CC BY
28
№ 2 (50) 2014
Л. С. Болотова, докт. техн. наук, профессор Московского института электроники и математики Научно-исследовательского университета «Высшая Школа Экономики», lubolotova@mail.ru А. Н. Данчул, докт. техн. наук, профессор Московского городского университета управления
Правительства Москвы, danch@ur.rags.ru А. П. Новиков, канд. техн. наук, Департамент образования г. Москвы, alpnovikov@yandex.ru А. А. Никишина, ООО «Эльстер Метроника», г. Москва, anikishina@gmail.com
организация многонаправленности иерархического подъема (спуска) и локация по структуре неоднородных знаний
Продолжение. Начало в № 1 (49) 2014 г.
В статье рассматриваются особенности неоднородных знаний, отражающиеся на построении моделей в области искусственного интеллекта, и предлагается описание механизма локации по их структуре. Предложенный подход в дальнейшем позволит смоделировать работу соответствующего механизма логического вывода на программном уровне.
Ключевые слова: субъект, интеллектуальное поведение, однородные и неоднородные модели знаний, локация, многонаправленность, иерархия, гносеологическая модель.
Часть 2
Применение новой организации сетевых структур для слияния моделей знаний одной Про
В работах [1, 3] предложена организация сетевых структур, сформированная в свете требований, выдвигаемых при создании редактора знаний, доступного массовому пользователю. В этом редакторе применяется язык манипуляции знаниями, приближенный к языку манипуляции знаниями концептуального уровня, а формализованная модель знаний отображается квазиграфом1. (Напомним, что термин «квазиграф» является самостоятельным термином, созданным слиянием терминов «квази» (якобы, как
1 Пояснения о необходимости введения понятия, именованного «квазиграфом», а также толкование этого понятия с некоторой степенью подробности приводятся в [1, 3].
будто) и «граф». Графическое отображение однообразной регулярной структуры2 квазиграфа, наполненное конкретной семантикой, именованной «агрегатная модель», приведено на рис. 1. (Здесь узлы — это то, из чего состоят агрегаты; агрегаты — то, из чего состоят изделия.) Такая организация сетевых структур была реализована в оболочке «FICONOCS» [13], которая инвариантна всем классам моделей знаний, поскольку массовый пользователь в практике актуализации знаний может столкнуться со всем многообразием их структур. А доступность для массового пользователя редактора знаний наложила на приложения, создаваемые с применением такой оболочки, характер адаптивности к ПрО и легкой настраиваемо-сти на потребности конкретного рабочего места конкретного предприятия.
2 Дефиниция понятия, именованного «однообразной регулярной структурой», приводится в третьем параграфе статьи.
№ 2 (50) 2014
Семантический список обратного перехода. Изделия 1
^ I ~
^Г ОО ■« ■ оО
Семантический список обратного перехода. Изделия 2
Семантический список обратного перехода. Изделия к
^ ОО ■»■
~ I ^
^ ОО »•»о
. . . .»о
и*^. с
Семантический список прямого перехода. Изделия 1
Семантический список прямого перехода агрегата. Блок узлов; входящих в агрегат
Семантический список обратного перехода узла 1
. - --- (Г Семантический список К Семантический список
обратного перехода узла 2 Ч 1 Ч обратного перехода узла п
■ 3_уС С**^** *'
* XI оо-
СиЮ»- ■
■ оО _и
ОО» •
• «О
СиЮ*»- ■
■ оО
Семантический список прямого перехода узла 1
Семантический список прямого перехода узла 2
Семантический список прямого перехода узла п
Рис. 1. Графическое отображение однообразной регулярной структуры квазиграфа, наполненное конкретной семантикой, именованной «агрегатная модель»
а) б) в) г)
Рис. 2. Фрагменты сетевой структуры знаний, отражающие адекватности с 1 -го по 5-й тип
] <
еа
I
со С:
I
Л
Эй £
!5
0
1
со
с;
Новая организация сетевых структур знаний позволяет в явном виде фиксировать связи, соответствующие адекватностям пяти типов, а наличие в сетевых структурах адекватностей 3, 4 и 5-го типов определяет их принципиальное отличие от структур «дерево» и «лес», для описания которых достаточно адекватностей 1-го и 2-го типов. Поясним эти понятия.
Адекватность — это субъективно устанавливаемое сходство в гносеологической модели3 нескольких понятий или нескольких экземпляров одного понятия, опреде-
3 Пояснения о допустимости именования «гносео-
логической моделью» модели знаний, реализуемой
ляющее их структурную семантику (примеры см. на рис. 2). На формально-логическом уровне адекватность выражается типизированной (по одному из структурных свойств) двунаправленной связью внутри или между ячейками гносеологической модели, которая устанавливается на части одной или двух ячеек гносеологической модели, соответствующих структурным единицам.
На формально-логическом уровне:
• адекватность 1-го типа — это принадлежность узла к семантическому списку
с применением новой организации сетевых структур, приводятся в [1, 3].
125
№ 2 (50) 2014
прямого или обратного перехода4. На рисунке 2а, 2б и 2в эти связи отражены стрелками, объединяющими в списки технические узлы (у1, у2, ...,уп), и изделия (и1, и2, ...,ик);
• адекватность 2-го типа отражается связью узла с его семантическими списками прямого и обратного переходов. На рис. 2а эти связи с затемненным узлом отражены сплошными и штриховыми стрелками, показывающими порядок в списке адекватных;
• адекватность 3-го типа — это сходство узлов, имеющих переход на один и тот же семантический список прямого перехо-
>=! да. На рис. 2б эти связи отражены стрел-| ками, объединяющими в список агрегаты
>5 (а1 ^ ат);
1 • адекватность 4-го типа — это сходство узлов, имеющих переход на один и тот же г^ семантический список обратного перехо-| да. (На рис. 2в эти связи отражены стрелками, объединяющими в список агрегаты (а^ ар);
& • адекватность 5-го типа — это сходство
§ узлов, к которым подсоединена одна и та же
| висячая вершина. Им соответствует одно
| и то же имя в базе имен (на рис. 2г такая
^ связь отражена стрелкой между затемненными узлами).
Ц Связи каждого из пяти типов могут быть в явном виде зафиксированы двумя указате-
Ц лями, помещаемыми в соответствующих ат-
§ рибутах конкретного кортежа, в конкретном
| случае предназначенного для отображения
§ конкретной метки конкретного понятия. Для
| предложенной организации кортеж общего
Ц случая записывается в виде
В < 4, .....U1.....ип >,
и ,
§ где — имя метки понятия, размещаемого
| в этом кортеже;
<| ев1, ..., eSm — принадлежность кортежа
| к цепным спискам S1, ..., Sm соответственно
| (выраженная двунаправленной связью);
«о 4 Толкование понятий, именованных «семантиче-2
ский список прямого перехода» и «семантический список обратного перехода», с некоторой степенью подо робности приводятся в [1, 3].
m — количество типов адекватностей, учитываемых оболочкой;
U1, ..., ип — указатели на другие структурные элементы базы знаний; п — количество указателей, с помощью которых можно, например:
1) именовать понятия (с размещением имен в базе имен);
2) устанавливать авторизованную ответственность за конкретное понятие, размещаемое в гносеологической модели, и т. п.
Новая организация сетевых структур основана на применении цепных списков с двунаправленной связью и методов адресного представления имен указателей. В основу работ по формированию новой организации сетевых структур было положено то, что в квазиграфе конретное понятие должно быть представлено посредством множества определений5, каждое из которых должно быть выражено определяющей частью (двумя семантическими списками). Два семантических списка (определяющая часть конкретного определения конкретного понятия) назначаются узлом сетевой структуры. Для размещения каждой метки понятия в квазиграфе выделен кортеж, в состав которого входит несколько атрибутов, фиксирующих связи по типовым адекватностям. В итоге наполнение кортежей содержанием, соответствующим конкретным меткам конкретных понятий, позволило представить все многообразие структур знаний в виде множества экземпляров метки каждого из множества понятий. При такой организации знаний не востребованы ограничения сетевой структуры6 (логический уровень), а ее реализация позволила устраниться от каких-либо ограничений (физический уровень). Поэтому оболочка «FICONOCS» приобрела возможность обес-
5 Толкование понятия, именованного «первичное определение», с некоторой степенью подробности приводится в [1, 3, 7]. В рамках настоящей статьи это понятие используется под именем «определение».
6 Толкование понятия, именованного «сетевая структура», приведено во введении.
№ 2 (50) 2014
печивать создание модели знаний, в которой реализуются особенности всех разработанных к настоящему времени классов моделей.
К особенностям эксплуатационных характеристик оболочки «FЮONOCS» относятся:
• возможность создания баз знаний больших размеров;
• отсутствие ограничений на диапазоны параметров сетевой структуры знаний;
• отсутствие влияния востребованных диапазонов параметров сетевой структуры на объемы памяти, занимаемой базой знаний;
• доступность массовому пользователю актуализации сложно формализуемых знаний;
• не пакетный (интерактивный) режим ввода поискового запроса, применение которого позволяет организовать для всякого шага локации по сетевой структуре знаний отображение на экране монитора конкретного однонаправленного определения конкретного понятия. Если на этапе эксплуатации автоматической системы присутствие человека не предусматривается, то база знаний может создаваться с применением интерактивного режима, а на этапе эксплуатации можно применить пакетный режим, в котором используются мнемонические имена понятий, соответствующие порядковым номерам понятий в семантических списках;
• независимость времени реакции программной системы на каждом шаге интерактивного взаимодействия от текущих размеров базы знаний;
• возможность формирования и актуализации сетевой структуры ОЗ и фиксации в явном виде связей между обособленными ОМЗ (если такие связи не выходят за рамки связей по адекватности 5-го типа).
Исследования позволили установить, что предложенная организация сетевых структур с использованием типизированных связей в соответствии с введенными типами адекватностей может быть задействована
5
для описания также и НМЗ [3]. Пример ее з создания приведен в [8], где переход между | однородными фрагментами сетевой струк- ас туры выполняется по связям адекватности ^
5-го типа. 1а
§
Понятно, что вербальное описание | сложной структуры квазиграфа (рис. 1) для ас восприятия затруднительно, и требуется ^ применение соответствующего математического аппарата, который, к сожалению, пока не создан, но очень нужен для получения ответов на множество вопросов, возни- ^ кающих при исследовании и рассмотрении этой структуры. К примеру, с его помощью можно было бы сделать расчет усреднен- §
из
ного количества меток одного понятия для ^ формируемой модели ПрО и соответствую- ^ щий этому расчету расход объемов памяти. Традиционно при рассмотрении графически отображаемых структур (в том числе основанных на ориентированных связях) принято применять какой-либо из вариантов математического аппарата, например исчисления или алгебры.
Термин «квазиграф» вводился в связи с тем, что сущность, соответствующая понятию «псевдограф», не позволяет получить графическое отображение гносеологической модели знаний [см. об этом 3, т. 1, с. 55]. В квазиграфе допустимы связи, устанавливаемые между кортежем и списком кортежей. Эта особенность выводит структуру квазиграфа за рамки области исследований традиционным математическим аппаратом. В частности, невозможно использовать алгебру, так как она предназначена для изучения операций над элементами множества произвольной природы с точностью до изоморфизма [9]. Эта ограниченность применения распространяется и на исчисления (в том числе исчисление предикатов). Другими словами, требуется привлечение нового математического аппарата, так как недопустимы какие-либо ограничения на многообразие графически отображаемых структур, обусловленные ограниченностью применения математического аппарата.
№ 2 (50) 2014
Исследование триединой сущности для выявления особенностей организации НЗ
Априори область исследований определим для самого общего случая задачи ПЗ в компьютерных системах (для моделирования гносеологической модели, формируемой триединой сущностью) и обоснованно сузим ее до области, востребованной вопросами темы настоящей статьи. Профессор Е. С. Кузин объясняет скромность успехов в представлении плохо формализуемых Ч областей знаний тем, что «разработчики... | программного обеспечения пытаются опи-2 сывать сложные проблемные среды, в ко-:с торых решаются информационно сложные задачи, посредством однообразных регу-г^ лярных структур (реляционных таблиц, объ-| ектов, фреймов, продукций и т. п.), слишком примитивных для отображения всего многообразия смысловых оттенков проблемной & среды, хотя и удобных для последующей об-§ работки информации» [11]. Ц Традиционно в компьютерных системах | задача ПЗ решается представлением мно-^ жества единиц, каждая из которых характеризуется единой для каждого конкретно-Ц го решения, или, что то же самое, однообразной структурой. Чтобы отметить нали-Ц чие в структурных единицах явно указанных § связей, выстраивающих единицы в иерар-| хию макроструктур, однообразные струк-§ турные единицы называются регулярными. | Соглашаясь с тем, что НЗ представимы по-Ц средством однообразных регулярных структур, сконцентрируем внимание на вопросе ¡5 «Какой должна быть однообразная регуляр-§ ная структура, чтобы не оказаться слишком | примитивной для отображения всего мно-<| гообразия смысловых оттенков проблем-| ной среды?».
| В первую очередь, чтобы структуру мож-I но было признать не только однообразной, но и регулярной, должна быть предусмот-| рена (фиксацией значений некоторых ука-| зателей) возможность её помещения в кон-§ кретное место сетевой структуры. В этом
смысле множество однообразных регулярных структур должно составлять множество узлов сетевой структуры. На вопрос «Какой сущности (при рассмотрении механизма познания субъекта) должно соответствовать понятие "однообразная регулярная структура"?», можно предложить следующий ответ: «Знания субъекта формируются из непрерывного потока обособленных, воспринимаемых всеми органами чувств и отображаемых в памяти первичных наблюдений».
Наблюдение мы называем первичным, если оно формируется из результатов восприятия реального мира органами чувств субъекта. Первичное обособление таких наблюдений может выполняться в том числе в периоды сна, поскольку сон, на наш взгляд, может рассматриваться тоже как один из механизмов первичного наблюдения. «Наблюдение, преднамеренное и целенаправленное восприятие, обусловленное задачей деятельности. в зависимости от положения наблюдателя различают простое (или обычное) наблюдение, когда события регистрируются со стороны, и соучаствующее (или включенное) наблюдение, когда исследователь включается в определенную. среду, адаптируется к ней и анализирует события как бы "изнутри"» [12, т. 17, с. 185-186]. В простом (или обычном) наблюдении наблюдатель не воздействует на реальный мир в зоне наблюдений, реальный мир, в свою очередь, никак не воздействует на наблюдателя, кроме как в допустимых интервалах неразрушающего воздействия на органы чувств. Каждое первичное наблюдение характерно специфической формой динамизма и множеством форм ПЗ, его отражающих.
Современные компьютеры не могут фиксировать, хранить и обрабатывать поступающую в таком виде информацию — до настоящего времени не созданы возможности для распознавания такого вида информации. Поступающие первичные наблюдения фиксируются субъектом, а также распознаются, просеиваются и обрабатываются. Манипуляции субъекта непере-
№ 2 (50) 2014
работанными (первичными) наблюдениями именуются «образным мышлением». Обработка и увеличение времени от начала хранения способствуют таянию информативности каждого наблюдения. Как ни странно, но непереработанные (первичные) наблюдения со всем их динамизмом и многообразием до настоящего времени не привлекали внимание исследователей.
В этой связи сформулируем первое положение, сужающее область наших исследований: предметом моделирования при создании однообразной регулярной структуры НЗ является подвергнутое обработке (существенно преобразованное) первичное наблюдение, которое будем именовать псевдонаблюдением. Расставим акценты в толковании понятия «псевдонаблюдение». Хорошо проработанные проблемы представления и обработки процедурных знаний в программных системах принято относить к задачам автоматизации программирования расчетных процедур, однако проблемы актуализации таких знаний оставляют желать лучшего. Их учет в толковании понятия «псевдонаблюдение» усложняет исследования и не оказывает влияния на выявление характеристик связей, создающих органическое единство знаний в НМЗ и определяющих локацию по структуре НЗ.
Сформулируем это как второе положение: из многообразия знаний, содержащемся в псевдонаблюдениях, будем рассматривать только декларативные знания, которые могут быть отображены сетевой структурой, основанной на ориентированных связях, в частности предложенным выше квазиграфом. Такое ограничение можно будет снять, когда будут получены первые результаты по представлению и обработке в программных системах знаний, не отображаемых квазиграфом, т. е. когда будут востребованы модели знаний, имеющие структуру, выходящую за рамки сетевой структуры7.
Для выявления характеристик псевдонаблюдения как однообразной регулярной структуры присмотримся к триединой сущ-ности8, которая успешно справляется с восприятием, фиксацией, хранением и обработкой НЗ.
Для этого выполним следующее исследование.
Объект исследования. Триединая сущность.
Предмет исследования. Ситуация, в которой субъект ищет (управление поиском субъект выполняет на подсознательном уровне) необходимую информацию о сущности (это может быть и информация о явлении или о событии) в различных псевдонаблюдениях.
Анализ ситуации и толкование наблюдаемых фактов. Изменим немного аспект рассмотрения ситуации. Анализировать будем ситуацию, когда субъект задается вопросом «Где я мог это видеть?». Задавшись вопросом, субъект перебирает в памяти псевдонаблюдения, соответствующие некоторому (с точки зрения этого субъекта, существенному) признаку. Анализ ситуации позволяет выявить следующие факты.
• Наблюдаемый факт 1. При поиске не выполняется последовательный просмотр меток понятия, соответствующего сущности. Метки понятия могли бы быть увязаны в список адекватных по 5-му типу9, или же возможна другая организация, позволяющая выполнять переход от конкретной метки понятия к другим меткам этого же понятия. К примеру, возможен переход к другим меткам конкретного понятия через словари простых и составных имен, в том числе с использованием синонимии и/или антонимии.
Следует отметить, что при движении по списку меток, адекватных по 5-му типу, между метками одного и того же понятия
I
<
еа
8
со
С:
I
Л
Эй £
¡5
0
1
со
с;
7 Толкование единственной характеристики сетевой структуры приведено во введении.
8 Пояснения о необходимости введения понятия с таким именем, а также с некоторой степенью подробности толкования этого понятия приводятся в [7, 10].
9 Таким меткам понятия соответствует одно и то же имя в базе имен.
129
№ 2 (50) 2014
возникает вопрос: «А куда же привело это движение? В рамках какого псевдонаблюдения мы находимся в текущий момент времени?» Для этого случая естественно фиксировать в каждой метке понятия ее принадлежность к конкретному псевдонаблюдению.
Хотя для исследуемой нами ситуации прямой переход между метками понятия в большей степени соответствует потребному методу решения стоящей перед субъектом задачи, поведение субъекта не нацеливается на прямой переход между метками
>5 понятия. Возможно, это связано с тем, что
5
<§ списки меток, адекватных по адекватности %
2 5-го типа, могут быть необозримо большими. Нельзя не согласиться с тем, что одно и то же понятие может использоваться не-г^ обозримое число раз в конкретной области | знаний и в знаниях субъекта в целом. Можно предположить, что в гносеологической модели связи для такого перехода отсутст-
6 вуют. Возможно также, что связи создают-§ ся, чтобы затем как невостребованные для Ц использования стареть и стираться полно-| стью. Наблюдения и их анализ позволяют ^ сформулировать третье положение: в НМЗ
при поиске в других псевдонаблюдениях по-Ц нятия, соответствующего конкретной сущности, для перехода от одной метки поня-Ц тия к другой не используются прямые связи § между метками.
| • Наблюдаемый факт 2. Субъект ищет § псевдонаблюдения, в которых может при-| сутствовать искомая сущность, перебирая Ц в памяти те из них, которые соответствуют некоторому (с точки зрения этого субъекта, ¡5 существенному) признаку. Другими слова-§ ми, он ищет некоторую «этикетку», т. е. све-| дения о сущности, которые присутствуют <| в ближайшем окружении каждой в отдельно-| сти метки понятия, соответствующего этой | сущности. Такая «этикетка» должна быть I у каждого псевдонаблюдения. Из их мно-| жества по единому образу строятся псев-| донаблюдения более высокого иерархиче-| ского уровня, которые теряют статус пер-§ вичности, так как они формируются в уда-
лении от процесса восприятия реального мира органами чувств субъекта.
Представляется, что субъект формирует понятие для каждого вновь сформированного псевдонаблюдения, которое может быть именовано и помещено в некоторый фрагмент знаний сетевой структуры более высокого иерархического уровня. В области этого фрагмента впоследствии по некоторым признакам будет выполняться поиск вновь сформированного псевдонаблюдения. Согласно требованию однообразия и регулярности для множества структурных единиц организация таких фрагментов знаний подобна организации псевдонаблюдения. Это соответствует четвертому положению: для каждого псевдонаблюдения формируется понятие, которое связями по адекватности 6-го типа соединено как с началом псевдонаблюдения10, так и с головным понятием (этикеткой) более высокого иерархического уровня. Эта организация подобна организации связей по адекватности 2-го типа.
Таким образом, для гносеологической модели характерна сетевая структура, каждый узел которой характеризуется тоже сетевой структурой. Можно констатировать также, что получено подтверждение присутствия в гносеологической модели связей между ОМЗ, организованных так, как предусмотрено в гетерогенных моделях, а также подтверждение присутствия локации по таким связям в механизме логического мышления субъекта. Однако явно выраженных связей в гетерогенных моделях знаний, присутствующих в НМЗ, не много, а механизм локации по этим связям представляет в механизме локации по НМЗ еще меньшую его часть.
• Наблюдаемый факт 3. Каждое первичное псевдонаблюдение содержит в себе осознание собственного «я» наблюдателя. Его характеристики отражаются при фор-
10 Механизм выбора или назначения конкретного понятия началом псевдонаблюдения не представляет интереса в рамках исследований по теме настоящей статьи.
№ 2 (50) 2014
мировании головного понятия псевдонаблюдения (этикетки). Так, например, на этикетке может фиксироваться конкретная дата или конкретное место в пространстве, соответствующие вновь поступившему псевдонаблюдению.
Под осознанием собственного «я» понимаются знания, охватывающие весь период первичного псевдонаблюдения и отражающие жизнь наблюдателя на этом отрезке времени, в том числе его реакции на проявления реального мира и самооценку практической целесообразности отработанных характеристик поведения. Таким образом, каждое первичное псевдонаблюдение содержит не только отражение реального мира, но и отражение присутствия (знания о пережитом) субъекта на отрезке времени, ограниченном первичным псевдонаблюдением.
В рамках решения задачи анализа триединой сущности предлагается выделить две относительно обособленные области знаний, которыми владеет субъект. К первой относятся знания, традиционно принимаемые к рассмотрению, отражающие реальный мир. Долговременное и непрерывное восприятие реального мира ведет к накоплению знаний о нем и повышению их достоверности и целесообразной точности.
Ко второй области предлагается отнести знания субъекта об активно и пассивно пережитом на отрезках времени, ограниченных первичными псевдонаблюдениями, и результаты самоорганизации этих знаний в соответствии с практической целесообразностью, диктуемой жизнью субъекта. Восприятие переживаемого субъектом ведет к накоплению знаний и повышению уровня практической целесообразности характера поведения субъекта, соответствующего характеру воздействия реального мира. Две области знаний формируются (пополняются и актуализируются), а также обрабатываются с применением разных механизмов и информационных каналов. Таким образом, пятое и шестое положения имеют следующие формулировки соответственно: однообразие и регулярность псевдонаблюдений
§
в одинаковой мере распространяются на ка- £ ждую из двух предлагаемых к обособлению | областей знаний; однообразие псевдонаб- ас людений по характеристикам структуры, ^ отмечаемым фактом 3, не распространяет- сося на псевдонаблюдения, теряющие статус | первичности. ас
• Наблюдаемый факт 4. Не совсем убе- '=■ дительным, а скорее, постулируемым представляется тезис «В поиске не выполняет- ^ ся последовательный просмотр меток понятия, соответствующего сущности». После- ^ довательный их просмотр с использованием прямых связей между метками в некоторых ¡2 случаях реализуется, однако существуют § трудности при выявлении конкретных и об- ^ щих их характеристик. Чтобы разобраться с; в этом вопросе, рассмотрим понятие, именованное термином «семантика»11. В русском языке это понятие именовано термином «смысл».
Общепринятое толкование термина «смысл» — это минимально необходимое множество существенных свойств, обеспечивающих однозначную идентификацию описываемой сущности. Исключение из этого множества любого из свойств делает ее многозначной, т. е. нераспознаваемой. Этот термин может обозначать также целостное содержание какого-либо высказывания (научного, философского, художественного), не сводимого к значениям составляющих его частей и элементов, но само определяющее эти значения. Смысл — понятие, описывающее глобальное содержание высказывания [12, т. 23, с. 628].
Установление семантики какого-либо понятия, именованного конкретным термином, — это осмысление, которое понимается как ассоциирование с конкретной сущностью реального мира. Последний этап этой логической цепочки — «ассоциирование» — при кажущейся ясности непонятен. Ассоциированием можно было бы признать
11 Семантика (франц. semantique, от греч. setman-tikos — обозначающий, sema — знак) — значения единиц языка [12, т. 23, с. 222].
№ 2 (50) 2014
1 §
¡5
I
¡5 £
I
(о
0 1=
1 §
I
I
<Ц л
¡5 1=
е §
£
и
о ^
и
Л §
12
0
5
1 I I
реальный взгляд на конкретную сущность в конкретном месте пространства реального мира. Однако в текущий момент времени взору конкретного субъекта доступно очень ограниченное количество сущностей. В таком случае понятия, соответствующие недоступным взору сущностям, невозможно осмыслить, т. е. установить их семантику. Поэтому ассоциированием следует признать установление связи между конкретным понятием (конкретной меткой этого понятия) и чем-то, находящимся внутри субъекта (в его знаниях). Нет оснований считать, что для каждого понятия выбрана одна конкретная метка, выход на которую в дальнейшем принято именовать осмыслением.
В соответствии с введенным пониманием гносеологической модели знание можно разделить на две зоны: первая область — это знания, формируемые в процессе восприятия реального мира; вторая — это знания о практически целесообразных последовательностях действий субъекта, поставленные в соответствие конкретным воздействиям реального мира. Тогда есть все основания для гипотезы о том, что под осмыслением принято понимать выход от всех меток конкретного понятия на одну и ту же метку из второй области знаний субъекта. Эта метка соответствует практи-
чески целесообразной последовательности ответных действий субъекта на множество воздействий реального мира, которое было выделено в конкретную сущность. Каждая такая метка понятия уникальна, она формировалась в поиске практически целесообразной последовательности действий субъекта. Таким образом, на каждую из меток понятия этой области знаний субъекта устанавливаются указатели полного множества меток конкретного (одного и того же) понятия первой области знаний субъекта. От этой метки понятия второй зоны установлен указатель на некоторый список меток конкретного понятия первой зоны, просмотр которого позволяет однозначно идентифицировать конкретную сущность. При такой организации от метки понятия второй зоны возможен переход на выборку меток понятия первой зоны. Тем самым организована возможность просмотра по прямым связям между метками выборки меток конкретного понятия первой зоны (в некоторых псевдонаблюдениях) через выход на метку понятия второй зоны. Графическое отображение особенности структуры гносеологической модели, рассматриваемой под именем «наблюдаемый факт 4», приведено на рис. 3.
Приближение модели знаний к гносеологической повышает уверенность в том,
Рис. 3. Графическое отображение особенности структуры гносеологической модели, рассматриваемой под именем «наблюдаемый факт 4»
132
№ 2 (50) 2014
что на такой модели можно будет получать выводы во всем многообразии, которые кажутся естественными для каждого из нас, т. е. такое приближение повышает качество НМЗ.
Естественно, что различные наблюдатели, наблюдая за одним и тем же явлением, видят его неодинаково. Приводимые выше четыре факта нуждаются в сопровождении неоспоримыми доказательствами их существования при рассмотрении триединой сущности и их истинности. Однако до настоящего времени методы исследования триединой сущности (в том числе методы построения доказательств) не отработаны, поэтому четыре наблюдаемых факта предлагается принять в статусе «наблюдаемых авторами статьи». Тем не менее наполнение гносеологической модели связями по адекватности 6-го типа позволяет получить организацию многонаправленности иерархического подъема, необходимую для представления НЗ, и подробно исследовать вопросы локации по структуре таких знаний.
Локация по структуре нЗ
Авторами получено доказательство того, что многонаправленность иерархического подъема/спуска, переводящая модель знаний в разряд НМЗ, может и должна быть организована с применением связей, соответствующих адекватности 6-го типа. Именно эти связи могут обеспечить реализацию регулярности структур в НМЗ. Однако, как подчеркивалось выше, гносеологическая модель ПрО многомерна, а не просто составлена из множества ее ОМЗ [3]. В этом ракурсе посредством введения связей по адекватности 6-го типа мы постепенно приближаемся к гносеологической модели, т. е. модели, формируемой субъектом в процессе познания реального мира, так как не выявлены связи, обеспечивающие органическое единство ОМЗ в НМЗ. К тому же характер однородности для моделей сетевой структуры, отнесенных нами к разряду псевдонаблюдений, видится частным,
§
редко встречающимся случаем таких моде- £ лей. Уровней иерархии в каждом конкрет- | ном псевдонаблюдении мало, лишь в слу- ас чае, когда ОМЗ может быть отнесена к мо- ^ делям научного назначения, уровней иерар- со хии может быть много. Поэтому построение | НМЗ видится базирующимся на множестве ас псевдонаблюдений как на множестве разно- с-образных структур, обеспеченных возможностью быть регулярными.
Детализируем этот вопрос. Для этого в нескольких ракурсах рассмотрим псевдонаблюдение. Сразу отметим, что выделение сущности из области реального мира в момент первого ее наблюдения — явление § крайне редкое. Поэтому предлагается об- ^ ратить внимание на процесс, который мож- с; но именовать «восприятие и выделение», а в дальнейшем — «выявление и идентификация» события или явления в области реального мира. При первом наблюдении выделяется событие или явление, а в дальнейшем конкретное событие или явление может быть переведено в разряд сущностей с формированием соответствующего понятия в области памяти субъекта. Формирование понятия может сопровождаться его именованием. Чтобы приблизиться к пониманию сущности псевдонаблюдения, выдвинем гипотезу о том, что существуют некоторые настройки механизма восприятия событий и явлений в области реального мира, выработанные жизненной практикой каждого субъекта. Этот вопрос неочевиден из-за того, что в практике восприятия области реального мира механизмов познания обособленных и самодостаточных псевдонаблюдений нет.
Субъект использует на подсознательном уровне шаблон-структуры, не осознавая их формой псевдонаблюдений, их целостность, обособленность и самодостаточность. Таиландские монахи в стремлении перевести шаблон-структуру (по их мнению, шаблон-структуру общего вида) из разряда используемых подсознательно в разряд подлежащих осознанным проверкам на их достоверность предложили шаблон восприятия
№ 2 (50) 2014
реального мира в следующей формулировке: «Надо видеть проблему, причину, решение и способ решения», которая, по сути, составляет описание шаблон-структуры. Та или иная шаблон-структура способна обеспечить однообразие формируемых для модели знаний структур. А множество шаблон-структур, у которых обеспечена реализация регулярности структур в модели, способно обеспечить многообразие формируемых для модели знаний структур. Таким образом, в понятиях, именованных ОЗ и НЗ, в свойство однородности заложен неодинаковый >ц смысл (семантика).
| Неоднородность знаний — это не только 2 наличие связей между ОМЗ, но в первую оче-:с редь это многообразие регулярных структур.
В таком же ракурсе трактуется свойство од-г^ нородности, отмечаемой в толковании поня-| тия НМЗ. Субъект владеет набором шаблонов для восприятия событий и явлений реального мира, в течение жизни пополняет & набор шаблонов и совершенствует каждый § шаблон из набора, а также использует тот Ц или иной шаблон для формирования фраг-| мента модели знаний как результата псевдо-^ наблюдения. Все сказанное заставляет нас пока ограничить многообразие структур шаб-Ц лонов для ПЗ сетевой структурой, подобной той, которая востребована ОМЗ, т. е. струк-Ц турой, для реализации которой достаточно § связей по адекватностям пяти типов. | Отметим результат построения структуры § знаний, полученный Куиллиани, по сути, со-| ответствующей фреймовой организации, ко-Ц торую, наравне с другими, следует призна-& вать не панацеей, а всего лишь шаблон-ст-¡5 руктурой. ОМЗ, реализующая однонаправ-§ ленность иерархического подъема/спуска, | безусловно, может быть признана шаблон-<| структурой. Важно отметить, что шаблон-| структурой восприятия области реального | мира следует признать перечень особенно-I стей восприятия области предметного мира, в котором априори выполняется деление | сущностей на объекты и отношения. | Шаблон-структуры нельзя рассматри-§ вать как результат единовременного ос-
мысленного формирования и тем более досужих умозрительных построений. Для шаблон-структур восприятия событий и явлений реального мира следует признать наличие их множества и многообразия. Неограниченность количества шаблон-структур допустима для гносеологической модели, но не характерна для нее. Ограниченность обусловлена практической целесообразностью каждого шаблона и удобством применения набора шаблонов в конкретном количестве и конкретном составе. Тем не менее набор шаблон-структур, которым владеет субъект, достаточно большой. На сегодняшний день полный перечень практически значимых и удобных в применении шаблон-структур не выявлен. Их анализ в литературе отсутствует.
В этом ракурсе видится безусловно необходимым создание инструментария в рамках конкретной оболочки для формирования и редактирования шаблон-структур массовым пользователем, который не обязан быть специалистом в области информационных технологий. Редактор позволит накапливать шаблоны в компьютере и использовать их по мере необходимости. Какие-то шаблон-структуры будут иметь широкое приме-ненение — те, которые к настоящему времени уже хорошо известны и досконально изучены. Они в первую очередь будут внесены в компьютер с применением нового редактора.
Некоторые шаблон-структуры будут имитировать известные на сегодняшний день модели ПЗ. Шаблон-структуры, применение которых ограничено некоторым множеством условий, требуют глубокого научного обоснования всех составляющих, применения именно таких шаблон-структур при именно таком множестве условий. Такой фундаментальный подход при формировании шаблон-структур применяется сейчас в исследовательских работах и будет сохранен. Практическая часть исследовательской работы в этом случае получит смещение из плоскости создания инструментария интеллектуальных систем, позволяющего работать
№ 2 (50) 2014
со структурами знаний конкретного шаблона, в плоскость наполнения базы знаний, с предварительным формированием нового шаблона и оценки соответствия новой шаблон-структуры условиям ее применения. Пример работы, практическая часть которой могла бы быть иной, приведен в [6]. В работе создавалась структурированная семантическая модель для решения задач учебно-методического характера. Создание редактора шаблон-структур в рамках доработки оболочек, получивших в настоящее время широкое распространение, ограничит многообразие шаблон-структур.
Каждый пользователь оболочки с редактором шаблон-структур будет способствовать созданию набора шаблон-структур, приближенного к набору, которым пользуется каждый субъект в практике познания и восприятия реального мира. Это значит, что в процессе эксплуатации оболочки выявится набор шаблон-структур, устойчиво востребованных при описании событий и явлений областей реального мира. Отметим также, что головное понятие каждого псевдонаблюдения должно содержать символ соотнесения конкретного псевдонаблюдения той или иной шаблон-структуре. Это позволит механизму логического вывода использовать тот же шаблон, который применялся при создании конкретного фрагмента знаний.
Шаблон-структуры содержат понятия, принадлежащие разным ОМЗ, и явно выраженные связи между такими понятиями, т. е. связи, множество и многообразие которых обеспечивают органическое единство ОМЗ в НМЗ. Другими словами, шаблон-структуры содержат упорядоченность (порядок) переходов от конкретных понятий по нескольким направлениям иерархического подъема/спуска (многонаправленность). Таким образом, мы показали, что НМЗ представи-мы множеством разнообразных регулярных структур (шаблон-структур). А связи между двумя узлами, принадлежащими разным ОМЗ и определяющими органическое единство ОМЗ в НМЗ, присутствуют (явно выра-
д
жены) внутри шаблон-структур. Необходи- £ мое множество и многообразие таких свя- | зей обеспечивается достаточными множе- ас ством и многообразием шаблон-структур ^ в их перечне, который должен быть выяв- (о лен только эмпирически и только массовым | пользователем. ас
Создание оболочки, у которой массовому ^ пользователю будет доступна актуализация не только знаний, но и множества шаблон-структур, сделает реальностью множество НМЗ. Создание механизма логического вы- ^ вода на НМЗ ограничено только приданием этому механизму функции пакетного ввода информационного запроса. Напомним, что § логическое выражение информационного ^ запроса содержит множество логических ^ операций, а пакетная обработка — это обработка, выполняемая путем объединения соответствующих материалов в пакет и его передача в ЭВМ в виде задания. Пользователь не может влиять на результаты работы до завершения полного цикла обработки задания [14, с. 124].
Возможность получения выводов, которые кажутся естественными для каждого из нас, обеспечивается достаточным множеством и многообразием в НМЗ связей, создающих органическое единство ОМЗ. Отметим, однако, фактор, который должен учитываться как при структурировании НМЗ, так и при создании механизма логического вывода. Наполнение шаблон-структур метками понятий выполняется в момент восприятия события или явления области реального мира (в момент формирования нового псевдонаблюдения) с фиксацией в новых метках понятий ссылок, ориентированных на псевдонаблюдения, из которых они взяты. Видится естественным, что метки понятий, которыми наполняется шаблон-структура, должны создаваться дублированием «меток первичной идентификации понятий», соответствующих выявляемым в псевдонаблюдении сущностям.
В рамках настоящей статьи под «меткой первичной идентификации понятия» будем понимать метку того или иного конкретного
№ 2 (50) 2014
понятия, выходом на которую завершается выявление и распознавание сущности, соответствующей этому конкретному понятию. Для метки первичной идентификации понятия просматривается ее идентичность с конкретной меткой понятия, выход на которую признается осмыслением этого понятия. А первичная идентификация выполняется как при восприятии сущности в области реального мира, так и в процессе общения субъектов с применением словарей простых и составных имен. Авторы статьи воздерживаются от толкования роли меток Ч первичной идентификации понятий в гно-| сеологической модели, декларируя их осо-2 бый статус и статус связи метки понятия, помещаемой в шаблон-структуре при фиксации нового псевдонаблюдения, с меткой г^ первичной идентификации.
0
£
| Заключение
1 Авторы, сознают, что предложенная ор-
§ ганизация знаний обладает высокой степе-
Ц нью сложности, а трудности ее реализации
| заслуживают статуса проблемы. В ракурсе
^ сравнительной оценки нового и альтернативного решений проблемы ПЗ можно, под-
Ц давшись импульсивному желанию, заявить о достижении, которого на самом деле нет.
Ц Заявить, что та или иная модель знаний, соз-
§ даваемая с применением конкретной обо-
| лочки, позволяет получить логический вы-
§ вод для фраз, приведенных во введении, и,
| следовательно, получена НМЗ, приближен-
Ц ная к гносеологической модели, т. е. модели, формируемой субъектом в процессе позна-
¡5 ния реального мира. В этом случае в пред-
§ ложенной к рассмотрению оболочке будет
| реализована дефектная организация знаний
¡| по сравнению с предлагаемой в настоящей
| статье. Следовательно, другие выводы, ко-
| торые кажутся столь же естественными для
I каждого из нас, окажутся нереализуемыми.
Таким образом, отказ от новой организации
| знаний и отказ от предложенной технологии
| ее исследования и реализации ведет к «блу-
§ жданию в трех соснах».
Здесь сконцентрируем проблему и сформулируем вопрос, который может остаться неразъясненным у специалистов, далеких от задач представления знаний. Создание НМЗ сетевой структуры допускают возможности всех традиционных оболочек. Однако выводы для фраз, приведенных во введении, не могут быть получены на таких НМЗ. Как уже отмечено выше, создание механизма логического вывода на модели знаний, приближенной к гносеологической, ограничено приданием этому механизму функции пакетного ввода информационного запроса. Почему же функции пакетного ввода информационного запроса работают на модели знаний, приближенной к гносеологической модели, и не работают на модели знаний, создаваемой тем или иным конкретным разработчиком приложения с применением конкретной оболочки? Да потому, что этот конкретный разработчик с применением конкретной традиционной оболочки не сможет в необходимой мере приблизить создаваемую им НМЗ к гносеологической модели.
В заключение важно отметить особенности проблемы инвестирования в исследования по проблеме «Сетевые НМЗ». Практическая значимость работ, отмеченная в статье, носит пока ожидаемый характер, и реализована она должна быть для жизненного цикла оболочки, основанной на связи 6-го типа. Это позволит разработать множество оболочек, каждая из которых будет ориентирована на новые методы обработки информации [10]. Очевидно, это потребует интеграции усилий не только специалистов различных профилей в ННИИ, но и консолидированной поддержки со стороны научных фондов и организаций, заинтересованных в этом. Только в этом случае возможен выход на другой уровень исследований НМЗ и повышения их практической значимости.
Надеемся, что данная статья вызовет дискуссии не только по сформулированным проблемам ПЗ в компьютерных системах, но и по проблемам реализации важнейших результатов работ в ННИИ (предложений по новым методам обработки информации).
№ 2 (50) 2014
Список литературы
1. Данчул А. Н., Новиков А. П. Представление знаний о предметной области на основе гносеологической модели // Информационные технологии. 2009. № 10.
2. Гаврилова Т. А., Хорошевский В. Ф. Базы знаний интеллектуальных систем. СПб.: Питер, 2000.
3. Новиков А. П. Организация сетевых структур знаний, поддерживающая их редактирование: дисс. ... на соиск. уч. ст. канд. техн. наук по специальности 05.13.11 — Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей. М.: МГТУ МИРЭА, 2012.
4. Колесников А. В., Кириков И. А. Концептуальная модель двунаправленной гибридизации при разработке компьютерных систем поддержки принятия решений // «Системы и средства информатики». 2008, дополнительный выпуск, 21-53.
5. Болотова Л. С. Учебник «Системы искусственного интеллекта: модели и технологии, основанные на знаниях». М.: Финансы и статистика, 2012.
6. Ярных Ю. А. Структурированная семантическая модель контента текстов научно-теоретического характера: дисс. . на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.25.05 — Информационные системы и процессы, правовое обеспечение информатики. М.: Защита состоялась в диссертационном совете при РАГС при Президенте РФ. 2005 г.
7. Болотова Л. С., Смольянинова В. А., Новиков А. П., Никишина А А. Практическая значи-
мость результатов исследований в научном на- Л правлении «Искусственный интеллект» // Прикладная информатика. 2013. № 4 (46). ас
8. Дьячко А. Г., Данчул А. Н., Новиков А. П. ^
Автоматизированное рабочее место менедже- (о
ра целевых проектов // Автоматизация в про- ¡1
со
мышленности. Материалы 3-й Научной конфе- а^ ренции в Институте проблем управления РАН, июнь 2009 года. Москва. С. 215-238.
9. Виноградов И. М. Алгебра // Математическая эн- [£ циклопедия М.: Советская энциклопедия, 1977. ^
10. Болотова Л. С., Новиков А. П., Никишина А. А. * Интеграция результатов исследований в науч-
со
ном направлении «Искусственный интеллект» // ¡2
о
Прикладная информатика. 2013. № 5 (47). §
из
11. Кузин Е. С. Представление знаний и решение ^ информационно-сложных задач в компьютер- ^ ных системах // Приложение к журналу «Информационные технологии». 2004. № 4.
12. Большая советская энциклопедия // 3-е изд. в 30 т. М.: Советская энциклопедия, 1969-1978.
13. Морозов В. А., Новиков А. П., Бронивецкая Л. Д. Оболочка экспертной системы Ficonocs (версия 3) // Информационный листок о научно-техническом достижении № 92-1170. Всероссийский научно исследовательский институт межотраслевой информации.
14. Воройский Ф. С. Информатика. Новый систематизированный толковый словарь-справочник. Введение в современные информационные и телекоммуникационные технологии в терминах и фактах. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2003.
L. Bolotova, Doctor of Engineering, Professor, Institute of Electronics and Matematics of the National Research University Scientifically — research university «The economy higher school», Mosrnw lubolotova@mail.ru A. Danchul, Doctor of Engineering, Professor, The Moscow city university of management of the Government of Moscow danch@ur.rags.ru
A. Novikov, Ph. D. (Eng.), Engeneer, Department of Education of the city of Moskow alpnovikov@yandex.ru A. Nikishina, Senior Engineer, Elster Metronica (Elster Group Company), Applicant, Department of Automated Control Systems, National University of Science and Technology «MISiS», the city of Moscow anikishina@gmail.com
The organization of the multiorientation of hierarchical lifting (descent) and location on structure of non-uniform knowledge
In this article the features of non-uniform knowledge reflected in construction of models in the field of an artificial intellect are considered, and the description of the mechanism of a location on their structure is offered. It allows to express further work of the corresponding mechanism of a logic conclusion at program level.
Keywords: subject, intellectual behaviour, homogeneous and non-uniform models of knowledge, location, multiorientation, hierarchy, gnoseological model.
