Имя материала: Информационные системы и технологии в экономике

Автор: Т.П. Барановская

7.1. свойства и типы знаний

 

Обязательным элементом, определяющим эффективность функционирования любой системы искусственного интеллекта (СИИ), являются знания. В таких системах, в частности в области интеллектуальных автоматизированных информационных технологий, нет общепризнанного формального определения понятия "знания". Наиболее близко к рассматриваемой проблеме приобретения и представления знаний находится следующее определение: знания — это специальная форма представления информации, позволяющая человеческому мозгу хранить, воспроизводить и понимать ее.

Однако далеко не вся информация выступает в виде

которое рассматривается как ее высшая и притом совершенно

особая форма. Знания -- это       зафиксированная и

выраженная в языке. Поэтому основные типы оп-

ределяющие связь знаний с       миром, друг с другом

и системой человеческих действий, должны подчиняться особым

(правилам) синтаксиса и прагма-

тики.

Таким образом, знания — это не только особая форма информации, но и особая система отношений.

В качестве рабочего можно принять следующее определение: знания — это особая форма информации, представляющая собой совокупность структурированных теоретических и эмпирических положений предметной области, которые представлены в различной форме, обладают определенными свойствами, связаны синтаксическими, семантическими и прагматическими отношениями и позволяют решать прикладные задачи.

Грань, отделяющая информацию от знаний, условна. Общепризнано, что знания имеют пять важных свойств, позволяющих считать их таковыми: внутреннюю интерпретируемость, рекурсивную структурируемость, взаимосвязь единиц, наличие семантического пространства с метрикой и активность.

Сущность этих свойств знаний заключается в следующем.

Внутренняя интерпретируемость. Вместе с информационной единицей, представляющей собственно элемент данных, в памяти ЭВМ стало возможным хранить систему имен, связанную с такой информационной единицей. Наличие системы имен позволяет системе "знать", что хранится в ее памяти, и, следовательно, уметь отвечать на запросы о содержании памяти, которые могут порождаться в процессе выполнения программ в самой системе или поступать извне от пользователей либо других систем.

Рекурсивная структурируемость. Информационные единицы могут при необходимости расчленяться на более мелкие и объединяться в более крупные по принципу матрешки. Для этих операций могут использоваться родовидовые отношения и принадлежность элементов к классу. В действительности число структурообразующих отношений насчитывает более 200.

Взаимосвязь единиц. Между единицами возможно установление самых разнообразных отношений, отражающих семантику и прагматику связей явлений и фактов. Когда между информационными единицами в памяти системы возникает система отношений, фрагментами этой структуры начинают определяться новые информационные единицы.

Наличие семантического пространства с метрикой. Оно характеризует близость-удаленность информационных единиц. Специалисты в области когнитивной психологии (психологии познания) считают, что знания не могут быть бессистемным "сборищем" отдельных информационных единиц, а должны быть взаимосвязанными и взаимозависимыми в некотором общем для них когнитивном семантическом пространстве.

Активность. В программировании процедурам всегда отводилась роль активизирующего начала. Они отражали способ решения задачи, активизировали необходимые данные, пассивно лежащие в памяти системы. Эта "безгласность" данных в ЭВМ не находит аналогов у человека. Для когнитивных структур в нашей памяти характерна внутренняя активность: мы используем те или иные процедуры при возникновении определенной ситуации. То или иное соотношение между информационными единицами побуждает нас к тем или иным действиям, для реализации которых должны быть выполнены определенные процедуры. Активность базы знаний позволяет СИИ формировать мотивы, ставить цели и строить процедуры для их выполнения.

В настоящее время не создано баз знаний СИИ, в которых в полной мере были бы реализованы все свойства знаний. Основными причинами этого являются: ограниченные возможности используемых моделей представления знаний, неполнота знаний предметных областей, несовершенство методов приобретения знаний и несоответствие типов используемых знаний и моделей их представления. Справедливость этого вывода подтверждается практикой создания СИИ, в частности экспертных систем.

Знания существуют в различных формах: в памяти человека (эксперта); материализованные (канонизированные) знания (учебники, монографии и т.п.); полуформализованная структурированная модель (поле) знаний; формализованное знание на некотором языке представления; в базе знаний. Знания в СИИ представлены на внешнем, логическом и физическом уровнях.

Существуют различные подходы к классификации знаний. Предлагаемые классификации носят открытый характер. Так, выделяют декларативные и процедурные знания, глубинные, поверхностные и мягкие знания. Рассматривают теоретические и эмпирические знания в зависимости от уровня их осмысления. Содержание знаний служит основой для выбора структуры их представления.

В практике разработки СИИ обозначилась тенденция перехода от использования поверхностных знаний к глубинным и мягким. Глубинные знания образуются как результат обобщения первичных понятий в некоторые абстрактные структуры, которые могут и не иметь вербального описания. Мягкие знания допускают множественные, расплывчатые решения и приводят к различным вариантам рекомендаций.

Использование глубинных и мягких знаний позволяет создать БЗ большой мощности. Глубинные знания обладают такими важными особенностями, как гибкость и аддитивность (лат. additio — прибавление; получаемый путем сложения).

Поверхностные знания представляют собой совокупность эмпирических ассоциаций и отношений между понятиями предметной области для стандартных рассуждений и ситуаций.

Наибольший интерес для построения баз знаний СИИ представляют концептуальные и экспертные знания. Концептуальные знания выражают свойства объектов, процессов и ситуаций через понятия (базовые элементы) соответствующей области. Описание понятия включает описание его компонентов, указания взаимосвязи с другими понятиями, а также операциональную часть, содержащую зависимости между компонентами понятий. Концептуальные знания — более глубинные и жесткие. Применять их целесообразнее при решении задач анализа.

Экспертные знания — это знания специалистов предметной области. Они аккумулируют накопленный практический опыт, навыки и приемы в соответствующей области. Этот тип знаний играет наиболее важную роль в слабоструктурированных предметных областях, в которых отсутствуют формальные модели. Их роль также велика в тех областях, применимы формальные методы, но при этом необходимо принимать решения и делать выбор в первую очередь на основе опыта. Экспертные знания более мягкие и поверхностные. Совместное использование концептуальных и экспертных знаний является крайне важным и перспективным, ибо они вместе покрывают значительную часть плоскости знаний СИИ и позволяют сочетать ассоциативные и логические рассуждения для решения задач при низких вычислительных затратах.

Синтаксические знания характеризуют синтаксическую струк-

туру описываемого объекта или процесса, которая не зависит от

смысла и содержания используемых при этом понятий. Семанти-

ческие           содержат информацию, непосредственно связанную

со знанием и смыслом описываемых объектов и процессов. Праг-

матические знания описывают объекты и процессы относитель-

но целей решаемой задачи.

К понятию знание близко примыкает понятие предметной области. В научной литературе сформировалось обобщенное определение предметной области (ПрО) как совокупности элементов, объектов, явлений, процессов, их количественных и качественных характеристик, а также связей между ними, объединенных общей идеей, определенным смыслом или понятием более высокого уровня. Эта область может быть описана в виде некоторой совокупности сведений о ее структуре, основных характеристиках, процессах, протекающих в ней, а также в виде способов решения задач. Значительную роль играют отношения. Именно они определяют смысловую сторону, окончательно формируют конкретную ПрО, выделяя ее из других областей или случайного скопления фактов. Упорядоченная и систематизированная совокупность знаний образует модель знаний ПрО.

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 |