Національний Університет “Києво-Могилянська Академія”
Департамент комп’ютерних технологій
Кафедра інформатики
Реферат з курсу “Лінгвістичне забезпечення інтелектуальних систем” за ІІ триместр
Студента V курсу ДКТ
Чаговця Олексія Борисовича
Викладач: доц. І. Б. Штерн
Київ, 2000
Зміст................................................................................................. 2
Роль знання в системах спілкування............................................ 3
Способи подання знань про світ................................................... 7
Логіко-психологічні аспекти знання........................................... 11
Проблема знання в когнітивній психології................................ 15
Лінгвістичні аспекти проблеми подання знання...................... 17
Література..................................................................................... 19
Роль знання в системах спілкування
Останнім часом робляться все інтенсивніші спроби реалізації процесу спілкування за допомогою ЕОМ. У зв’язку з цим розробляються так звані системи спілкування.
Системи спілкування – це клас систем штучного інтелекту, що орієнтовані не лише на вирішення деякої інтелектуальної задачі, а ще й на спілкування з так званим непідготованим, або кінцевим, користувачем, що здійснюється під час розв’язку цієї задачі. Проблема спілкування виникла як результат прагнення усунути бар’єр, що існує між користувачем та ЕОМ у вигляді штучних мов для внутрішнього подання інформації та програмування.
Існує два основних види спілкування: однобічне, коли машина сприймає інструкції природною мовою та реагує на них відповідним чином, і двобічне, що являє собою діалог між користувачем та ЕОМ. Якщо однобічне спілкування спрямовано головним чином на створення певних зручностей для користувача, розширюючи його можливості використання ЕОМ, то діалог являє собою також розширення можливостей машини. Тобто в діалозі відбувається інтеграція природного інтелекту людини та штучного інтелекту машини. В таких умовах з’являється можливість розв’язувати більш складні задачі, застосовувати гнучкіші та ефективніші засоби їх розв’язання. Одним з основних засобів, що забезпечують можливість спілкування з ЕОМ природною мовою, є знання, які подано в системах штучного інтелекту в формалізованому вигляді.
У зв’язку з необхідністю вдосконалення засобів формального подання знань в системі, виникає необхідність теоретичного осмислення аспектів цієї проблеми. В цьому розділі ми збираємося розглянути лінгвістичні та психологічні аспекти знання як однієї з основних складових частин систем ШІ. Перше питання, на яке необхідно відповісти, - це питання про те, яку роль відіграє знання в системах ШІ взагалі та в системах спілкування зокрема.
У загальному вигляді відповідь на це питання полягає в тому, що знання забезпечує виконання системами даного класу інтелектуальних функцій, що й відрізняє їх від інших “неінтелектуальних” систем.
У чому ж це конкретно виражається?
Для відповіді на це питання розгляньмо деякі особливості процесу розв’язання задач у системах ШІ. Всю множину автоматизованих систем можна поділити на два основних класи: обчислювальні та необчислювальні. Системи штучного інтелекту належать до необчислювального класу. Характерною особливістю обчислювальних систем є то, що для задач, що розв’язуються за їх допомогою, зазвичай існує деякий принцип розв’язання або математична модель, яку завжди можна реалізувати за допомогою певного детермінованого алгоритму, або програми.
Для задач, що їх вирішують системи ШІ, такого заздалегідь визначеного алгоритму не існує, оскільки це задачі творчі, евристичні. Тому основна мета систем ШІ полягає саме у знаходженні принципу розв’язання або алгоритму. В сучасних системах ШІ, незважаючи на розбіжності між ними в залежності від їх призначення, області та інших факторів, можна визначити певну спільну схему функціонування. Вона складається з трьох основних компонентів: вихідних даних, операцій, що застосовуються до цих даних, системи керування.
У загальному вигляді розв’язання деякої задачі в системі ШІ полягає в тому, що до вихідної бази даних на основі певних правил застосовуються операції, що призводять до зміни стану бази даних доти, доки якийсь із цих станів не буде задовольняти умовам даної задачі.
Основний механізм такого розв’язання полягає у виборі необхідних правил і реалізується в системі керування. Задача керування полягає в тому, щоб на основі інформації, яка є в наявності, обирати правила, що ведуть до мети. Для цього треба використовувати деяку інформацію, що належить до області задачі, що розв’язується. Але характерною особливістю цих задач є те, що необхідна інформація або відсутня, або є мінімальною. І ефективність системи зростає в тому разі, коли вона має необхідний обсяг інформації про задачу, що розв’язується. У ролі такої інформації виступає знання, яке спеціально формується у системі. Чим більш експліцитними й точними є знання, що застосовуються, тим більшою мірою знімається неоднозначність у виборі правил і тим безпосередніше система підходить до розв’язку. В даному процесі здійснюється перетворення алгоритмів, що виробляються на початкових та проміжних етапах, на детермінований алгоритм, виконання якого призводить до потрібного результату. Це й є знаходженням розв’язку. Алгоритми першого типу характеризуються тим, що їх елементи (або деякі з них) не визначені з потрібною мірою однозначності, внаслідок чого виникає необхідність подальшого уточнення та деталізації. Такі алгоритми називають планами.
Результатом їх деталізації є детермінований, або строгий, алгоритм. Існує думка, що процес перетворення плану на алгоритм є одним з істотних критеріїв, що дозволяють відрізняти “інтелектуальні” системи від “неінтелектуальних”.
Будь-який план можна вважати частково згорнутим текстом, де ступінь “згорнутості” залежить від ступеня його формалізованості. Згорнутість виражається в тому, що у плані не наводяться усі ланки процесу розв’язку задачі, а лише деякі найбільш істотні та необхідні. Тому на відміну від програми, що є фактично певним механізмом, стандартне функціонування якого завжди призводить до отримання деякого результату, план є лише загальним керівництвом. Для того, щоб він перетворився на конкретне керівництво для машини, необхідне перетворення, яке полягає в його розгортанні за рахунок уточнення та деталізації, експлікації відсутніх елементів, встановлення зв’язків та відношень. А для цього потрібне моделювання розуміння, що базується на перетворенні знання. Тому, визначаючи системи ШІ, часто говорять про них, як про розуміючі системи.
Знання, про яке досі йшлося, являє собою знання про певну предметну область і часто називається “модель світу”. Хоча даний вид знання в системах спілкування є також основним засобом розуміння, тут потрібне ще й додаткове знання. Це – знання про мову. Воно необхідне для перекладу питання з природної мови на мову внутрішнього представлення у системі й навпаки. Комплекс лінгвістичних засобів, що забезпечують такий переклад, зазвичай називається лінгвістичним процесором.
Таким чином, у системах спілкування застосовуються два види знання: знання про світ та лінгвістичне знання. Доповнюючи одне одного, вони забезпечують можливість перекладу питань з природної мови та їх розуміння. Знання у системі мають бути подані у вигляді, зручному для їх використання у формалізованих процедурах. Існують різні засоби такого подання.
Способи подання знань про світ
У загальному вигляді під знаннями, що використовуються в системах ШІ, зазвичай розуміють особливим чином організовані дані, поняття, відомості, що утворюють базу знань. За визначенням Л.Т. Кузіна – “це відомості, що відображають закономірності, що існують у предметній області, та дозволяють виводити нові факти, що мають місце в даному стані проблемного середовища, але не зафіксовані в базі даних, а також прогнозувати потенційно можливі стани”.
Для того, щоб знання можна було ефективно використовувати в системі, їх треба формалізувати. Для цього застосовується спеціальний математичний апарат.
В основі подання знання полягає логічна форма його вираження. У зв’язку з цим його елементарною одиницею можна вважати судження, або твердження. Сукупність тверджень про предмети, процеси, явища, що стосуються певної предметної області, утворює знання деякої системи. Для його подання зазвичай використовується апарат формальної логіки. Засоби подання знання, що базуються на застосуванні такого математичного апарату, називають логічними. Тут виділяють два способи: декларативний та процедурний.
Декларативне подання знань являє собою множину тверджень, які значним чином не залежать від того, де їх використовують. Воно складається з аксіом, усіх виведених на цей момент теорем і множини операторів, що подані правилами виведення.
У процедуральному поданні знання задаються у вигляді процедур їх перетворення для даної предметної області. При цьому поточний стан системи подається у вигляді спеціальних процедур, що обробляють локальні ділянки бази даних, яку спеціально організовано у вигляді, пристосованому для використання системою процедури доведення теорем.
Останнім часом все більш поширеними стають засоби подання знань, що називаються семіотичними. Така назва пояснюється тим, що опис зовнішнього світу тут здійснюється за допомогою природної мови. Сюди ж відносяться семантичні сітки та фрейми, які явно чи неявно протиставляються логічним засобам, зокрема численню предикатів. Але в обох цих підходах використовується певний загальний принцип, внаслідок чого вони виводяться один з одного.