспертов и инженеров по знаниям.

7. Определение отношений {RA}. Отношения между понятиями выявляются как внутри каждого из уровней пирамиды, так и между уровнями. Фактически на этом шаге даются имена тем связям, которые обнаруживаются на шагах 4 и 5, а также обозначаются причинно-следственные, лингвистические, временные и другие виды отношений.

8. Определение стратегий принятия решений (Sf). Определение стратегий принятия решения, то есть выявление цепочек рассуждений, связывает все сформированные ранее понятия и отношения в динамическую систему поля знаний. Именно стратегии придают активность знаниям, именно они «перетряхивают» модель М в поиске от X к Y.

Однако на практике при использовании данного алгоритма можно столкнуться с непредвиденными трудностями, связанными с ошибками на стадии извлечения знаний и с особенностями знаний различных предметных областей. Тогда возможно привлечение других, более «прицельных» методов структурирования. При этом на разных этапах схемы (рис. 4.10) возможно использование различных методик.

4.4.2. Специальные методы структурирования

Используя представленный на рис. 4.10 алгоритм, инженер по знаниям может испытывать необходимость в применении специальных методов структурирования на разных шагах алгоритма. При этом, естественно, для таких простых и очевидных шагов, как определение входных и выходных понятий или составление словаря, никаких искусственных методов предлагаться не будет.

Методы выявления объектов, понятий и их атрибутов

Понятие или концепт — это обобщение предметов некоторого класса по их специфическим признакам. Обобщенность является сквозной характеристикой всех когнитивных психических структур, начиная с простейших сенсорных образов.

Так, понятие «автомобиль» объединяет множество различных предметов, но все они имеют четыре колеса, двигатель и массу других деталей, позволяющих перевозить на них грузы и людей. Существует ряд методов выявления понятий предметной области в общем словаре терминов, который составлен на основании сеансов извлечения знаний. При этом важно выявление не только самих понятий, но и их признаков.

Возвращаясь к терминологии, введенной в параграфе 1.3, на этом этапе определяются также интенсионалы и экстенсионалы понятий предметной области. Интенсионал очерчивает понятие через взаимосвязь значимых признаков, а экстенсионал — через перечисление конкретных экземпляров объекта.

Если задача выделения реальных объектов А связана только с наблюдательностью и лингвистическими способностями эксперта и инженера по знаниям, то определение метапонятий В требует от них умения проводить операции обобщения и классификации, которые никогда не считались тривиальными.

Поспелов Д. А. [Поспелов, 1986] предложил ряд подходов к созданию основ теории обобщения и классификации применительно к ситуационному управлению и искусственному интеллекту в целом, а также выделил ряд особенностей задач формирования понятий. Среди них особое место занимает выявление прагматически значимых признаков для формирования понятий, способствующих решению задачи.

Сложность заключается в том, что для многих понятий практически невозможно однозначно определить их признаки, это связано с различными формами репрезентации понятий в памяти человека.

Все методы выявления понятий мы разделили на:

• традиционные, основанные на математическом аппарате распознавания образов и классификации;